DE2652413A1

DE2652413A1 - Fernsehaufnahmeeinrichtung zur beobachtung einer laserstrahlimpulsbearbeitung eines werkstuecks

Info

Publication number: DE2652413A1
Application number: DE19762652413
Authority: DE
Inventors: Michael Bowen Davies; Norman Leslie Pratt
Original assignee: BOC Ltd
Current assignee: BOC Ltd
Priority date: 1975-11-21
Filing date: 1976-11-17
Publication date: 1977-05-26
Also published as: US4062046A; CH602256A5; GB1510899A

Description

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DIPL. ING. E. HOIiZEK

PHILIPPINE -WEIiSEB - STKASSB 1*

8900 AUGSBUAO

TELEFON 61047S TELEX 633S0Z paiol d

W. 729

Augsburg, den IJ. November 1976

BOC Limited, Hammersmith House, London w6, England

Fernsehaufnahmeeinrichtung zur Beobachtung einer Laserstrahlimpulsbearbeitung eines Werkstücks

Die Erfindung betrifft eine Fernsehaufnahmeeinrichtung mit einer Kameraröhre_o

Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit Hilfe eines pulsierenden Laserstrahls tritt gewöhnlich während des Bearbeitungsvorgangs eine helleuchtende Werkstoffdampffahne auf. Versucht man, derartige Bearbeitungsvorgänge mit Hilfe

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einer Fernsehübertragung im Kurzschlußverfahren zu beobachten, so bewirkt die helleuchtende Werkstoffdampffahne eine Übersteuerung der Aufnahmeröhre des Fernsehübertragungssystems, was dazu führt, daß das auf der zugehörigen Bildröhre erscheinende Bild weiß wird. Die Erholungszeit nach einer solchen überlastung liegt gewöhnlich im Bereich von Is, so daß bei einem mit einer Wiederholungsfrequenz von mehr als einem Impuls pro Sekunde pulsierenden Laserstrahl die Kameraröhre ständig übersteuert und das Fernsehbild ständig weiß ist» Bei vielen Bearbeitungsvorgängen ist aber ein mit einer Wiederholungsfrequenz von mehr als einem Impuls pro Sekunde pulsierender Laserstrahl erforderlich. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, derartige Bearbeitungsvorgänge unter Verwendung eines herkömmlichen Kurzschlußverfahren-Fernsehübertragungssytems zu überwachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fernsehaufnahmeeinrichtung so auszubilden, daß Laserstrahlbearbeitungen eines Werkstücks mit Hilfe eines pulsierenden Laserstrahls auch bei großer Impulsfrequenz beobachtet werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine solche Fernsehaufnahmeeinrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,

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daß die Einrichtung zum Zwecke der Beobachtung einer Laserstrahlimpulsbearbeitung eines Werkstücks ein im Strahlengang zur Kameraröhre angeordnetes umlaufendes Verschlußelement, das den Strahlengang zur Kameraröhre intermittierend unterbricht, und eine Synchronisiereinrichtung aufweist, welche die Laserstrahlimpulse und den Umlauf des Verschlußelements derart synchronisiert, daß jeweils während eines Laserstrahlimpulses der Strahlengang zur Kameraröhre unterbrochen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben, in welchen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung

der Fernsehaufnahmeeinrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht eines umlaufenden

Verschlußelements, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Synchroni

siereinrichtung zur Synchronisation des Verschlußelementumlaufs und der Laserstrahlimpulse»

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Bei der in den Zeichnungen dargestellten Fernsehaufnahmeeinrichtung erfolgt die Synchronisation der Strahlimpulse eines Lasers 4 und der Umlaufbewegung eines umlaufenden Verschlußelements 3 mit Hilfe einer Photodiode und einer mit dieser zusammenwirkenden, auf der anderen Seite des umlaufenden Verschlußelements 3 angeordneten Lichtquelle 2.

Gemäß Fig_e 1 wird ein Werkstück 7 mittels eines von einem Laser 4 erzeugten pulsierenden Laserstrahls 20 bearbeitet, der mittels eines dielektrischen, d.h. halbversilberten Spiegels 9 auf das Werkstück reflektiert wirdo Der Laserstrahl wird mittels einer Objektivlinse 8 auf das Werkstück fokussiert.

Die Bearbeitung des Werkstückes 7 wird mittels einer Fernsehkameraröhre 5 beobachtet. Das von der Werkstückoberfläche ausgehende Licht gelangt durch die Objektivlinse und den dielektrischen Spiegel 9 hindurch und wird an einem Spiegel 10 reflektiert, so daß es längs der optischen Achse der Kameraröhre 5 verläuft„

Wie Fig. 2 zeigt, ist das umlaufende Verschlußelement eine lichtundurchlässige kreisrunde Scheibe mit radialen

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Vorsprüngen 6₀ Vorzugsweise finden mehrere Vorsprünge 6 Anwendung, gewöhnlich mindestens fünf, um die Flimmerfrequenz auf einen über einen der Nachleuchtdauer der Kameraröhre entsprechenden Viert zu erhöhen. Das Verschlußelement 3 ist so angeordnet, daß, wenn es umläuft, seine Vorsprünge 6 den Strahlengang zur Kameraröhre unterbrechen,, Das Verschlußelement 3 wird mittels eines Synchron-WechseIstrommotors 11 angetrieben, der mit der Netzfrequenz synchron läuft. Die Unterbrechungsfrequenz des Strahlenganges durch das Verschlußelement ist also genau bekannt»

Die Laserstrahlimpulse und der Umlauf des Verschlußelements 3 werden mit Hilfe eines Loches 12 im Verschlußelement synchronisiert, durch welches Licht aus der Lichtquelle 2 zur Photodiode 1 gelangen kann. Die Photodiode 1 ist mittels der in Fig. 3 gezeigten Schaltung mit dem Laser 4 verbunden«, Jedesmal, wenn das Loch 12 des Verschlußelements mit der Photodiode 1 fluchtet, gelangt Licht zur Photodiode und bewirkt ■ das Fließen eines Stromes«, Dieser Strom wird durch einen Verstärker 15 verstärkt und fließt in einen Kondensator 16, um dessen Spannung zu erhöhen. Wenn die Spannung am Kondensator 16 eine vorgegebene Triggerspannung VT erreicht, was von einem Vergleicher 18 festgestellt wird,

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so erfolgt ein Laserstrahlimpuls durch Entladung des Kondensators 16 und die Schaltung wird durch eine Rückstelleinrichtung 17 zurückgeschaltet, so daß ein neuer Zyklus beginnt,,

Zwischen der Belichtung der Photodiode 1 durch die Lichtquelle 2 und dem Auslösen des Lasers 4 liegt eine Zeitverzögerung im Bereich von 40 ms₀ Diese Zeitverzögerung muß berücksichtigt werden, wenn die Lage des Loches 12 festgelegt wird, was im allgemeinen bedingt, daß dieses Loch so angeordnet wird, daß die Photοdiode durch die Lichtquelle belichtet wird, bevor ein Vorsprung 6 des Verschlußelemts 3 den Strahlengang zur Kameraröhre 5 unterbricht„

Es ist klar, daß mit der beschriebenen Anordnung der Laserstrahl mit einer maximalen Häufigkeit von einem Impuls pro Umdrehung des Verschlußelements getastet werden kann. Durch Veränderung der Intensität der Lichtquelle 2 und folglich der Größe des vom Verstärker 15 zum Kondensator 16 fließenden Ladestromes eröffnet sich ein großer Bereich von möglichen Impulsfrequenzen unterhalb der Drehzahl des Verschlußelements.

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Claims

Patentansprüche

r l_o)Pernsehaufnahiaeeinrichtung mit einer Kameraröhre, ν ^y

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zwecke der Beobachtung einer Laserstrahlimpulsbearbeitung eines Werkstücks (7) ein im Strahlengang zur Kameraröhre (5) angeordnetes umlaufendes Verschlußelement (3, β)_Λ das den Strahlengang zur Kameraröhre intermittierend unterbricht, und eine Synchronisiereinrichtung (1, 2, 12) aufweist, welche die Laserstrahlimpulse und den Umlauf des Verschlußelements derart synchronisiert, daß jeweils während eines Laserstrahlimpulses der Strahlengang zur Kameraröhre unterbrochen wir do

2, Fernsehaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung eine auf einer Seite des umlaufenden Verschlußelements (3, 6) angeordnete Lichtquelle (2) und eine auf der anderen Seite des Verschlußelements angeordnete Photodiode (1) sowie eine im Verschlußelement gebildete öffnung (12) aufweist, durch welche hindurch die Photodiode belichtet werden kann, und daß die Synchronisiereinrichtung außerdem eine die Photodiode derart mit der Laserstrahlquelle (4) verbindende Schaltung (Figo 3) aufweist, daß ein Laserstrahlimpuls jeweils erst dann erzeugt

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wird, nachdem ein vorgegebenes Lichtquantum von der Photodiode aufgenommen worden ist₀

3« Fernsehaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement als lichtundurchlässige Scheibe (3) mit einer Anzahl von radialen VorSprüngen (6) ausgebildet ist„

4_O Fernsehaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (3> 6) mindestens fünf radiale Vorsprünge (6) aufweist,,

5β Fernsehaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (3) mittels eines Synchron-Wechselstrommotors (11) angetrieben wird, der synchron mit der Netzfrequenz läuft₀

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