EP3870386A1 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines schneidprozesses - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines schneidprozesses

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EP3870386A1
EP3870386A1 EP19801470.6A EP19801470A EP3870386A1 EP 3870386 A1 EP3870386 A1 EP 3870386A1 EP 19801470 A EP19801470 A EP 19801470A EP 3870386 A1 EP3870386 A1 EP 3870386A1
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EP
European Patent Office
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cutting
workpiece
cutting process
length
speed
Prior art date
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Pending
Application number
EP19801470.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Steffen Kessler
David Schindhelm
Winfried Magg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Publication of EP3870386A1 publication Critical patent/EP3870386A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses

Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring, in particular for regulating, a cutting process on a workpiece, comprising: focusing a machining beam, in particular a laser beam, onto the workpiece, detecting an area of the workpiece to be monitored, the one
  • the invention also relates to a device for monitoring, in particular for regulating, a cutting process on a workpiece, comprising: a focusing device for focusing a
  • Processing beam in particular a laser beam
  • an image capture device for capturing an area to be monitored on the workpiece, which includes an interaction area of the processing beam with the workpiece, and an evaluation device which is designed, based on the detected interaction area, at least one characteristic parameter of the cutting process , especially the kerf.
  • Laser cutting process which can be used to record characteristic parameters of a laser cutting process, for example an impending cut, has become known from WO 2012/107331 A1 by the applicant.
  • An impending cut is detected when the cut gap falls below a predetermined gap.
  • the area of the observed cutting front is compared with a reference area which corresponds to the area of the cutting front for a good cut or quality cut.
  • Cut-off can also be detected if the radiation intensity emitted by the reference surface exceeds a limit value for the target brightness for a normal cut.
  • WO 2012/107331 A1 also proposes a
  • the general cause of a cut-off is insufficient energy input into the workpiece.
  • the insufficient path energy leads to a flattening of the cutting front, i.e. to an increase in the cutting front angle, as a result of which the melt at the lower cutting edge can no longer be driven out completely and solidifies in the kerf.
  • the closure of the lower edge leads to
  • the cutting front angle which is a characteristic parameter of the cutting gap, is therefore an indicator of an impending cut.
  • Cutting nozzle is limited. Especially in flame cutting processes, small Nozzle diameter used, so that the cutting front lower edge even with a good cut outside the limited by the nozzle mouth
  • WO2015036140A1 proposes that the applicant draws conclusions as to the cutting front angle as a characteristic parameter of the cutting process from a brightness or intensity value, which is determined from an image of the interaction area recorded during slow observation at an angle to the beam axis of the laser beam pull. By comparing the intensity value with a threshold value, it can be concluded that a critical value of the cutting front angle is exceeded, at which there is no longer a good cut.
  • a cutting front wake is determined from the camera images and can be regulated to a specific setpoint.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for monitoring, in particular for regulating, a cutting process, which reliably determine a characteristic parameter of the cutting process
  • Enable cutting process in particular a characteristic parameter of a kerf formed in the cutting process, and / or an advantageous control of the cutting process.
  • this object is achieved by a method of the type mentioned at the outset, which is characterized in that in one
  • a cutting front length of a cutting front formed on the kerf is determined.
  • the inventors have recognized that a determination of the cutting front length as
  • Control variable for the melt cutting process is possible by detecting the length of a lighting phenomenon from the process zone or the interaction area of the machining beam with the workpiece. Typically, a thermal image of the area to be monitored or the
  • Melt cutting process e.g. recorded or observed at wavelengths in the NIR / IR wavelength range, but it may also be an observation at others
  • Wavelengths possible e.g. in the UV wavelength range.
  • the area to be monitored is detected by means of an observation beam path that runs essentially coaxially with a beam axis of the processing beam.
  • An essentially coaxial observation beam path is understood to mean that the observation beam path is coaxial or parallel to the beam axis or at a (small) angle to the
  • Beam axis of the machining beam is less than 5 °. It has been shown that the detection of the light phenomenon by means of an observation beam path that runs essentially coaxially to the beam axis of the processing beam is easier to implement in terms of system technology by means of coaxial camera-based process observation than an off-axis arrangement of a spatially resolving detector, for example a camera.
  • the area to be monitored is preferably acquired by a
  • Nozzle opening of a machining nozzle for the passage of the machining beam onto the workpiece is shown by an imaging sensor system with a vertical or quasi-vertical ( ⁇ 5 ° angle to the beam axis of the processing beam or the laser beam) through the processing nozzle Process lights shown, their length measured and the (target) length of the cutting process can be regulated if necessary (see below).
  • a nozzle opening of the processing nozzle, through which a cutting gas jet emerges from the processing nozzle has a maximum extension of at least 7 mm, preferably between 7 mm and 12 mm.
  • Machining nozzle with a comparatively large nozzle opening is advantageous for controlled process control of the melt cutting process, as will be described in more detail below.
  • the maximum extension is understood to mean the diameter of the nozzle opening. In the case of another cross-sectional geometry of the nozzle, the maximum extension means the longest nozzle axis of the nozzle opening. In the case of a nozzle opening with an elliptical cross section, the maximum extension is involved
  • the maximum extension of the nozzle opening is measured on the side of the nozzle facing the workpiece.
  • the fusion cutting process is carried out with a
  • Cutting gas pressure of less than 10 bar, preferably of more than 1 bar and less than 10 bar, particularly preferably of at least 2 bar and less than 6 bar.
  • the cutting gas emerges together with the machining jet from the nozzle opening of the machining nozzle and points out when it exits
  • the cutting gas used for the melt cutting process is mostly an inert gas, for example nitrogen, but it is also, for example
  • Gas mixtures with a certain oxygen content can be used.
  • melt cutting process is carried out at one
  • Cutting speed carried out which is at least 80%, preferably at least 90% of a cutting tear-off speed.
  • the cutting speed of the fusion cutting process is therefore less than 20%, preferably less than 10%, below the cutting-off speed.
  • the cut quality remains good up to the cut-off limit, so that cutting speeds can be made close to the cut-off limit.
  • the cut-off speed i.e. the speed at which it becomes one
  • Workpiece thicknesses and laser powers can be determined beforehand in series of measurements (experimental).
  • the cutting front length is from an image of the
  • the brightness of the lighting phenomenon in the image is thus greater than the brightness threshold.
  • Intensity threshold can be set, for example, relative to a reference value of the brightness or intensity in the image.
  • a maximum intensity value within the image for example, can serve as a reference value to which the respectively measured intensity is related or calibrated.
  • the image capturing device can be calibrated in a reference cutting process with reference cutting parameters and / or by comparing the intensity measurement values with those of a reference image capturing device.
  • the profile cut, the length of which is used to determine the cutting front length usually runs centrally in the kerf.
  • the method comprises: regulating the cutting front length to a predetermined target length by influencing at least one
  • regulation to a predetermined target length means that regulation takes place to a constant target length or that the predetermined target length is prevented from being exceeded, i.e. the regulation prevents the target length from being exceeded.
  • the inventors have found that the cutting front length is for one
  • Control is particularly suitable for cutting speeds close to the cutting speed: In the previous standard processes for
  • the cutting speeds are about 20-40% below the feed rates that are achieved under the conditions specified above with regard to the cutting gas pressure and the diameter of the nozzle opening.
  • control parameters are used to regulate the
  • Cutting front length influences the cutting speed between the machining beam and the workpiece (feed) and / or the performance of the machining beam.
  • the increase in the cutting front length with increasing feed becomes more pronounced with increasing feed, so that a feed control (and accordingly also a control of the power of the machining beam)
  • the cutting speed (feed speed) and / or the laser power as a good control variable using the feed speed and / or the power of the processing beam as a manipulated variable (s) or as a control parameter.
  • a change in the cutting speed can easily be prevented by changing the feed rate or the laser power, i.e. the fusion cutting process can be carried out quickly enough with a sufficient distance from the cut, which ensures the robustness of the process under interference.
  • a further aspect of the invention relates to a device of the type mentioned at the outset, in which the evaluation device is designed or programmed / configured to determine a cutting front length of a cutting front formed on the kerf as a characteristic parameter on the basis of the detected interaction area.
  • the evaluation device can display an image of the
  • monitoring area which contains the interaction area and which e.g. evaluated through a nozzle opening of a processing nozzle, in order to determine the length of a lighting phenomenon in the cutting direction, which corresponds to the cutting front length.
  • the device comprises a regulating device for regulating the cutting front length to a predetermined nominal length
  • Control parameters influence the energy input into the workpiece.
  • the process can be regulated in particular by changing the cutting speed and / or the laser power, in such a way that the cutting front length determined by the evaluation device corresponds to the target length or does not exceed the target length.
  • the control device is designed or
  • the cutting front length can be regulated to the desired length using the cutting speed as a control parameter, provided the cutting front length changes sufficiently as a function of the cutting speed, which is particularly the case at high cutting speeds just below the cutting speed .
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Image of a region of the workpiece to be monitored on the basis of which a cutting front length as a characteristic parameter of the
  • Fig. 3 shows the cutting front length depending on the ratio of
  • FIG. 1 shows an exemplary structure of a device 1 for process monitoring and control of a laser fusion cutting process on a plate-shaped workpiece 2 by means of a laser processing system, of which only one processing unit 3 (part of a laser processing head) with a focusing lens 4 is shown in FIG. 1 Focusing a C02, solid or diode laser beam 5 of the laser processing system, a processing nozzle 6 and with one
  • Deflecting mirror 7 is shown.
  • the deflecting mirror 7 is partially permeable and therefore forms an entry-side component of the
  • Process monitoring device 1 The device 1 for process monitoring, like the processing unit 3, is part of the laser processing head.
  • the deflecting mirror 7 reflects the incident laser beam 5 and transmits the process radiation relevant for the process monitoring, reflected by the workpiece 2 and emitted by the interaction zone in a wavelength range which in the present example lies between approx. 550 nm and 2000 nm.
  • Perforated mirrors can be used to control the process radiation
  • Perforated mirror usually leads to diffraction effects of the process radiation as well as to a strong influence on the laser radiation.
  • Deflecting mirror 9 is arranged, which deflects the process radiation onto a geometrically high-resolution camera 10 as an image acquisition unit.
  • the camera 10 can be a high-speed camera that is coaxial with the
  • Laser beam axis 11 or for the extension 11a of the laser beam axis 11 is arranged independent of direction. The same goes for
  • Observation beam path 8 in the example shown coaxial to the laser beam axis 11 or to its extension 11 a.
  • the camera 10 in the incident light method, ie in the VIS wavelength range, possibly also in the NIR wavelength range, if an additional one Illumination source 15 is provided, which radiates in the NIR region and illuminates radiation 17 coaxially via a further partially transparent mirror 16
  • Laser beam axis 11 is coupled into the beam path.
  • Illumination source 15 can be provided with laser diodes, for example with a wavelength of 658 nm, or diode lasers, for example with a wavelength of 808 nm, which, as shown in FIG. 1, can be arranged coaxially, but also off-axis to the laser beam axis 11. Alternatively, it is the inclusion of the
  • an imaging, focusing optical system 12 shown in FIG. 1 as a lens which focuses the radiation relevant for process monitoring onto the camera 10.
  • An aspherical design of the imaging optical system or lens 12 for focusing can prevent or at least reduce spherical aberrations in the imaging.
  • a filter 13 in front of the camera 10 is advantageous if further radiation or wavelength components are to be excluded from the detection with the camera 10.
  • the filter 13 can e.g. be designed as a narrow-band bandpass filter with a small half-width, um
  • Element 12 and / or the filter 13 along the laser beam axis 11 can be adjusted and, if necessary, changed by means of a positioning system known to the person skilled in the art, represented for simplicity by a double arrow.
  • the camera 10 is in the present example without the additional
  • Illumination source 15 operated, i.e. the inherent lighting of the process zone in the NIR / IR wavelength range is detected. As shown in Fig. 2, the
  • Camera 10 has a high-resolution image 20 on its sensor surface 10a
  • the image 20 is shown by the circular inner contour of the nozzle opening 6a (see FIG. 1) of the nozzle 6 limited, whose diameter D or its maximum extent on
  • outlet end of the nozzle 6 in the example shown is between 7 mm and 12 mm.
  • the cutting process shown in FIG. 1 is a
  • the nozzle 6 can also be used as
  • Ring flow nozzle can be formed with two (usually concentric) nozzle openings: The laser beam 5 then emerges through the opening of the inner nozzle and the cutting gas jet 14 through the outer nozzle opening or through the inner and outer nozzle opening.
  • the outer nozzle opening has one
  • the image of camera 10 is taken through the inner nozzle opening, so that image 20 is delimited by the circular inner contour of the inner nozzle opening, which has a diameter of, for example, 3 mm.
  • An evaluation device 18 shown in FIG. 1 is used to evaluate the image 20 and in particular to detect an interaction area 22 within the area 21 of the workpiece 2 to be monitored.
  • the evaluation device 18 is in signaling mode with a control device 19 also shown in FIG. 1
  • Characteristic parameter of the laser cutting process which is a cutting front length L of a cutting front 23 (see FIG. 1) formed during cutting machining, against which a kerf 24 is opposed to a feed or cutting direction (i.e. in the negative X direction) connects.
  • the cutting front length L is measured between a point P1 at the front end of the interaction region 22 and a point P2 at the rear end of the interaction region 22 along the feed or cutting direction, along which the laser beam 5 with a cutting or feed speed V (see FIG. 1) is guided over the workpiece 2.
  • the feed direction corresponds to the X direction.
  • the image acquisition device 10 can be used to take a quick image during the cutting process, for example at a frequency of 100-1000 Hz.
  • the individual images 20 are e.g. evaluated by a threshold method, i.e. a respective image 20 is binarized by comparing the intensity values of the recorded lighting phenomenon at the individual pixels with a threshold value.
  • the length of the light in the cutting direction (X direction) which corresponds to the cutting front length L, is determined from the binarized image 20.
  • the cutting front length L can therefore be seen in Figure 20 e.g. about brightness threshold values ls one in
  • Cutting direction (X direction) of the profile section 25 of the lighting phenomenon can be determined, i.e. the cutting front length can be determined as the length L between two points P1, P2 of the profile section 25, at which a predetermined brightness threshold value ls or predetermined brightness threshold values are undershot. Calibration of the measured values of the intensity I to a reference value within the image 20, for example to a maximum, can take place
  • the image acquisition device 10 can be calibrated in a reference cutting process using reference cutting parameters and by comparing the measured values with those of a reference image acquisition device.
  • the diameter D of the machining nozzle 6 and the cutting speed V are the laser power P of the laser beam 5 or the laser source (not shown), the material of the workpiece 2 and the thickness d of the plate-shaped workpiece between an upper side 2a and an underside 2b of the workpiece 2.
  • melt cutting process described above can be carried out, for example, with the following process parameters:
  • Cutting speeds V are carried out which are at least 80%, preferably at least 90%, of a cutting-off speed Vs.
  • Cutting-off speed Vs can be determined in advance for a respective workpiece material, a respective workpiece thickness d, a predetermined laser power P and a predetermined cutting gas pressure ps.
  • the corresponding values for the cutting tear speed Vs can be determined in advance for a respective workpiece material, a respective workpiece thickness d, a predetermined laser power P and a predetermined cutting gas pressure ps. The corresponding values for the cutting tear speed Vs can
  • Cutting speeds V are performed.
  • the cutting front length L increases greatly, so that it is favorable to regulate the cutting front length L to a predetermined, constant desired length Ls with the aid of the control device 19.
  • the control device 19 influenced or changed the control device 19 at least one control parameter of the cutting process, which influences the energy input into the workpiece 2.
  • FIG. 3 shows the dependence of the cutting front length L determined with the aid of the evaluation device 18 on the cutting speed V, more precisely on the
  • Ratio of the cutting speed V to the cutting speed Vs for the example of structural steel with a thickness d of the workpiece 2 of 8 mm.
  • the increase in the cutting front length L increases with increasing
  • Cutting front length L is possible with the aid of the cutting speed V or the feed as a setting parameter at high cutting speeds V, which are typically more than 80% or more than 90% of the cutting-off speed Vs.
  • the target length Ls of the cutting front length L is approximately 0.6 mm, which is a ratio of the cutting speed V to
  • Cut-off speed Vs of approx. 95% corresponds.
  • a regulation of the cutting front length L to a predetermined target length Ls can alternatively or additionally also be carried out with the aid of the laser power P of the laser beam 5 as control parameters.
  • the fusion cutting process can be carried out at a sufficient distance from the cut-off, which ensures the robustness of the fusion cutting process under interference.
  • Feed adjustment AV (change in cutting speed V) take place at regular intervals (e.g. 200 Hz).
  • the feed adjustment AV can, for example, from the current feed V, which is stored in the control device 19 or in the evaluation device 18, the target length Ls, the difference D L between the one currently measured by the evaluation device 18
  • the control of the cutting front length L to the target length Ls can be carried out using the individual images if this is slow enough (e.g. with a cycle of 200 Hz), so that good control behavior is obtained without overshoot.
  • Averaging of the individual images 20 recorded by means of the image capture device 10 can be carried out by the image processing, i.e. make the determination of the cutting front length L more robust. For the averaging, for example, a sliding, possibly
  • weighted average can be determined.
  • the averaging can take place by a current image and the last average value image with a predetermined one
  • the fusion cutting process can be performed near the cut-off speed Vs, i.e. the feed range up to the cut-off speed Vs can be used almost completely without the quality of the cut edges of the cut line 24 deteriorating or without cutting cut-off occurring.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung, insbesondere zur Regelung, eines Schneidprozesses an einem Werkstück, umfassend: Fokussieren eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls, auf das Werkstück, Erfassen eines zu überwachenden Bereichs (21) des Werkstücks, der einen Wechselwirkungsbereich (22) des Bearbeitungsstrahls mit dem Werkstück umfasst, sowie Ermitteln mindestens einer charakteristischen Kenngröße (L) des Schneidprozesses, insbesondere einer bei dem Schneidprozess gebildeten Schnittfuge (24), anhand des erfassten Wechselwirkungsbereichs (22). Erfindungsgemäß wird bei einem Schmelzschneidprozess anhand des erfassten Wechselwirkungsbereichs (22) als charakteristische Kenngröße eine Schneidfrontlänge (L) einer an der Schnittfuge (24) gebildeten Schneidfront ermittelt. Die Erfindung betrifft auch eine zugehörige Vorrichtung zur Überwachung, insbesondere zur Regelung, eines Schneidprozesses an einem Werkstück (2).

Description

Verfahren und zur eines
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung, insbesondere zur Regelung, eines Schneidprozesses an einem Werkstück, umfassend: Fokussieren eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls, auf das Werkstück, Erfassen eines zu überwachenden Bereichs des Werkstücks, der einen
Wechselwirkungsbereich des Bearbeitungsstrahls mit dem Werkstück umfasst, sowie Ermitteln mindestens einer charakteristischen Kenngröße des Schneidprozesses, insbesondere einer bei dem Schneidprozess gebildeten Schnittfuge, anhand des erfassten Wechselwirkungsbereichs. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Überwachung, insbesondere zur Regelung, eines Schneidprozesses an einem Werkstück, umfassend: eine Fokussiereinrichtung zur Fokussierung eines
Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls, auf das Werkstück, eine Bilderfassungseinrichtung zur Erfassung eines zu überwachenden Bereichs an dem Werkstück, der einen Wechselwirkungsbereich des Bearbeitungsstrahls mit dem Werkstück umfasst, sowie eine Auswerteeinrichtung, die ausgebildet ist, anhand des erfassten Wechselwirkungsbereichs mindestens eine charakteristische Kenngröße des Schneidprozesses, insbesondere der Schnittfuge, zu ermitteln. Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Überwachung eines
Laserschneidprozesses, die zur Erfassung von charakteristischen Kenngrößen eines Laserschneidprozesses, beispielsweise eines bevorstehenden Schnittabrisses, dienen kann, ist aus der WO 2012/107331 A1 der Anmelderin bekannt geworden.
Ein drohender Schnittabriss wird dort beim Unterschreiten einer vorgegebenen Spaltbreite des Schnittspalts erkannt. Alternativ oder zusätzlich wird die Fläche der beobachteten Schneidfront mit einer Referenzfläche verglichen, welche der Fläche der Schneidfront bei einem Gutschnitt bzw. Qualitätsschnitt entspricht. Ein
Schnittabriss kann auch detektiert werden, falls die von der Referenzfläche emittierte Strahlungsintensität einen Grenzwert für die Soll-Helligkeit bei einem Normalschnitt überschreitet.
In der WO 2012/107331 A1 wird außerdem vorgeschlagen, eine
Schneidfrontoberkante und eine Schneidfrontunterkante als Materialbegrenzungen des Werkstücks zu detektieren und daraus unter Berücksichtigung der Dicke des Werkstücks den Schneidfrontwinkel des Laserschneidprozesses zu ermitteln. Weicht der Schneidfrontwinkel von einem Sollwert bzw. einem Sollbereich ab, kann dies auf einen Schneidfehler oder einen nicht optimalen Arbeitspunkt hindeuten, der durch geeignete Maßnahmen, z.B. durch eine Anpassung der Schnittgeschwindigkeit, korrigiert werden kann.
Generelle Ursache für einen Schnittabriss ist eine unzureichende Energieeinbringung in das Werkstück. Die zu geringe Streckenenergie führt zu einer Abflachung der Schneidfront, d.h. zu einer Vergrößerung des Schneidfrontwinkels, wodurch die Schmelze an der Schnittunterkante nicht mehr vollständig ausgetrieben werden kann und in der Schnittfuge erstarrt. Der Verschluss der Schnittunterkante führt zu
Prozessunregelmäßigkeiten, die i.d.R. einen Trennschnitt dauerhaft verhindern. Der Schneidfrontwinkel, der eine charakteristische Kenngröße des Schnittspalts darstellt, ist daher ein Indikator für einen drohenden Schnittabriss.
Bei der koaxialen Prozessbeobachtung durch die Schneiddüse hindurch besteht bei der Beobachtung von Materialbegrenzungen das Problem, dass der
Beobachtungsbereich durch die in der Regel kreisförmige Innenkontur der
Schneiddüse begrenzt ist. Insbesondere bei Brennschneidprozessen werden kleine Düsendurchmesser eingesetzt, so dass die Schneidfrontunterkante auch bei einem Gutschnitt außerhalb des durch die Düsenmündung begrenzten
Beobachtungsbereichs liegt und der Schneidfrontwinkel nicht zuverlässig bestimmt werden kann.
Zur Lösung dieses Problems wird in der WO2015036140A1 der Anmelderin vorgeschlagen, aus einem Helligkeits- bzw. Intensitätswert, der aus einem bei schleppender Beobachtung unter einem Winkel zur Strahlachse des Laserstrahls aufgenommenen Bild des Wechselwirkungsbereichs bestimmt wird, Rückschlüsse auf den Schneidfrontwinkel als charakteristische Kenngröße des Schneidprozesses zu ziehen. Durch einen Vergleich des Intensitätswerts mit einem Schwellwert kann auf eine Überschreitung eines kritischen Werts des Schneidfrontwinkels geschlossen werden, bei dem kein Gutschnitt mehr vorliegt.
Aus der WO2016181359A1 ist es bekannt geworden, mit einer versetzt zur
Laserstrahlachse angeordneten Kamera das obere und untere Ende der
Schneidfront zu detektieren, wobei die Beobachtungsrichtung der Kamera entgegen der Schneidrichtung nach hinten in den Schnittspalt gerichtet ist, so dass das untere Ende der Schneidfront detektiert werden kann. Aus den Kamerabildern wird ein Schneidfrontnachlauf bestimmt, der auf einen bestimmten Sollwert geregelt werden kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung, insbesondere zur Regelung, eines Schneidprozesses bereitzustellen, die eine zuverlässige Ermittlung einer charakteristischen Kenngröße des
Schneidprozesses, insbesondere einer charakteristischen Kenngröße einer bei dem Schneidprozess gebildeten Schnittfuge, und/oder eine vorteilhafte Regelung des Schneidprozesses ermöglichen.
Gegenstand der Erfindung Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass bei einem
Schmelzschneidprozess anhand des erfassten Wechselwirkungsbereichs als charakteristische Kenngröße eine Schneidfrontlänge einer an der Schnittfuge gebildeten Schneidfront ermittelt wird.
Die Erfinder haben erkannt, dass eine Ermittlung der Schneidfrontlänge als
charakteristischer Kenngröße eines Schmelzschneidprozesses sowie ggf. als
Regelgröße für den Schmelzschneidprozess durch die Detektion der Länge einer Leuchterscheinung aus der Prozesszone bzw. dem Wechselwirkungsbereich des Bearbeitungsstrahls mit dem Werkstück möglich ist. Typischerweise wird zu diesem Zweck ein Wärmebild des zu überwachenden Bereichs bzw. des
Wechselwirkungsbereichs aufgenommen, d.h. es wird das Eigenleuchten des
Schmelzschneidprozesses z.B. bei Wellenlängen im NIR/IR-Wellenlängenbereich erfasst bzw. beobachtet, es ist aber ggf. auch eine Beobachtung bei anderen
Wellenlängen möglich, z.B. im UV-Wellenlängenbereich.
Bei einer Variante erfolgt das Erfassen des zu überwachenden Bereichs mittels eines im Wesentlichen koaxial zu einer Strahlachse des Bearbeitungsstrahls verlaufenden Beobachtungsstrahlengangs. Unter einem im Wesentlichen koaxial verlaufenden Beobachtungsstrahlengang wird verstanden, dass der Beobachtungsstrahlengang koaxial bzw. parallel zur Strahlachse oder unter einem (kleinen) Winkel zur
Strahlachse des Bearbeitungsstrahls von weniger als 5° verläuft. Es hat sich gezeigt, dass die Detektion der Leuchterscheinung mittels eines Beobachtungsstrahlengangs, der Wesentlichen koaxial zur Strahlachse des Bearbeitungsstrahls verläuft, durch eine koaxiale kamerabasierte Prozessbeobachtung systemtechnisch einfacher umzusetzen ist als eine off-axis-Anordnung eines ortsauflösenden Detektors, beispielsweise einer Kamera.
Bevorzugt erfolgt das Erfassen des zu überwachenden Bereichs durch eine
Düsenöffnung einer Bearbeitungsdüse zum Durchtritt des Bearbeitungsstrahls auf das Werkstück hindurch. Durch eine bildgebende Sensorik mit senkrechtem oder quasi-senkrechtem (< 5° Winkel zur Strahlachse des Bearbeitungsstrahls bzw. des Laserstrahls) Blick durch die Bearbeitungsdüse wird die heiße Schneidfront als Prozessleuchten abgebildet, deren Länge gemessen und auf deren (Soll-)Länge ggf. der Schneidprozess geregelt werden kann (s.u.).
Bei einer Weiterbildung weist eine Düsenöffnung der Bearbeitungsdüse, durch die ein Schneidgasstrahl aus der Bearbeitungsdüse austritt, eine maximale Erstreckung von mindestens 7 mm, bevorzugt zwischen 7 mm und 12 mm, auf. Eine
Bearbeitungsdüse mit einer vergleichsweise großen Düsenöffnung ist für eine geregelte Prozessführung des Schmelzschneidprozess vorteilhaft, wie weiter unten näher beschrieben wird.
Unter der maximalen Erstreckung wird bei einer Bearbeitungsdüse mit einem kreisförmigen Querschnitt der Durchmesser der Düsenöffnung verstanden. Bei einer anderen Querschnittsgeometrie der Düse wird unter der maximalen Erstreckung die längste Düsenachse der Düsenöffnung verstanden. Bei einer Düsenöffnung mit elliptischem Querschnitt handelt es sich bei der maximalen Erstreckung
beispielsweise um die Länge der langen Düsenachse. Die maximale Erstreckung der Düsenöffnung wird an der dem Werkstück zugewandten Seite der Düse gemessen.
Bei einer weiteren Variante wird der Schmelzschneidprozess mit einem
Schneidgasdruck von weniger als 10 bar, bevorzugt von mehr als 1 bar und weniger als 10 bar , besonders bevorzugt von mindestens 2 bar und weniger als 6 bar, durchgeführt. Das Schneidgas tritt gemeinsam mit dem Bearbeitungsstrahl aus der Düsenöffnung der Bearbeitungsdüse aus und weist beim Austritt aus der
Düsenöffnung die angegebenen Werte für den Schneidgasdruck auf. Bei dem für den Schmelzschneidprozess verwendeten Schneidgas handelt es sich meistens um ein Inertgas, beispielsweise um Stickstoff, es sind aber beispielsweise auch
Gasmischungen mit einem gewissen Sauerstoffanteil einsetzbar.
Wie in der DE102016215019A1 der Anmelderin beschrieben ist, kann bei
vergleichsweise geringen Schneidgasdrücken in Kombination mit vergleichsweise großen Düsenöffnungen für den Schneidgasstrahl, die eine gute Überdeckung der Schnittfuge ermöglichen, mit deutlich höheren Vorschubgeschwindigkeiten eine gute Kantenqualität erreicht werden als bei bisher üblichen Schmelzschnitt- Hochdruckprozessen mit Schneidgasdrücken von 10 bis 25 bar. Bei einer weiteren Variante wird der Schmelzschneidprozess bei einer
Schneidgeschwindigkeit durchgeführt, die mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% einer Schnittabriss-Geschwindigkeit beträgt. Die Schneidgeschwindigkeit des Schmelzschneidprozesses liegt somit um weniger als 20%, bevorzugt um weniger als 10% unterhalb der Schnittabriss-Geschwindigkeit. Die Schnittqualität bleibt bis zur Schnittabrissgrenze gut, so dass mit Vorschubgeschwindigkeiten nahe an der Schnittabrissgrenze geschnitten werden kann. Bei bisher üblichen
Schmelzschneidprozessen (Standardprozessen) mit Düsen mit kleinen
Durchmessern und mit hohem Schneidgasdruck konnte hingegen der
Vorschubbereich bis zur Schnittabrissgrenze nicht voll ausgenutzt werden, da die Qualität der Schnittkante sich zu stark verschlechterte. Die Schnittabriss- Geschwindigkeit, d.h. diejenige Geschwindigkeit, bei welcher es zu einem
Schnittabriss kommt, kann für unterschiedliche Werkstückmaterialien,
Werkstückdicken und Laserleistungen vorab in Messreihen (experimentell) bestimmt werden.
Bei einer Variante wird die Schneidfrontlänge aus einem Bild des
Wechselwirkungsbereichs als Länge zwischen zwei Punkten entlang eines in
Schneidrichtung verlaufenden Profilschnitts des Wechselwirkungsbereichs bestimmt, an denen bevorzugt ein Helligkeitsschwellwert bzw. ein Intensitätsschwellwert unterschritten wird. Entlang der Länge in Schneidrichtung zwischen den beiden Punkten, welche das vordere Ende bzw. das hintere Ende des
Wechselwirkungsbereichs bilden, ist die Helligkeit der Leuchterscheinung in dem Bild somit größer als der Helligkeitsschwellwert. Der Hell igkeits- bzw.
Intensitätsschwellwert kann beispielsweise relativ zu einem Referenzwert der Helligkeit bzw. Intensität in dem Bild festgelegt werden. Als Referenzwert, auf den die jeweils gemessene Intensität bezogen bzw. kalibriert wird, kann beispielsweise ein maximaler Intensitätswert innerhalb des Bildes dienen. Außerdem kann eine Kalibrierung der Bilderfassungseinrichtung in einem Referenz-Schneidprozess mit Referenz-Schneidparametern und/oder durch Vergleich der Intensitäts-Messwerte mit denen einer Referenz-Bilderfassungseinrichtung durchgeführt werden. Der Profilschnitt, dessen Länge zur Bestimmung der Schneidfrontlänge herangezogen wird, verläuft in der Regel mittig innerhalb der Schnittfuge. Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren: Regeln der Schneidfrontlänge auf eine vorgegebene Soll-Länge durch Beeinflussen mindestens eines
Stellparameters des Schneidprozesses. Im Sinne dieser Anmeldung wird unter einer Regelung auf eine vorgegebene Soll-Länge verstanden, dass eine Regelung auf eine konstante Soll-Länge erfolgt oder dass verhindert wird, dass die vorgegebene Soll- Länge überschritten wird, d.h. die Regelung verhindert ein Überschreiten der Soll- Länge.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Schneidfrontlänge sich für eine
Regelung besonders bei Schneidgeschwindigkeiten in der Nähe der Schnittabriss- Geschwindigkeit eignet: Bei den bisherigen Standardprozessen zum
Schmelzschneiden liegen die Schneidgeschwindigkeiten hingegen etwa 20-40% unterhalb der Vorschübe, die bei den oben angegebenen Bedingungen hinsichtlich des Schneidgasdrucks und des Durchmessers der Düsenöffnung erreicht werden.
Bei den geringeren Schneidgeschwindigkeiten, die bei Standardprozessen verwendet werden, ändert sich die Länge der Leuchterscheinung bzw. die
Schneidfrontlänge mit geeigneten Stellparametern des Schneidprozesses, welche den Energieeintrag in das Werkstück beeinflussen, z.B. mit der
Schneidgeschwindigkeit (Vorschub) oder mit der Laserleistung, nur geringfügig, so dass bei Standardprozessen die Prozessregelung mit Hilfe dieser Stellgröße(n) bzw. Stellparametern nicht vorteilhaft ist.
Bei einer Weiterbildung wird/werden als Stellparameter zur Regelung der
Schneidfrontlänge die Schneidgeschwindigkeit zwischen dem Bearbeitungsstrahl und dem Werkstück (Vorschub) und/oder die Leistung des Bearbeitungsstrahls beeinflusst. Der Anstieg der Schneidfrontlänge bei zunehmendem Vorschub wird mit steigendem Vorschub immer ausgeprägter, so dass eine Vorschubregelung (und entsprechend auch eine Regelung der Leistung des Bearbeitungsstrahls)
insbesondere bei den weiter oben beschriebenen hohen Schneidgeschwindigkeiten möglich wird, die mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% der Schnittabriss- Geschwindigkeit betragen. Bei diesen hohen Schneidgeschwindigkeiten haben einerseits sich ändernde Einflussgrößen wie beispielsweise die Verschmutzung eines Schutzglases oder die Erwärmung der optischen Elemente im Bearbeitungskopf einen größeren Einfluss auf das Prozessergebnis: Es tritt eher ein Schnittabriss auf als bei bisherigen
Standardprozessen mit höherem Schneidgasdruck, da der Schneidprozess näher an der Schnittabrissgrenze erfolgt. Andererseits lässt sich bei diesen
Prozessbedingungen die deutliche Änderung der gemessenen Länge der
Leuchterscheinung bzw. der Schneidfrontlänge in Abhängigkeit von der
Schneidgeschwindigkeit (Vorschubgeschwindigkeit) und/oder der Laserleistung als gute Regelgröße unter Verwendung der Vorschubgeschwindigkeit und/oder der Leistung des Bearbeitungsstrahls als Stellgröße(n) bzw. als Stellparameter nutzen. Über eine Änderung der Vorschubgeschwindigkeit oder der Laserleistung lässt sich ein Schnittabriss auf einfache Art verhindern, d.h. der Schmelzschneidprozess schnell genug wieder mit hinreichendem Abstand zum Schnittabriss geführt werden, was die Robustheit des Prozesses unter Störeinflüssen gewährleistet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher die Auswerteeinrichtung ausgebildet bzw. programmiert/konfiguriert ist, anhand des erfassten Wechselwirkungsbereichs eine Schneidfrontlänge einer an der Schnittfuge gebildeten Schneidfront als charakteristische Kenngröße zu ermitteln. Zu diesem Zweck kann die Auswerteeinrichtung ein Bild des zu
überwachenden Bereichs, der den Wechselwirkungsbereich enthält und der z.B. durch eine Düsenöffnung einer Bearbeitungsdüse aufgenommen wurde, auswerten, um die Länge einer Leuchterscheinung in Schneidrichtung zu ermitteln, die der Schneidfrontlänge entspricht.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Regeleinrichtung zur Regelung der Schneidfrontlänge auf eine vorgegebene Soll-Länge durch
Beeinflussen mindestens eines Stellparameters des Schneidprozesses. Der
Stellparameter beeinflusst den Energieeintrag in das Werkstück. Die Regelung des Prozesses kann insbesondere durch Änderung der Schneidgeschwindigkeit und/oder der Laserleistung erfolgen, und zwar derart, dass die von der Auswerteeinrichtung ermittelte Schneidfrontlänge der Soll-Länge entspricht bzw. die Soll-Länge nicht überschreitet. Bei einer Weiterbildung ist die Regeleinrichtung ausgebildet bzw.
programmiert/konfiguriert, die Schneidfrontlänge auf eine Soll-Länge zu regeln, bei der die Schneidgeschwindigkeit mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% einer Schnittabriss-Geschwindigkeit beträgt. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die Regelung der Schneidfrontlänge auf die Soll-Länge mit der Schneidgeschwindigkeit als Stellparameter erfolgen, sofern sich die Schneidfrontlänge ausreichend stark in Abhängigkeit von der Schneidgeschwindigkeit verändert, was insbesondere bei hohen Schneidgeschwindigkeiten dicht unterhalb der Schnittabriss-Geschwindigkeit der Fall ist.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeich- nung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschlie- ßende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Vorrichtung zur Überwachung und zur Regelung eines
Laserschneidprozesses,
Fig. 2 eine Darstellung eines mit einer Bilderfassungseinheit aufgenommenen
Bildes eines zu überwachenden Bereichs des Werkstücks, anhand dessen eine Schneidfrontlänge als charakteristische Kenngröße des
Schneidprozesses ermittelt wird, sowie
Fig. 3 eine Darstellung der Schneidfrontlänge in Abhängigkeit vom Verhältnis der
Schneidgeschwindigkeit zu einer Schnittabriss-Geschwindigkeit.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw.
funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet. Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Vorrichtung 1 zur Prozess- Überwachung und -regelung eines Laserschmelzschneidprozesses an einem plattenförmigen Werkstück 2 mittels einer Laserbearbeitungsanlage, von der in Fig. 1 nur eine Bearbeitungseinheit 3 (Teil eines Laser-Bearbeitungskopfes) mit einer Fokussierlinse 4 zur Fokussierung eines C02-, Festkörper oder Dioden-Laserstrahls 5 der Laserbearbeitungsanlage, einer Bearbeitungsdüse 6 sowie mit einem
Umlenkspiegel 7 dargestellt ist. Im vorliegenden Fall ist der Umlenkspiegel 7 teildurchlässig ausgebildet und bildet daher ein eintrittsseitiges Bauteil der
Vorrichtung 1 zur Prozessüberwachung. Die Vorrichtung 1 zur Prozessüberwachung ist wie die Bearbeitungseinheit 3 Teil des Laser-Bearbeitungskopfes.
Der Umlenkspiegel 7 reflektiert den einfallenden Laserstrahl 5 und transmittiert die für die Prozessüberwachung relevante, vom Werkstück 2 reflektierte sowie von der Wechselwirkungszone emittierte Prozessstrahlung in einem Wellenlängebereich, der im vorliegenden Beispiel zwischen ca. 550 nm und 2000 nm liegt. Alternativ zum teildurchlässigen Umlenkspiegel 7 kann auch ein Scraperspiegel oder ein
Lochspiegel eingesetzt werden, um die Prozessstrahlung einem
Beobachtungsstrahlengang 8 zuzuführen. Allerdings führt die Verwendung eines Scraper-Spiegels typischer Weise zum Ausblenden eines Teils der Prozessstrahlung sowie zur Begrenzung des Rohstrahldurchmessers. Die Verwendung eines
Lochspiegels führt in der Regel zu Beugungseffekten der Prozessstrahlung sowie zu einer starken Beeinflussung der Laserstrahlung.
In der Vorrichtung 1 ist hinter dem teildurchlässigen Spiegel 7 ein weiterer
Umlenkspiegel 9 angeordnet, welcher die Prozessstrahlung auf eine geometrisch hochauflösende Kamera 10 als Bilderfassungseinheit umlenkt. Bei der Kamera 10 kann es sich um eine Hochgeschwindigkeitskamera handeln, die koaxial zur
Laserstrahlachse 11 bzw. zur Verlängerung 11a der Laserstrahlachse 11 und somit richtungsunabhängig angeordnet ist. Entsprechend verläuft auch der
Beobachtungsstrahlengang 8 im gezeigten Beispiel koaxial zur Laserstrahlachse 11 bzw. zu deren Verlängerung 11 a. Prinzipiell ergibt sich die Möglichkeit der Aufnahme des Bildes durch die Kamera 10 im Auflichtverfahren, d.h. im VIS- Wellenlängebereich, ggf. auch im NIR-Wellenlängenbereich, sofern eine zusätzliche Beleuchtungsquelle 15 vorgesehen ist, die im NIR-Bereich strahlt und über einen weiteren teildurchlässigen Spiegel 16 Beleuchtungsstrahlung 17 koaxial zur
Laserstrahlachse 11 in den Strahlengang einkoppelt. Als zusätzliche
Beleuchtungsquelle 15 können Laserdioden, bspw. mit einer Wellenlänge von 658 nm, oder Diodenlaser, bspw. mit einer Wellenlänge von 808 nm, vorgesehen werden, die wie in Fig. 1 gezeigt koaxial, aber auch off-axis zur Laserstrahlachse 11 angeordnet werden können. Alternativ ist die die Aufnahme des
Prozesseigenleuchtens in den Wellenlängenbereichen UV und NIR/IR ohne
Zusatzbeleuchtung möglich.
Für eine verbesserte Abbildung ist im vorliegenden Beispiel zwischen dem
teildurchlässigen Spiegel 7 und der Kamera 10 ein in Fig. 1 als Linse dargestelltes abbildendes, fokussierendes optisches System 12 vorgesehen, welches die für die Prozessüberwachung relevante Strahlung auf die Kamera 10 fokussiert. Durch eine asphärische Ausbildung des abbildenden optischen Systems bzw. der Linse 12 zur Fokussierung können sphärische Aberrationen bei der Abbildung verhindert oder zumindest verringert werden.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist ein Filter 13 vor der Kamera 10 von Vorteil, wenn weitere Strahlungs- bzw. Wellenlängenanteile von der Erfassung mit der Kamera 10 ausgeschlossen werden sollen. Der Filter 13 kann z.B. als schmal- bandiger Bandpassfilter mit geringer Halbwertsbreite ausgebildet sein, um
chromatische Aberrationen zu vermeiden bzw. zu reduzieren. Die Lage der Kamera 10 sowie des im vorliegenden Beispiel vorhandenen abbildenden optischen
Elementes 12 und/oder des Filters 13 entlang der Laserstrahlachse 11 ist über ein dem Fachmann bekanntes, zur Vereinfachung durch einen Doppelpfeil dargestelltes Positioniersystem einstell- sowie bei Bedarf veränderbar.
Die Kamera 10 wird im vorliegenden Beispiel ohne die zusätzliche
Beleuchtungsquelle 15 betrieben, d.h. es wird das Eigenleuchten der Prozesszone im NIR/IR-Wellenlängenbereich detektiert. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, nimmt die
Kamera 10 an ihrer Sensorfläche 10a ein hochaufgelöstes Bild 20 eines zu
überwachenden Bereichs 21 (Ausschnitt) des Werkstücks 2 auf. Das Bild 20 wird durch die kreisförmige Innenkontur der Düsenöffnung 6a (vgl. Fig. 1 ) der Düse 6 begrenzt, deren Durchmesser D bzw. deren maximale Erstreckung am
austrittsseitigen Ende der Düse 6 im gezeigten Beispiel zwischen 7 mm und 12 mm liegt. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Schneidprozess handelt es sich um einen
Schmelzschneidprozess mit Stickstoff als Schneidgas. Der Stickstoff tritt als
Schneidgasstrahl 14 mit einem verhältnismäßig niedrigen Schneidgasdruck ps von weniger als ca. 10 bar, bevorzugt von mehr als 1 bar und weniger als 10 bar, idealerweise von mehr als 2 bar und weniger als ca. 6 bar, aus der Düsenöffnung 6a der Bearbeitungsdüse 6 aus.
Die Düse 6 kann alternativ zu dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel auch als
Ringstromdüse mit zwei (üblicherweise konzentrischen) Düsenöffnungen ausgebildet sein: Durch die Öffnung der inneren Düse tritt dann der Laserstrahl 5 aus und durch die äußere Düsenöffnung oder durch die innere und äußere Düsenöffnung der Schneidgasstrahl 14. In diesem Fall weist die äußere Düsenöffnung einen
Durchmesser bzw. eine maximale Erstreckung von mindestens 7 mm auf. Die Bildaufnahme der Kamera 10 erfolgt durch die innere Düsenöffnung, so dass das Bild 20 durch die kreisförmige Innenkontur der inneren Düsenöffnung, die einen Durchmesser von beispielsweise 3 mm aufweist, begrenzt wird.
Eine in Fig. 1 gezeigte Auswerteeinrichtung 18 dient zur Auswertung des Bildes 20 und insbesondere zur Detektion eines Wechselwirkungsbereichs 22 innerhalb des zu überwachenden Bereichs 21 des Werkstücks 2. Die Auswerteeinrichtung 18 steht mit einer ebenfalls in Fig. 1 gezeigten Regeleinrichtung 19 in signaltechnischer
Verbindung, welche den Laserschneidprozess steuert bzw. regelt, und zwar in Abhängigkeit von einer durch die Auswerteeinrichtung 18 ermittelten
charakteristischen Kenngröße des Laserschneidprozesses, bei der es sich um eine Schneidfrontlänge L einer beim schneidenden Bearbeiten gebildeten Schneidfront 23 (vgl. Fig. 1 ) handelt, an die sich entgegen einer Vorschub- bzw. Schneidrichtung (also in negative X-Richtung) eine Schnittfuge 24 anschließt. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, wird die Schneidfrontlänge L zwischen einem Punkt P1 am vorderen Ende des Wechselwirkungsbereichs 22 und einem Punkt P2 am hinteren Ende des Wechselwirkungsbereichs 22 entlang der Vorschub - bzw scheidrichtung gemessen, entlang derer der Laserstrahl 5 mit einer Schneid- bzw. Vorschub-Geschwindigkeit V (vgl. Fig. 1 ) über das Werkstück 2 geführt wird. Im gezeigten Beispiel entspricht die Vorschubrichtung der X-Richtung.
Um die Schneidfrontlänge L zu ermitteln, kann während des Schneidprozesses mit Hilfe der Bilderfassungseinrichtung 10 eine schnelle Bildaufnahme erfolgen, beispielsweise mit einer Frequenz von 100-1000 Hz. Die einzelnen Bilder 20 werden z.B. durch ein Schwell wertverfahren ausgewertet, d.h. es erfolgt eine Binarisierung eines jeweiligen Bildes 20 durch Vergleich der Intensitätswerte der aufgenommenen Leuchterscheinung an den einzelnen Bildpunkten mit einem Schwellwert. Aus dem binarisierten Bild 20 wird die Länge der Leuchterscheinung in Schneidrichtung (X- Richtung) ermittelt, die der Schneidfrontlänge L entspricht. Die Schneidfrontlänge L kann also aus dem Bild 20 z.B. über Helligkeitsschwellwerte ls eines in
Schneidrichtung (X-Richtung) verlaufenden Profil Schnitts 25 der Leuchterscheinung bestimmt werden, d.h. es kann die Schneidfrontlänge als Länge L zwischen zwei Punkten P1 , P2 des Profil Schnitts 25 bestimmt werden, an denen ein vorgegebener Helligkeitsschwellwert ls bzw. vorgegebene Helligkeitsschwellwerte unterschritten werden. Dabei kann eine Kalibrierung der Messwerte der Intensität I auf einen Referenzwert innerhalb des Bildes 20, beispielsweise auf einen maximalen
Intensitätswert des Bildes 20, erfolgen. Außerdem kann eine Kalibrierung der Bilderfassungseinrichtung 10 in einem Referenz-Schneidprozess mit Referenz- Schneidparametern sowie durch Vergleich der Messwerte mit denen einer Referenz- Bilderfassungseinrichtung durchgeführt werden.
Weitere relevante Prozessparameter neben dem Schneidgasdruck ps, dem
Durchmesser D der Bearbeitungsdüse 6 und der Schneidgeschwindigkeit V sind die Laserleistung P des Laserstrahls 5 bzw. der (nicht bildlich dargestellten) Laserquelle, das Material des Werkstücks 2 sowie die Dicke d des plattenförmigen Werkstücks zwischen einer Oberseite 2a und einer Unterseite 2b des Werkstücks 2.
Der weiter oben beschriebene Schmelzschneidprozess kann beispielsweise mit folgenden Prozessparametern durchgeführt werden:
Baustahl:
d = 4 mm, P = 10 kW, V = 20 m/min, ps = 7 bar d = 10 mm, P = 10 kW, V = 5 m/min, ps = 9 bar
Edelstahl:
d = 4 mm, P = 10 kW, V = 21 m/min, ps = 6 bar
d = 10 mm, P = 10 kW, V = 5,5 m/min, ps = 4 bar
Aluminium:
d = 4 mm, P = 10 kW, V = 35 m/min, ps = 8 bar
d = 10 mm, P = 10 kW, V = 8 m/min, ps = 9 bar
Bei einem Schmelzschneidprozess, der bei den weiter oben beschriebenen
Bedingungen, d.h. bei einem vergleichsweise niedrigem Schneidgasdruck ps und einem großen Durchmesser D der Bearbeitungsdüse 6 durchgeführt wird, kann auch bei hohen Schneidgeschwindigkeiten V eine gute Kantenqualität der Schnittfuge 24 erreicht werden. Die gute Schneidqualität bleibt insbesondere auch bei
Schneidgeschwindigkeiten V erhalten, die nahe an der Schnittabriss-Geschwindigkeit Vs liegen, d.h. das Schmelzschneidverfahren kann auch mit hohen
Schneidgeschwindigkeiten V durchgeführt werden, die mindestens 80%, bevorzugt bei mindestens 90% einer Schnittabriss-Geschwindigkeit Vs betragen. Die
Schnittabriss-Geschwindigkeit Vs kann für ein jeweiliges Werkstück-Material, eine jeweilige Werkstück-Dicke d, eine vorgegebene Laserleistung P sowie einen vorgegebenen Schneidgasdruck ps vorab in Messreihen bestimmt werden. Die entsprechenden Werte für die Schnittabriss-Geschwindigkeit Vs können
beispielsweise in Technologietabellen oder dergleichen in einer Speichereinrichtung hinterlegt werden, die in der Auswerteeinrichtung 18 oder an einem anderen Ort angeordnet sein kann.
Bei hohen Schneidgeschwindigkeiten V in der Nähe der Schnittabriss- Geschwindigkeit Vs kommt es eher zu einem Schnittabriss als bei bisherigen
Standardprozessen, die bei höherem Schneidgasdruck ps und kleineren
Schneidgeschwindigkeiten V durchgeführt werden. Bei einem bevorstehenden Schnittabriss nimmt die Schneidfrontlänge L stark zu, so dass es günstig ist, die Schneidfrontlänge L mit Hilfe der Regelungseinrichtung 19 auf eine vorgegebene, konstante Soll-Länge Ls zu regeln. Um dies zu erreichen, beeinflusst bzw. verändert die Regeleinrichtung 19 mindestens einen Stellparameter des Schneidprozesses, welcher den Energieeintrag in das Werkstück 2 beeinflusst.
Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der mit Hilfe des Auswerteeinrichtung 18 ermittelten Schneidfrontlänge L von der Schneidgeschwindigkeit V, genauer gesagt vom
Verhältnis der Schneidgeschwindigkeit V zur Schnittabriss-Geschwindigkeit Vs, für das Beispiel von Baustahl mit einer Dicke d des Werkstücks 2 von 8 mm. Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, wird der Anstieg der Schneidfrontlänge L mit steigender
Schneidgeschwindigkeit V immer ausgeprägter, so dass eine Regelung der
Schneidfrontlänge L mit Hilfe der Schneidgeschwindigkeit V bzw. des Vorschubs als Stellparameter bei hohen Schneidgeschwindigkeiten V, die typischerweise bei mehr als 80% oder bei mehr als 90% der Schnittabriss-Geschwindigkeit Vs liegen, möglich ist.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel liegt die Soll-Länge Ls der Schneidfrontlänge L bei ca. 0,6 mm, was einem Verhältnis der Schneidgeschwindigkeit V zur
Schnittabriss-Geschwindigkeit Vs von ca. 95% entspricht. Eine Regelung der Schneidfrontlänge L auf eine vorgegebene Soll-Länge Ls kann alternativ oder zusätzlich auch mit Hilfe der Laserleistung P des Laserstrahls 5 als Stellparameter erfolgen. In beiden Fällen kann durch die Beeinflussung des Energieeintrags der Schmelzschneidprozess mit einem hinreichenden Abstand zum Schnittabriss geführt werden, was die Robustheit des Schmelzschneidprozesses unter Störeinflüssen gewährleistet.
Wird für die Regelung die Schneidgeschwindigkeit V bzw. der Vorschub als
Stellparameter verwendet, so kann die Vorschubvorgabe bzw. die
Vorschubanpassung AV (Änderung der Schneidgeschwindigkeit V) in einem regelmäßigen Takt erfolgen (z.B. 200 Hz). Die Vorschubanpassung AV kann beispielsweise aus dem aktuellen Vorschub V, welcher in der Regeleinrichtung 19 bzw. in der Auswerteeinrichtung 18 gespeichert ist, der Soll-Länge Ls, der Differenz D L zwischen der von der Auswerteeinrichtung 18 aktuell gemessenen
Schneidfrontlänge L und der Soll-Länge Ls und einem (konstanten)
Proportionalitätsfaktor f gemäß nachfolgender Formel gebildet werden: A V / V = f * A L / Ls .
Die Regelung der Schneidfrontlänge L auf die Soll-Länge Ls kann anhand der Einzelbilder erfolgen, wenn diese träge genug erfolgt (z.B. mit einem Takt von 200 Hz), so dass ein gutes Regelverhalten ohne Überschwingen erhalten wird. Eine Mittelung der einzelnen mittels der Bilderfassungseinrichtung 10 aufgenommenen Bilder 20 kann die Bildverarbeitung, d.h. die Ermittlung der Schneidfrontlänge L, robuster machen. Für die Mittelung kann beispielsweise ein gleitender, ggf.
gewichteter Mittelwert bestimmt werden. Beispielsweise kann die Mittelung erfolgen, indem ein aktuelles Bild und das letzte Mittelwertbild mit einer vorgegebenen
Gewichtung zu einem neuen Mittelwertbild kombiniert werden: z.B. 30% aktuelles Bild + 70% altes Mittelwertbild = neues Mittelwertbild.
Auf die oben beschriebene Weise kann der Schmelzschneidprozess nahe der Schnittabriss-Geschwindigkeit Vs durchgeführt werden, d.h. der Vorschubbereich bis zur Schnittabriss-Geschwindigkeit Vs kann nahezu vollständig ausgenutzt werden, ohne dass sich die Qualität der Schnittkanten der Schnittfuge 24 verschlechtert oder dass es zu einem Schnittabriss kommt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung, insbesondere zur Regelung, eines
Schneidprozesses an einem Werkstück (2), umfassend:
Fokussieren eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls (5), auf das Werkstück (2),
Erfassen eines zu überwachenden Bereichs (21 ) des Werkstücks (2), der einen Wechselwirkungsbereich (22) des Bearbeitungsstrahls mit dem Werkstück (2) umfasst, sowie
Ermitteln mindestens einer charakteristischen Kenngröße (L) des
Schneidprozesses, insbesondere einer bei dem Schneidprozess gebildeten Schnittfuge (24), anhand des erfassten Wechselwirkungsbereichs (22), dadurch gekennzeichnet,
dass bei einem Schmelzschneidprozess anhand des erfassten
Wechselwirkungsbereichs (22) als charakteristische Kenngröße eine
Schneidfrontlänge (L) einer an der Schnittfuge (24) gebildeten Schneidfront (23) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem das Erfassen des zu überwachenden
Bereichs (21 ) mittels eines im Wesentlichen koaxial zu einer Strahlachse (11 ) des Bearbeitungsstrahls verlaufenden Beobachtungsstrahlengangs (8) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Düsenöffnung (6a) einer
Bearbeitungsdüse (6) für den Durchtritt eines Schneidgasstrahls (14) eine maximale Erstreckung (D) von mindestens 7 mm, bevorzugt zwischen 7 mm und 12 mm, aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der
Schmelzschneidprozess mit einem Schneidgasdruck (ps) von weniger als 10 bar, bevorzugt bei einem Schneidgasdruck (ps) von mehr als 1 bar und weniger als 10 bar, besonders bevorzugt bei einem Schneidgasdruck (ps) von mindestens 2 bar und von weniger als 6 bar durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der
Schmelzschneidprozess bei einer Schneidgeschwindigkeit (V) durchgeführt wird, die mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% einer Schnittabriss- Geschwindigkeit (Vs) beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die
Schneidfrontlänge aus einem Bild (20) des Wechselwirkungsbereichs (22) als Länge (L) zwischen zwei Punkten (P1 , P2) entlang eines in Schneidrichtung (X) verlaufenden Profil Schnitts (25) des Wechselwirkungsbereichs (22) bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem an den zwei Punkten (P1 , P2) ein
Helligkeitsschwellwert (ls) unterschritten wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend:
Regeln der Schneidfrontlänge (L) auf eine vorgegebene Soll-Länge (Ls) durch Beeinflussen mindestens eines Stellparameters (V, P) des Schneidprozesses.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem als Stellparameter zur Regelung der
Schneidfrontlänge (L) die Schneidgeschwindigkeit (V) zwischen dem
Bearbeitungsstrahl und dem Werkstück (2) und/oder die Leistung (P) des
Bearbeitungsstrahls beeinflusst wird/werden.
10. Vorrichtung (1 ) zur Überwachung, insbesondere zur Regelung, eines
Schneidprozesses an einem Werkstück (2), umfassend:
eine Fokussiereinrichtung (4) zur Fokussierung eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls (5), auf das Werkstück (2),
eine Bilderfassungseinrichtung (10) zur Erfassung eines zu überwachenden Bereichs (21 ) an dem Werkstück (2), der einen Wechselwirkungsbereich (22) des Bearbeitungsstrahls mit dem Werkstück (2) umfasst, sowie eine
Auswerteeinrichtung (18), die ausgebildet ist, anhand des erfassten
Wechselwirkungsbereichs (22) mindestens eine charakteristische Kenngröße (L) des Schneidprozesses, insbesondere einer bei dem Schneidprozess gebildeten Schnittfuge (24), zu ermitteln,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswerteeinrichtung (18) ausgebildet ist, anhand des erfassten
Wechselwirkungsbereichs (22) als charakteristische Kenngröße eine
Schneidfrontlänge (L) einer an der Schnittfuge (24) gebildeten Schneidfront (23) zu ermitteln.
11.Vorrichtung nach Anspruch 10, weiter umfassend: eine Regeleinrichtung (19) zur Regelung der Schneidfrontlänge (L) auf eine vorgegebene Soll-Länge (Ls) durch Beeinflussen mindestens eines Stellparameters (V, P) des Schneidprozesses.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , bei welcher die Regeleinrichtung (19) ausgebildet ist, die Schneidfrontlänge (L) auf eine Soll-Länge (Ls) zu regeln, bei der die Schneidgeschwindigkeit (V) mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% einer Schnittabriss-Geschwindigkeit (Vs) beträgt.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113547208A (zh) * 2021-07-27 2021-10-26 安徽速达数控设备有限责任公司 一种激光切割机的供气系统调节方法
DE102022106605A1 (de) 2022-03-22 2023-09-28 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Laserbearbeitungsverfahren und Laserbearbeitungsmaschine
DE102022121341A1 (de) 2022-08-24 2024-02-29 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Laserschneiden eines Werkstücks unter Schutz der Bearbeitungsvorrichtung
CN115890013A (zh) * 2022-11-07 2023-04-04 上海柏楚电子科技股份有限公司 激光切割速度闭环控制的系统、方法、装置和介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016181359A1 (de) * 2015-05-13 2016-11-17 Bystronic Laser Ag Laserbearbeitungsvorrichtung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19741329C1 (de) * 1997-09-19 1998-10-22 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur Materialbearbeitung mit Plasma induzierender Hochenergiestrahlung
JPH11129083A (ja) * 1997-10-30 1999-05-18 Koike Sanso Kogyo Co Ltd 切断装置
DE102004052323B4 (de) * 2004-10-27 2008-01-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Trennen von Werkstoffen mit einem Laserstrahl
US8456523B2 (en) * 2009-07-20 2013-06-04 Precitec Kg Laser processing head and method for compensating for the change in focus position in a laser processing head
FR2949618B1 (fr) * 2009-09-01 2011-10-28 Air Liquide Tete de focalisation laser pour installation laser solide
DE102010007323A1 (de) * 2010-02-08 2011-08-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 Verfahren zum Bestimmen des Schneidergebnisses eines Laserschneidprozesses
DE102011003717A1 (de) 2011-02-07 2012-08-09 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung und insbesondere zur Regelung eines Laserschneidprozesses
DE102012216928A1 (de) * 2012-09-20 2014-03-20 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Laserbearbeitungskenngrößen
DE102013209526B4 (de) * 2013-05-23 2015-04-30 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren, Computerprogrammprodukt und Vorrichtung zum Erkennen eines Schnittabrisses
DE102013218421A1 (de) 2013-09-13 2015-04-02 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung, insbesondere zur Regelung, eines Schneidprozesses
DE102014202176B4 (de) * 2014-02-06 2015-10-22 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Identifizieren einer Randkontur einer an einem Bearbeitungskopf gebildeten Öffnung und Bearbeitungsmaschine
JP6238185B2 (ja) * 2016-05-18 2017-11-29 株式会社アマダホールディングス めっき鋼板のレーザ切断加工方法、レーザ切断加工品、熱切断加工方法、熱切断加工製品、表面処理鋼板及びレーザ切断方法並びにレーザ加工ヘッド
DE102016215019C5 (de) * 2016-08-11 2023-04-06 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Laserschneiden mit optimierter Gasdynamik

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016181359A1 (de) * 2015-05-13 2016-11-17 Bystronic Laser Ag Laserbearbeitungsvorrichtung

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