DE19644101C1

DE19644101C1 - Beam penetration detection method for laser machining

Info

Publication number: DE19644101C1
Application number: DE1996144101
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Spoerl
Original assignee: Precitec GmbH and Co KG
Current assignee: Precitec KG
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2016-11-01

Abstract

The method uses at least one sensor for detecting the intensity of the radiation received from the machining point between the laser beam and the workpiece, for providing a status signal in response to a given intensity variation. At least two mean values (M1,M2) for the detected radiation intensity are provided using different time constants, with the status signal supplied when the mean values have a given relationship to one another.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen des Strahldurchtritts, z. B. des Durchstechzeitpunktes bei der Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.The invention relates to a method for detecting the beam passage, e.g. B. the piercing time when machining a workpiece by means of a laser beam according to the preamble of patent claim 1 and an apparatus for performing the method according to the Preamble of claim 8.

Aus der EP-A1 0 344 339 ist bereits ein Verfahren zur Ermittlung des Durchstechzeitpunktes bei der Materialbearbeitung mit einem Laser strahl bekannt. Bei diesem Verfahren wird die vom Werkstück emittierte elektromagnetische Strahlung, die infolge des Auftreffens des Laser strahls auf das Werkstück erzeugt wird, von einem oder mehreren Detek toren gemessen, die vom Laserbearbeitungskopf getragen werden. Dieses Meßsignal dient, nachdem es durch eine Auswerteschaltung aufbereitet worden ist, zur Ausgabe eines Statussignals, z. B. zur Ausgabe eines Befehls zum Beginn einer Vorschubbewegung. Dabei wird das Status signal dann ausgegeben, wenn der Pegel des Meßsignals nach dem Durch stechen einen vorbestimmten Pegel unterschreitet.EP-A1 0 344 339 already describes a method for determining the Piercing time when processing materials with a laser beam known. With this method, the one emitted by the workpiece electromagnetic radiation due to the impact of the laser beam is generated on the workpiece by one or more Detek gates carried by the laser processing head. This Measuring signal is used after it has been processed by an evaluation circuit has been used to output a status signal, e.g. B. to issue a Command to start a feed movement. The status signal then output when the level of the measurement signal after the through puncture falls below a predetermined level.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist allerdings, daß Änderungen des Pegels des Meßsignals durch Alterung, Erwärmung oder Verschmutzung der Detektoren zu Fehlinterpretationen führen. Ein weiterer Nachteil entsteht durch den abnehmenden Meßsignalpegel bei zunehmender Eindringtiefe des Laserstrahls in das Werkstück hinein. Dadurch kann das oben beschriebene Verfahren nur bei Werkstücken bis zu einer relativ geringen Dicke eingesetzt werden, weil sonst der Meßsignalpegel unter den vorbestimmten Pegel fällt, obwohl der Laserstrahl das Werkstück noch gar nicht durchdrungen hat.A disadvantage of this method, however, is that changes in the level of the measurement signal due to aging, heating or contamination of the Detectors lead to misinterpretation. Another disadvantage arises due to the decreasing measurement signal level with increasing depth of penetration of the laser beam into the workpiece. This can do the above described method only for workpieces up to a relatively small Thickness are used, because otherwise the measurement signal level below the predetermined level drops even though the laser beam still hangs over the workpiece has not penetrated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es unabhängiger von Störeinflüssen des Detektors und Werkstückdicken ist. Darüber hinaus soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung angegeben werden. The invention has for its object the method of the beginning mentioned type so that it is more independent of interference of the detector and workpiece thickness. In addition, a Suitable device for performing the method can be specified.

Die verfahrensseitige Lösung der gestellten Aufgabe findet sich im Patentanspruch 1. Dagegen ist die vorrichtungs seitige Lösung der gestellten Aufgabe im Patent anspruch 8 angegeben.The procedural solution to the task can be found in Claim 1. In contrast, the device sided solution of the task in the patent Claim 8 specified.

Ein Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenig stens zwei Mittelwerte der Intensität der detektierten Strahlung bei jeweils unterschiedlichen Zeitkonstanten gebildet werden, und daß das Status signal dann erzeugt wird, wenn die Mittelwerte in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehen.A method according to the invention is characterized in that little at least two mean values of the intensity of the detected radiation at each different time constants are formed, and that the status signal is generated when the mean values in a predetermined Stand in relation to each other.

Alterungserscheinungen, Erwärmungen oder Verschmutzung der Detek toren und ebenso unterschiedliche Werkstückdicken spielen somit bei der Erzeugung des Statussignals keine Rolle mehr, so daß sich der Durchtritt des Laserstrahls wesentlich exakter ermitteln läßt.Signs of aging, warming or contamination of the detector gates and equally different workpiece thicknesses therefore play a role in Generation of the status signal no longer matters, so that the passage of the laser beam can be determined much more precisely.

Vorzugsweise wird das Statussignal nach der Erfindung dann erzeugt wenn ein mit kleinerer Zeitkonstante gebildeter Mittelwert kleiner ist als ein Bruchteil eines mit größerer Zeitkonstante gebildeten Mittelwerts. Der mit größerer Zeitkonstante gebildete Mittelwert ist dabei relativ stabil und läßt sich somit gut als Referenzwert ermitteln. Dabei kann der Bruchteil, um den der mit kleinerer Zeitkonstante gebildete Mittelwert kleiner sein soll als der mit größerer Zeit konstante gebildete Mittelwert je nach gewünschter Empfindlichkeit des Verfahrens eingestellt werden, beispielsweise auf einen Wert im Bereich von 30% bis 40% des mit größerer Zeitkonstante gebildeten Mittelwerts.The status signal according to the invention is then preferably generated if an average value formed with a smaller time constant is smaller than a fraction of an average formed with a larger time constant. Of the The mean value formed with a larger time constant is relatively stable and can be easily determined as a reference value. The fraction, be smaller by the mean value formed with a smaller time constant depending on the constant formed over a longer period of time desired sensitivity of the method can be set, for example, to a value in the range of 30% to 40% of the larger Time constant formed mean.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kommen zur Bildung der Mittel werte unterschiedliche Filter zum Einsatz. Hier kann es sich z. B. um Tief paßfilter mit unterschiedlichem Durchlaßbereich handeln.According to one embodiment of the invention, the funds are formed evaluate different filters. Here it can be z. B. low pass filters with different passband.

Möglich ist aber auch die Bildung der Mittelwerte durch arithmetische oder geometrische Mittelwertbildung unter Verwendung digitaler Signal verarbeitung. However, it is also possible to form the mean values using arithmetic or geometric averaging using digital signal processing.

Dabei können die verschiedenen Mittelwerte simultan oder sequentiell erzeugt werden. Im Falle der sequentiellen Erzeugung der Mittelwerte müssen sie, oder wenigstens einer von ihnen, zwischengespeichert werden.The various mean values can be done simultaneously or sequentially be generated. In the case of sequential generation of the mean values they, or at least one of them, must be cached will.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der mit größerer Zeitkonstante gebildete Mittelwert auch mit einem Referenzwert verglichen werden, der als konstanter Wert vorgegeben wird. In diesem Fall läßt sich somit auch beim Laserschweißen ein hier nicht erwünschter Durchtritt des Laserstrahls durch das Werkstück hindurch detektieren, oder im Falle des Laserschneidens ein Zustand, bei dem das Werkstück nicht vollständig durch den Laserstrahl zerschnitten wird.According to a further embodiment of the invention, the larger one Time constant formed mean also with a reference value can be compared, which is specified as a constant value. In this Case can thus also be an undesirable here in laser welding Detect passage of the laser beam through the workpiece or in the case of laser cutting, a condition in which the workpiece is not completely cut by the laser beam.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls mit wenigstens einem Sensor zum Detektieren der Intensität der von einer Bearbeitungsstelle des Werkstücks kommen den Strahlung, und mit einer Auswerteschaltung zur Erzeugung eines Statussignals bei vorbestimmter Intensitätsänderung, zeichnet sich dadurch aus, daß die Auswerteschaltung erste Mittel zur Bildung von wenigstens zwei Mittelwerten der Intensität der detektierten Strahlung bei jeweils unterschiedlichen Zeitkonstanten sowie diese Mittelwerte in Bezug zueinander setzende zweite Mittel zur Erzeugung des Statussignals enthält, die elektrisch mit den ersten Mitteln verbunden sind.An inventive device for machining a workpiece by means of a laser beam with at least one sensor for detection the intensity coming from a machining point of the workpiece the radiation, and with an evaluation circuit for generating a Status signal with a predetermined change in intensity, stands out characterized in that the evaluation circuit first means for forming at least two mean values of the intensity of the detected radiation different time constants as well as these mean values in relation mutually setting second means for generating the status signal contains, which are electrically connected to the first means.

Die die ersten und zweiten Mittel enthaltende Auswerteschaltung kann dabei unmittelbar am Laserbearbeitungskopf montiert oder aber mit diesem über ein Kabel verbunden sein. Zum Detektieren der von der Bearbeitungsstelle ausgehenden Strahlung können sich der oder die Sensoren im Inneren des Laserbearbeitungskopfes befinden oder außen an diesem angebracht sein. Ihre Detektorfläche ist dabei vorzugsweise wenigstens annähernd auf die Bearbeitungsstelle ausgerichtet.The evaluation circuit containing the first and second means can mounted directly on the laser processing head or with be connected via a cable. To detect the of the Processing outgoing radiation can be the or the Sensors are located inside the laser processing head or outside be attached to this. Your detector area is preferred aligned at least approximately to the processing point.

Die Bildung der jeweiligen Mittelwerte kann auf mathematischem Wege mit Hilfe eines Mikroprozessors oder aber durch eine entsprechende Anzahl von Filtern erfolgen. Dabei kann der Filterdurchlaßbereich in gewünschter Weise einstellbar bzw. frequenzmäßig regelbar sein. Vorzugsweise kommen als Filter Tiefpaßfilter zum Einsatz.The formation of the respective mean values can be done mathematically with the help of a microprocessor or an appropriate one Number of filters are done. The filter passband in be adjustable or adjustable in frequency as desired. Preferably come Low pass filter used as a filter.

Zur Bildung der zweiten Mittel dient ein Komparator, an dessen Eingängen die Mittelwerte liegen. Dabei kann zwischen dem Ausgang des den Mittel wert mit größerer Zeitkonstante liefernden Filters und dem zugeordneten Eingang des Komparators ein Spannungsteiler liegen, um den Pegel des Vergleichssignals verändern zu können. Auf diese Weise läßt sich die Empfindlichkeit der Vorrichtung regulieren.A comparator at the inputs serves to form the second means the mean values are. You can choose between the output of the agent value with larger time constant supplying filter and the assigned Input of the comparator is a voltage divider to determine the level of the To be able to change the comparison signal. In this way, the Adjust the sensitivity of the device.

Zu den zweiten Mitteln kann ein weiterer Komparator gehören, der den mit größerer Zeitkonstante gebildeten Mittelwert an einem Eingang und eine Referenzspannung am anderen Eingang empfängt, die vorzugsweise auf einen konstanten Wert einstellbar ist. Dadurch wird es in einfacher Weise möglich, auch Schweiß- oder Schneidarbeiten kontinuierlich zu überwa chen, und zwar hinsichtlich einer geschlossenen Schweißnaht einerseits und andererseits hinsichtlich eines vollständigen Schnitts.The second means can include another comparator, the one with larger time constant formed mean at an input and a Receives reference voltage at the other input, which is preferably on a constant value can be set. This makes it easy possible to continuously monitor welding or cutting work chen, on the one hand with regard to a closed weld seam and on the other hand for a complete cut.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:The invention is described below with reference to the drawing in described. Show it:

Fig. 1 den Aufbau eines Laserbearbeitungskopfes mit integrierten Strahlungssensoren: Fig. 1 shows the structure of a laser processing head having integrated radiation sensors:

Fig. 2 im oberen Teil ein durch die Strahlungssensoren auf genommenes Meßsignal und im unteren Teil durch unterschiedliche Zeitkonstanten gebildete Mittelwerte dieses Meßsignals; und Fig. 2 in the upper part a formed by the radiation sensors to Taken measurement signal and in the lower part by different time constants average values from the measuring signal; and

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer bei der Anordnung nach Fig. 1 zum Einsatz kommenden elektrischen Einrichtung. Fig. 3 is a block diagram of an electrical device used in the arrangement of FIG. 1.

Die Fig. 1 zeigt einen Laserbearbeitungskopf 1, durch den ein Laserstrahl 2 hindurchtritt. Der Laserstrahl 2 trifft auf ein Werkstück 3 auf, das durch ihn bearbeitet werden soll. Mit Hilfe des Laserstrahls 2 läßt sich das Werk stück 3 z. B. durchbohren oder zerschneiden. Auch ein Verschweißen von Werkstücken ist möglich. Zur Abstandssteuerung zwischen Laser bearbeitungskopf 1 und Werkstück 3 dient eine an der Spitze des Laser bearbeitungskopfes 1 angeordnete Sensorelektrode 4, mit deren Hilfe die zwischen ihr und dem Werkstück 3 liegende Kapazität gemessen wird. Hierzu wird an die Sensorelektrode 4 in geeigneter Weise ein Meßpotential angelegt, das sich in Abhängigkeit der zwischen der Sensorelektrode 4 und dem Werkstück 3 vorhandenen Kapazität ändert, so daß abhängig von einer derartigen Änderung die Abstandssteuerung möglich ist. Dies ist allgemein bekannt und soll hier nicht weiter erläutert werden. Fig. 1 shows a laser machining head 1, passes through the laser beam 2 a. The laser beam 2 strikes a workpiece 3 that is to be processed by it. With the help of the laser beam 2 , the work piece 3 z. B. pierce or cut. Welding workpieces is also possible. To control the distance between the laser processing head 1 and the workpiece 3 is a sensor electrode 4 arranged at the tip of the laser processing head 1 , with the aid of which the capacitance lying between it and the workpiece 3 is measured. For this purpose, a measuring potential is suitably applied to the sensor electrode 4 , which changes as a function of the capacitance present between the sensor electrode 4 and the workpiece 3 , so that the distance control is possible depending on such a change. This is generally known and will not be explained further here.

Trifft der Laserstrahl 2 im Bearbeitungspunkt 5 auf das Werkstück 3 auf, wird das Werkstück dort sehr stark erhitzt, so daß Werkstoffmaterial bei Zuführung von Sauerstoff verbrennt. Die hohen Temperaturen bewirken Leuchterscheinungen am Bearbeitungspunkt 5, die intensitätsmäßig gemessen werden. Die am Bearbeitungspunkt 5 auftretende Strahlung tritt zum Teil durch den für den Laserstrahl 2 vorgesehenen Kanal in der Sensorelektrode 4 hindurch und schließlich in den Laserbearbeitungs kopf 1 ein. Sie wird dort mit Hilfe zweier Sensoren 6 und 7 detektiert, die im vorliegenden Fall im Inneren des Laserbearbeitungskopfs 1 angeordnet sind. Beide Detektoren 6 und 7 wandeln das empfangene Licht vom Bearbeitungspunkt 5 in ein elektrisches Signal um, das über Leitungen 8 und 9 zu einer Wandlereinheit 10 übertragen wird. In der Wandlereinheit 10 wird das empfangene elektrische Signal gegebenenfalls nach einer Verstärkung in ein Frequenzsignal gewandelt, um dann über eine Leitung 11 zu einer Auswerteeinheit 12 übertragen zu werden. Der Vorteil der Spannungs-/Frequenzwandlung ist darin zu sehen, daß jetzt über die Leitung 11 sowohl die Versorgungsspannung für die Sensoren 6 und 7 als auch das elektrische Meßsignal selbst übertragen werden können. If the laser beam 2 strikes the workpiece 3 at the processing point 5 , the workpiece is heated very strongly there, so that material material burns when oxygen is supplied. The high temperatures cause lighting effects at processing point 5 , which are measured in terms of intensity. The radiation occurring at the processing point 5 partially passes through the channel provided for the laser beam 2 in the sensor electrode 4 and finally into the laser processing head 1 . It is detected there with the aid of two sensors 6 and 7 , which in the present case are arranged inside the laser processing head 1 . Both detectors 6 and 7 convert the received light from processing point 5 into an electrical signal, which is transmitted via lines 8 and 9 to a converter unit 10 . In the converter unit 10 , the received electrical signal is optionally converted into a frequency signal after amplification, in order then to be transmitted via a line 11 to an evaluation unit 12 . The advantage of the voltage / frequency conversion can be seen in the fact that both the supply voltage for the sensors 6 and 7 and the electrical measurement signal itself can be transmitted via the line 11 .

Das mit Hilfe der Sensoren 6 und 7 bei der Bearbeitung des Werkstücks 3 mit Hilfe des Laserstrahls 2 aufgenommene elektrische Meßsignal ist in Fig. 2 oben dargestellt. Es weist einen typischen Verlauf auf, der beim Durchbohren eines relativ dicken Werkstücks 3 mit Hilfe des Laserstrahls 2 entsteht. Je tiefer die Bohrung eingebracht wird, desto weniger Licht tritt aus dem Bohrloch aus, um auf die Sensoren 6 und 7 aufzutreffen. Dieser Effekt ist unabhängig davon, ob der Laserstrahl 2 im Dauerstrichbetrieb arbeitet oder gepulst wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist deswegen auch bei beiden Varianten einsetzbar.The electrical measurement signal recorded with the aid of sensors 6 and 7 during the machining of workpiece 3 with the aid of laser beam 2 is shown at the top in FIG. 2. It has a typical profile that arises when a relatively thick workpiece 3 is drilled through with the aid of the laser beam 2 . The deeper the hole is drilled, the less light emerges from the hole to strike the sensors 6 and 7 . This effect is independent of whether the laser beam 2 works in continuous wave mode or is pulsed. The method according to the invention can therefore also be used in both variants.

Im unteren Teil der Fig. 2 sind dagegen zwei Signale M1 und M2 dargestellt, die durch Filtern des Meßsignals erhalten worden sind. Das Meßsignal M1 stellt einen mit kleinerer Zeitkonstante gebildeten Mittel wert dar, während das Meßsignal M2 ein mit größerer Zeitkonstante gebildeter Mittelwert ist. Dabei bildet der Mittelwert M2 einen relativ stabilen bzw. zeitunabhängigen Referenzwert, mit dem der Mittelwert M1 verglichen werden kann. Hinsichtlich der Amplitude wird das Meßsignal M2 kleiner gewählt als das Meßsignal M1, um im Vergleichsfalle eindeutige Ergebnisse zu erhalten.In the lower part of FIG. 2, however, two signals M1 and M2 are shown, which have been obtained by filtering the measurement signal. The measurement signal M1 represents an average value formed with a smaller time constant, while the measurement signal M2 is an average value formed with a larger time constant. The mean value M2 forms a relatively stable or time-independent reference value with which the mean value M1 can be compared. With regard to the amplitude, the measurement signal M2 is chosen to be smaller than the measurement signal M1 in order to obtain clear results in the case of comparison.

Wie die Fig. 2 im unteren Teil erkennen läßt, nimmt zum Zeitpunkt t1 der mit kleinerer Zeitkonstante gebildete Mittelwert M1 relativ schnell ab, während der mit größerer Zeitkonstante gebildete Mittelwert M2 wesent lich langsamer abnimmt, so daß beide Mittelwerte M1 und M2 in Bezug zueinander gesetzt werden können, um festzustellen, ob der Laserstrahl 2 das Werkstück 3 durchdrungen hat. Dies wird für den Fall angenommen, daß der mit kleinerer Zeitkonstante gebildete Mittelwert M1 kleiner ist als ein Bruchteil von etwa 30% bis 40% des mit größerer Zeitkonstante gebildeten Mittelwerts M2. In diesem Fall wurde das Werkstück 3 vom Laserstrahl 2 durchdrungen.As can be seen in the lower part of FIG. 2, the mean value M1 formed with a smaller time constant decreases relatively quickly at time t1, while the mean value M2 formed with a larger time constant decreases significantly more slowly, so that both mean values M1 and M2 are related to one another can be used to determine whether the laser beam 2 has penetrated the workpiece 3 . This is assumed in the event that the mean value M1 formed with a smaller time constant is smaller than a fraction of approximately 30% to 40% of the mean value M2 formed with a larger time constant. In this case, the workpiece 3 was penetrated by the laser beam 2 .

Die Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der in Fig. 1 zum Einsatz kommenden Schaltung. Gleiche Elemente wie in Fig. 1 sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben. Dabei zeigt abweichend von Fig. 1 die Fig. 3 den Fall, daß nur ein Sensor 6 vorhanden ist. FIG. 3 shows a block diagram of the circuit used in FIG. 1. The same elements as in Fig. 1 are provided with the same reference numerals and will not be described again. Here, 3, 1 is different from Fig. FIG. In the event that only one sensor 6 is present.

Das über die Leitung 11 kommende Frequenzsignal (Meßsignal) wird mit Hilfe einer weiteren Wandlereinheit 13 in ein Spannungssignal rück gewandelt. Am Ausgang der weiteren Wandlereinheit liegt somit das in Fig. 2 oben gezeigte Meßsignal wieder an. Dieses Meßsignal wird auf ein erstes Tiefpaßfilter 14 gegeben, das eine Grenzfrequenz von etwa 10 Hz hat. Am Ausgang dieses Tiefpaßfilters 14 erscheint dann der mit kleinerer Zeit konstante gebildete Mittelwert M1. Er wird einem negativen Eingang eines Komparators 15 zugeführt, an dessen Ausgang 16 das Statussignal erscheint.The frequency signal (measurement signal) coming via line 11 is converted back into a voltage signal with the aid of a further converter unit 13 . The measurement signal shown above in FIG. 2 is thus present again at the output of the further converter unit. This measurement signal is applied to a first low-pass filter 14 , which has a cut-off frequency of approximately 10 Hz. At the output of this low-pass filter 14 , the mean value M1, which is constant with a shorter time, then appears. It is fed to a negative input of a comparator 15 , at the output 16 of which the status signal appears.

Ferner wird das am Ausgang der weiteren Wandlereinheit 13 erhaltene Meßsignal einem zweiten Filter 17 zugeführt, dessen Grenzfrequenz bei etwa 1 Hz liegt. Am Ausgang dieses zweiten Filters 17 erscheint dann der mit größerer Zeitkonstante gebildete Mittelwert M2. Dabeiist der Ausgang des zweiten Filters 17 über einen Spannungsteiler 18 mit Masse verbun den. Über einen Mittelabgriff 19 des Spannungstellers 17 wird der mit grö ßerer Zelt konstante gebildete Mittelwert M2 in seiner Amplitude einge stellt und zum positiven Eingang des Komparators 15 übertragen. Ist also der Mittelwert M1 größer als der Mittelwert M2, liegt am Ausgang 16 des Komparators 15 ein niedriger Signalpegel an. Fällt dagegen der Mittelwert M1 im Vergleich zum Mittelwert M2 schnell ab, wie zum Zeltpunkt t1 in Fig. 2 gezeigt, so wird der Ausgang 16 des Komparators 15 hochgezogen und es erscheint das Statussignal, das den vollständigen Durchtritt des Laserstrahls 2 durch das Werkstück 3 anzeigt. Abhängig vom Statussignal kann dann die weitere Bearbeitung des Werkstücks 3 erfolgen, z. B. ein Schneidvorgang.Furthermore, the measurement signal obtained at the output of the further converter unit 13 is fed to a second filter 17 , the cut-off frequency of which is approximately 1 Hz. At the output of this second filter 17 , the mean value M2 formed with a larger time constant then appears. The output of the second filter 17 is connected to ground via a voltage divider 18 . About a center tap 19 of the voltage adjuster 17 , the constant M2 formed with larger tent is set in its amplitude and transmitted to the positive input of the comparator 15 . If the mean M1 is greater than the mean M2, there is a low signal level at the output 16 of the comparator 15 . If, on the other hand, the mean value M1 drops rapidly compared to the mean value M2, as shown at the tent point t1 in FIG. 2, the output 16 of the comparator 15 is pulled up and the status signal appears, which indicates the complete passage of the laser beam 2 through the workpiece 3 . Depending on the status signal, the further processing of the workpiece 3 can then take place, for. B. a cutting operation.

In der Bearbeitungseinheit 12 befindet sich ferner ein zweiter Komparator 23, dessen positiver Eingang mit dem Ausgang des zweiten Filters 17 verbunden ist, und dessen negativer Eingang in Verbindung mit dem Mittelabgriff 20 eines zweiten Spannungsteilers 21 steht. Der durch einen Schleifwiderstand gebildete Spannungsteller 21 liegt einseitig auf Masse und mit seiner anderen Seite am Ausgang einer Referenz-Gleich spannungsquelle 22. Am Ausgang 24 des Komparators 23 erscheint somit ein zweites Statussignal, das langsamere Veränderungen der gemessenen Strahlungsintensität berücksichtigt.In the processing unit 12 there is also a second comparator 23 , the positive input of which is connected to the output of the second filter 17 , and the negative input of which is connected to the center tap 20 of a second voltage divider 21 . The voltage regulator 21 formed by a grinding resistor is on one side to ground and with its other side at the output of a reference DC voltage source 22nd A second status signal thus appears at the output 24 of the comparator 23 , which takes into account slower changes in the measured radiation intensity.

Wird z. B. das Werkstück 3 mittels des Laserstrahls 2 kontinuierlich geschnitten, so liegt am positiven Eingang des Komparators 23 ein nur sehr kleines Signal an. Bei entsprechender Einstellung des Spannungs teilers 20, 21 kann der Ausgang 24 des Komparators 23 daher auf niedrigem Pegel liegen. Tritt allerdings der Fall ein, daß infolge von Temperatur- oder Materialänderungen des Werkstücks 3 dieses nicht mehr vollständig zerschnitten wird, so steigt der Mittelwert M2 an und zieht daher den Ausgang 24 des zweiten Komparators 23 auf hohen Pegel. Diese Ausgangssignaländerung kann dazu benutzt werden, den Schneid vorgang abzubrechen, die Laserleistung zu erhöhen, usw.Is z. B. the workpiece 3 cut continuously by means of the laser beam 2 , there is only a very small signal at the positive input of the comparator 23 . With a corresponding setting of the voltage divider 20 , 21 , the output 24 of the comparator 23 can therefore be at a low level. However, if the case arises that the workpiece 3 is no longer completely cut as a result of temperature or material changes, the mean value M2 increases and therefore pulls the output 24 of the second comparator 23 to a high level. This output signal change can be used to abort the cutting process, to increase the laser power, etc.

Auch ein Schweißvorgang kann entsprechend überwacht werden. In diesem Fall ist der Mittelwert M2 relativ hoch, so daß bei entsprechender Einstellung des Spannungsteilers 20, 21 der Ausgang 23 des zweiten Komparators auf hohem Pegel liegt. Wird aus irgendwelchen Gründen durch das Werkstück 3 hindurchgeschweißt, entsteht also ein Loch, so nimmt die Amplitude des Mittelwerts M2 ab und zieht daher den Ausgang 24 des zweiten Komparators 23 auf niedrigen Pegel. Die Änderung des Ausgangssignals des Komparators 23 kann dann dazu verwendet werden, den Schweißvorgang abzubrechen oder die Laserleistung zu vermindern, die Relativbewegung zwischen Laserbearbeitungskopf 1 und Werkstück 3 zu erhöhen, usw.A welding process can also be monitored accordingly. In this case, the mean value M2 is relatively high, so that the output 23 of the second comparator is at a high level if the voltage divider 20 , 21 is set accordingly. If, for some reason, the workpiece 3 is welded through, there is a hole, the amplitude of the mean value M2 decreases and therefore pulls the output 24 of the second comparator 23 to a low level. The change in the output signal of the comparator 23 can then be used to abort the welding process or to reduce the laser power, to increase the relative movement between the laser processing head 1 and the workpiece 3 , etc.

Claims

1. A method for detecting the beam passage during the processing of a workpiece ( 3 ) by means of a laser beam ( 2 ), in which the intensity of radiation coming from the processing point ( 5 ) is detected by at least one sensor ( 6 , 7 ) and at a predetermined one Inten sity change a status signal is generated, characterized in that at least two mean values (M1, M2) of the intensity of the detected radiation are formed at different time constants, and the status signal is generated when the mean values (M1, M2) in a predetermined ratio to one another stand.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Status signal is generated when one formed with a smaller time constant Mean (M1) is less than a fraction of one with a longer time constant mean formed (M2).

3. The method according to claim 2, characterized in that the Fraction 30-40% of the mean formed with a larger time constant (M2) is.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that different filters ( 14 , 17 ) are used to form the mean values (M1, M2).

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in net that the formation of the mean values (M1, M2) by arithmetic or geometric averaging using digital signal processing he follows.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in net that the different mean values (M1, M2) simultaneously or sequentially be generated.

7. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in net that the mean value (M2) formed with a larger time constant with is compared to a reference value.

8. Device for processing a workpiece ( 3 ) by means of a laser beam ( 2 ), with at least one sensor ( 6 , 7 ) for detecting the intensity of the radiation coming from a processing point ( 5 ) of the workpiece ( 3 ), and with an evaluation circuit ( 12 ) for generating a status signal at a predetermined change in intensity, characterized in that the evaluation circuit ( 12 ) has first means ( 14 , 17 ) for forming at least two mean values (M1, M2) of the intensity of the detected radiation at different times and this constant Contains averages relating to each other, second means ( 15 ) for generating the status signal, which are electrically connected to the first means ( 14 , 17 ).

9. The device according to claim 8, characterized in that the first means have a number of filters ( 14 , 17 ) corresponding to the number of mean values (M1, M2).

10. The device according to claim 9, characterized in that at least one of the filters ( 14 , 17 ) is adjustable in frequency.

11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the filters ( 14 , 17 ) are designed as low-pass filters.

12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the second means contain at least one comparator ( 15 ), at the inputs of which the mean values (M1, M2) are located.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that a voltage divider ( 18 , 19 ) lies between the output of the filter ( 17 ) providing the mean value with a larger time constant and the associated input (+) of the comparator ( 15 ).

14. The device according to one of claims 8 to 13, characterized in that the second means have a further comparator ( 23 ), the mean value (M2) formed at a larger time constant at one input (+) and a reference voltage at the other input ( -) receives.

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the Reference voltage is adjustable.