RU2798278C2

RU2798278C2 - System and method for visualization of laser energy distribution provided by different scanning patterns in the near zone

Info

Publication number: RU2798278C2
Application number: RU2021106486A
Authority: RU
Inventors: Юрий В. МАРКУШОВ; Мустафа КОСКУН; Дмитрий НОВИКОВ
Original assignee: Айпиджи Фотоникс Корпорэйшн
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2023-06-21

Abstract

FIELD: laser processing methods; laser welding systems.

SUBSTANCE: group of inventions relates to a laser processing method (versions), a non-volatile computer-readable data carrier and a laser welding system. The laser processing parameters associated with the laser radiation source and the laser movement parameters associated with the laser beam movement provided by the laser processing scanning head are received. The laser processing parameters and the laser movement parameters are used in the course of laser processing, which is performed by a laser processing system including a laser source and a laser processing scanning head. The distribution of laser energy is set at a plurality of points within the movement of the laser beam based on at least one of the obtained laser processing parameters and the parameters of the laser movement. A visual image of the distribution of laser energy is displayed at a plurality of points within the movement of the laser beam. The visual image of the laser energy distribution is used to detect and correct failures during laser processing and/or predict the actual distribution of laser energy during laser processing. The technical result consists in ensuring efficient distribution of laser energy, in particular in the field of welding, by moving the beam along the workpiece in accordance with different scanning patterns in the near field or "wobble" patterns, since different patterns ultimately provide different distribution of laser energy on the surface of the workpiece depending on various processing parameters and beam displacement parameters, while existing systems do not allow the user to visualize (for example, before starting laser processing) the different distribution of laser energy, which with a high degree of probability follows from these parameters, and, thus, do not allow him to make an informed decision regarding the pattern and/ or parameters most suitable for a particular task.

EFFECT: ensuring efficient distribution of laser energy.

24 cl, 9 dwg

Description

Родственная заявкаRelated application

[0001] Данная заявка испрашивает приоритет согласно предварительной заявке на выдачу патента США №62/737,538 под названием «Система и способ визуализации распределения лазерной энергии, обеспечиваемого разными рисунками сканирования в ближней зоне», поданной 27 сентября 2018 года, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.[0001] This application claims priority under U.S. Provisional Patent Application No. 62/737,538 titled "System and Method for Imaging Laser Energy Distribution Provided by Different Near-Field Scan Patterns" filed September 27, 2018, the contents of which are incorporated herein in their entirety. document through a link.

Область техники, к которой относится настоящее изобретениеThe field of technology to which the present invention relates

[0002] Настоящее изобретение относится к лазерной обработке, в частности, к системе и способу визуализации распределения лазерной энергии, обеспечиваемого разными рисунками сканирования в ближней зоне.[0002] The present invention relates to laser processing, in particular, to a system and method for visualizing the distribution of laser energy provided by different scanning patterns in the near field.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретенияBackground of the Invention

[0003] Лазеры, такие как волоконные лазеры, часто используются для обработки материалов, например, методом сварки. Лазерная сварочная головка стандартного типа включает в себя коллиматор, предназначенный для коллимации лазерного излучения, и фокусную линзу, предназначенную для фокусировки лазерного излучения на целевом свариваемом участке. Лазерный пучок может перемещаться в соответствии с различными заданными рисунками, облегчая сварку двух структур, например, с использованием метода ротационной сварки трением или «вобуляции». Для перемещения пучка в ближней зоне могут использоваться различные методы (например, сканирование в ближней зоне), обеспечивающие одновременное перемещение или передвижение лазерной сварочной головки или заготовки вдоль сварного шва. Эти методы сканирования в ближней зоне предусматривают, например, вращение пучка с использованием оптики с поворотными призмами для формирования кругового или спирального рисунка, а также поворачивание или перемещение всей сварочной головки на координатном столе для формирования зигзагообразного рисунка. Другой метод, обеспечивающий более быстрое и точное перемещение лазерного пучка, предусматривает использование подвижных зеркал для получения рисунка вобуляции, формируемого пучком так, как это подробно описано, например, в публикации заявки на патент США №2016/0368089, содержание которой находится в общей собственности и полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.[0003] Lasers, such as fiber lasers, are often used for material processing, such as welding. A standard type laser welding head includes a collimator for collimating laser light and a focus lens for focusing laser light on the target area to be welded. The laser beam can be moved according to different predetermined patterns, facilitating the welding of two structures, for example, using the friction welding or "wobble" method. To move the beam in the near field, various methods can be used (for example, scanning in the near field), providing simultaneous movement or movement of the laser welding head or workpiece along the weld. These near field scanning techniques involve, for example, rotating the beam using optics with rotating prisms to form a circular or helical pattern, and rotating or moving the entire weld head on the XY table to form a zigzag pattern. Another method that provides faster and more accurate movement of the laser beam involves the use of moving mirrors to obtain a wobble pattern formed by the beam, as described in detail, for example, in US patent application publication No. 2016/0368089, the contents of which are in common property and incorporated herein by reference in its entirety.

[0004] Перемещение пучка вдоль заготовки в соответствии с разными рисунками сканирования в ближней зоне или рисунками «вобуляции» может обеспечивать эффективное распределение лазерной энергии, в частности, в сфере сварки. Разные рисунки обеспечивают в итоге разное распределение лазерной энергии на поверхности заготовки в зависимости от различных параметров обработки и параметров перемещения пучка. Однако существующие системы не дают возможности пользователю визуализировать (например, до начала лазерной обработки) разное распределение лазерной энергии, которое с высокой долей вероятности вытекает из этих параметров; и, таким образом, не позволяют ему принять взвешенное решение в отношении рисунка и/или параметров, наиболее подходящих для выполнения конкретной задачи.[0004] Moving the beam along the workpiece in accordance with different near-field scanning patterns or "wobble" patterns can provide efficient distribution of laser energy, in particular in the field of welding. Different patterns result in a different distribution of laser energy on the workpiece surface depending on various processing parameters and beam displacement parameters. However, existing systems do not allow the user to visualize (for example, before laser processing) the different distribution of laser energy, which with a high degree of probability results from these parameters; and thus do not allow him to make an informed decision regarding the pattern and/or parameters most suitable for a particular task.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

[0005] Эти и прочие признаки и преимущества станут понятнее после ознакомления с последующим подробным описанием, которое раскрыто в привязке к чертежам, где:[0005] These and other features and advantages will become clearer upon reading the following detailed description, which is disclosed in connection with the drawings, where:

[0006] На фиг. 1 представлена блок-схема, иллюстрирующая систему лазерной сварки, выполненную с возможностью ее использования в рамках системы и способа визуализации распределения лазерной энергии, обеспечиваемого разными рисунками сканирования в ближней зоне, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.[0006] FIG. 1 is a block diagram illustrating a laser welding system capable of being used within a system and method for visualizing laser energy distribution provided by different near field scan patterns, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0007] На фиг. 2 схематически показан сфокусированный лазерный пучок с относительно небольшим диапазоном перемещения, сформированный парными зеркалами для обеспечения вобуляции, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.[0007] FIG. 2 schematically shows a focused laser beam with a relatively small range of motion, formed by paired mirrors to provide wobble, according to one embodiment of the present invention.

[0008] На фиг. 3A-3D представлены схемы, иллюстрирующие разные рисунки вобуляции вместе с микроснимками образцов сварных швов, сформированных с использованием этих рисунков вобуляции, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.[0008] FIG. 3A-3D are diagrams illustrating various wobble patterns along with micrographs of weld patterns formed using these wobble patterns, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0009] На фиг. 4 и 5 представлены перспективные изображения лазерной сварочной головки с модулем коллиматора, модулем вобулятора и центральным модулем в собранном виде, испускающими сфокусированный пучок, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.[0009] FIG. 4 and 5 are perspective views of a laser welding head with a collimator module, a wobbler module, and a central module assembled emitting a focused beam, according to one embodiment of the present invention.

[0010] На фиг. 6 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ визуализации распределения лазерной энергии, обеспечиваемого разными рисунками сканирования в ближней зоне, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.[0010] FIG. 6 is a block diagram illustrating a method for visualizing the distribution of laser energy provided by different near field scanning patterns, in accordance with embodiments of the present invention.

[0011] На фиг. 6A представлена схема, иллюстрирующая один из примеров расчета распределения лазерной энергии согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.[0011] In FIG. 6A is a diagram illustrating one example of laser power distribution calculation according to embodiments of the present invention.

[0012] На фиг. 7 проиллюстрирован один из вариантов осуществления интерфейса пользователя для визуализации распределения лазерной энергии, обеспечиваемого разными рисунками сканирования в ближней зоне.[0012] FIG. 7 illustrates one embodiment of a user interface for visualizing the distribution of laser energy provided by different near field scanning patterns.

[0013] На фиг. 8 проиллюстрирован другой вариант осуществления интерфейса пользователя для визуализации распределения лазерной энергии.[0013] FIG. 8 illustrates another embodiment of a user interface for visualizing the distribution of laser energy.

[0014] На фиг. 9 проиллюстрирован еще один вариант осуществления интерфейса пользователя для визуализации распределения лазерной энергии.[0014] FIG. 9 illustrates another embodiment of a user interface for visualizing the distribution of laser energy.

[0015] На фиг. 9A приведен пример интерфейса пользователя, предназначенный для задания рисунка перемещения лазера в системе и способе визуализации распределения лазерной энергии согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.[0015] FIG. 9A is an exemplary user interface for setting a laser movement pattern in a laser energy distribution visualization system and method according to another embodiment of the present invention.

Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed disclosure of the present invention

[0016] Система и способ согласно вариантам осуществления настоящего изобретения могут быть использованы для визуализации распределения лазерной энергии в пределах одного или нескольких перемещений лазера, генерируемых сканирующей головкой для лазерной обработки. Предложенные система и способ задают распределение лазерной энергии во множестве точек в пределах перемещения/перемещений лазера на основании (по меньшей мере, частично) полученных параметров лазерной обработки и параметров перемещения лазера. Затем может быть обеспечено отображение визуального образа распределения лазерной энергии с тем, чтобы пользователь мог визуализировать и выбрать или задать подходящий рисунок и параметры для лазерной обработки. Система и способ визуализации могут быть использованы для прогнозирования фактического распределения лазерной энергии в ходе лазерной обработки за счет визуализации распределения лазерной энергии перед началом лазерной обработки и/или для выявления и устранения сбоев в ходе лазерной обработки за счет визуализации распределения лазерной энергии после выполнения лазерной обработки.[0016] The system and method according to embodiments of the present invention can be used to visualize the distribution of laser energy within one or more laser movements generated by a scanning laser processing head. The proposed system and method defines the distribution of laser energy at a plurality of points within the movement/movements of the laser based (at least in part) on the received parameters of laser processing and parameters of the laser movement. A visual representation of the laser energy distribution can then be provided so that the user can visualize and select or set the appropriate pattern and parameters for laser processing. The imaging system and method can be used to predict the actual distribution of laser energy during laser processing by visualizing the distribution of laser energy before starting laser processing and/or to detect and eliminate failures in the course of laser processing by visualizing the distribution of laser energy after laser processing.

[0017] В одном из примеров реализации настоящего изобретения система и способ визуализации распределения лазерной энергии могут быть реализованы с задействованием лазерной сварочной головки, снабженной подвижными зеркалами, которая выполняет сварочные операции с использованием рисунков вобуляции. Подвижные зеркала обеспечивают колебательное перемещение (вобуляцию) одного или нескольких пучков в пределах относительно небольшой зоны обзора (также именуемое сканированием в ближней зоне), например, заданной углом сканирования 1-2°. Подвижные зеркала могут представлять собой гальванометрические зеркала, регулируемые системой управления, включающей в себя гальванометрический контроллер. Лазерная сварочная головка может также содержать дифракционный оптический элемент для придания перемещаемому лазерному пучку или пучкам определенной формы.[0017] In one embodiment of the present invention, a system and method for visualizing the distribution of laser energy can be implemented using a laser welding head equipped with movable mirrors that performs welding operations using wobble patterns. Movable mirrors provide oscillatory movement (wobble) of one or more beams within a relatively small field of view (also referred to as scanning in the near field), for example, given a scan angle of 1-2°. The movable mirrors may be galvanometer mirrors controlled by a control system including a galvanometer controller. The laser welding head may also include a diffractive optical element to shape the moving laser beam or beams.

[0018] На фиг. 1 показана система 101 визуализации распределения лазерной энергии согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, которая может быть использована вместе с системой 100 лазерной сварки, включающей в себя лазерную сварочную головку 110, соединенную с отводящим волокном 111 волоконного лазера 112 (например, с помощью соединителя 111a). Лазерная сварочная головка 110 может быть использована для выполнения сварочных операций на заготовке 102, например, сваривания стыка 104 с целью получения сварного шва 106. Лазерная сварочная головка 110 и/или заготовка 102 могут перемещаться или передвигаться относительно друг друга вдоль стыка 104. Лазерная сварочная головка 110 может располагаться на подающем столе 114, предназначенном для перемещения или передвижения сварочной головки 110 относительно заготовки 102, по меньшей мере, по одной оси, например, по длине стыка 104. Дополнительно или в альтернативном варианте заготовка 102 может располагаться на подающем столе 108, предназначенном для перемещения или передвижения заготовки 102 относительно лазерной сварочной головки 110. По мере передвижения лазерной сварочной головки 110 и/или заготовки 102 относительно друг друга лазерная сварочная головка 110 инициирует более короткие перемещения лазера вдоль поверхности заготовки 102, которые называются сканированием в ближней зоне или вобуляцией.[0018] FIG. 1 shows a laser power distribution visualization system 101 according to embodiments of the present invention that can be used in conjunction with a laser welding system 100 including a laser welding head 110 coupled to a lead fiber 111 of a fiber laser 112 (for example, via a connector 111a). Laser welding head 110 may be used to perform welding operations on workpiece 102, such as welding seam 104 to form weld 106. Laser welding head 110 and/or workpiece 102 may move or move relative to each other along seam 104. Laser welding head 110 may be located on a feed table 114 designed to move or move the welding head 110 relative to the workpiece 102 along at least one axis, for example, along the length of the joint 104. Additionally or alternatively, the workpiece 102 may be located on the feed table 108, designed to move or move workpiece 102 relative to laser weld head 110. As laser weld head 110 and/or workpiece 102 move relative to each other, laser weld head 110 initiates shorter laser movements along the surface of workpiece 102, referred to as near-field scanning or wobble.

[0019] Система 101 визуализации распределения лазерной энергии может быть использована для наглядного представления распределения лазерной энергии на заготовке 102 с учетом параметров лазерной обработки и параметров перемещения лазера, что подробнее будет описано ниже. Система 101 визуализации распределения лазерной энергии может включать в себя вычислительную систему любого типа, запрограммированную на задание распределения лазерной энергии во множестве точек в пределах перемещения/перемещений лазера на основании (по меньшей мере, частично) полученных параметров лазерной обработки и параметров перемещения лазера. Система 101 визуализации распределения лазерной энергии может также включать в себя дисплей или иное устройство вывода данных для отображения визуального образа распределения лазерной энергии. Хотя система 101 визуализации распределения лазерной энергии описана в привязке к одному из конкретных вариантов осуществления системы 100 лазерной сварки, система 101 визуализации может использоваться во взаимодействии с системой лазерной обработки любого иного типа.[0019] The laser energy distribution visualization system 101 can be used to visualize the laser energy distribution on the workpiece 102 in terms of laser processing parameters and laser movement parameters, which will be described in more detail below. The laser energy distribution visualization system 101 may include any type of computer system programmed to define the distribution of laser energy at a plurality of points within the laser movement(s) based at least in part on the acquired laser processing parameters and the laser movement parameters. The laser power distribution visualization system 101 may also include a display or other output device for displaying a visual image of the laser power distribution. Although the laser energy distribution imaging system 101 has been described in connection with one of the specific embodiments of the laser welding system 100, the imaging system 101 may be used in conjunction with any other type of laser processing system.

[0020] Волоконным лазером 113 может служить волоконный иттербиевый лазер, выполненный с возможностью генерирования лазерного излучения ближней инфракрасной области спектра (например, в диапазоне 1060-1080 нм). Волоконный иттербиевый лазер может представлять собой одномодовый или многомодовый волоконный иттербиевый лазер непрерывного излучения, выполненный с возможностью генерирования лазерного пучка мощностью до 1 кВт согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения и более высокой мощностью до 50 кВт согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения. Примеры волоконного лазера 112 включают в себя лазеры серии YLR SM или серии YLR HP, реализуемые компаний IPG Photonics Corporation. Волоконный лазер 112 может также включать в себя лазер с настройкой модового состава излучения (AMB), такой как лазеры серии YLS-AMB, реализуемые компаний IPG Photonics Corporation. Волоконным лазером 112 может также служить многолучевой волоконный лазер, например, того типа, который описан в международной патентной заявке № PCT/US2015/45037 под названием «Система многолучевого волоконного лазера», поданной 13 августа 2015 года, и который выполнен с возможностью избирательной передачи одного или нескольких лазерных пучков посредством множества волокон.[0020] The fiber laser 113 may be an ytterbium fiber laser configured to generate laser radiation in the near infrared region of the spectrum (eg, in the range of 1060-1080 nm). The ytterbium fiber laser may be a single mode or multimode CW ytterbium fiber laser capable of generating a laser beam of up to 1 kW according to some embodiments of the present invention and higher power up to 50 kW in accordance with other embodiments of the present invention. Examples of the fiber laser 112 include the YLR SM series or YLR HP series sold by IPG Photonics Corporation. The fiber laser 112 may also include a modal tunable (AMB) laser such as the YLS-AMB series lasers sold by IPG Photonics Corporation. The fiber laser 112 may also be a multi-beam fiber laser, for example, of the type described in International Patent Application No. PCT/US2015/45037 entitled "Multi-beam fiber laser system" filed Aug. 13, 2015, which is capable of selectively transmitting one or multiple laser beams via a plurality of fibers.

[0021] Лазерная сварочная головка 110 обычно включает в себя: коллиматор 122 для управления лазерным пучком, исходящим из отводящего волокна 111; по меньшей мере, первое и второе подвижные зеркала 132 и 134 для отражения и перемещения коллимированного пучка 116; и фокусную линзу 142 для фокусировки и подачи сфокусированного пучка 118 на заготовку 102. В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения также используется неподвижное зеркало 144 для направления коллимированного лазерного пучка 116 от второго подвижного зеркала 134 в фокусную линзу 142. Коллиматор 122, подвижные зеркала 132 и 134 и фокусная линза 142 с неподвижным зеркалом 144 могут располагаться в отдельных модулях 120, 130 и 140, которые могут быть соединены друг с другом так, как это подробно описано ниже. Лазерная сварочная головка 110 может быть также спроектирована без неподвижного зеркала 144, например, если зеркала 132 и 134 располагаются таким образом, что световое излучение отражается вторым зеркалом 134 в направлении фокусной линзы 142.[0021] The laser welding head 110 typically includes: a collimator 122 for controlling the laser beam emanating from the tail fiber 111; at least first and second movable mirrors 132 and 134 for reflecting and moving the collimated beam 116; and a focus lens 142 for focusing and delivering the focused beam 118 onto the workpiece 102. The illustrated embodiment of the present invention also uses a fixed mirror 144 to direct the collimated laser beam 116 from the second movable mirror 134 into the focus lens 142. Collimator 122, movable mirrors 132 and 134 and focus lens 142 with fixed mirror 144 may be located in separate modules 120, 130 and 140, which may be connected to each other as detailed below. The laser welding head 110 can also be designed without a fixed mirror 144, for example, if the mirrors 132 and 134 are positioned such that light is reflected by the second mirror 134 towards the focus lens 142.

[0022] Подвижные зеркала 132 и 134 выполнены с возможностью поворота вокруг разных осей 131 и 133, инициируя перемещение коллимированного пучка 116 и, таким образом, перемещение (например, вобуляцию) сфокусированного пучка 118 относительно заготовки 102, по меньшей мере, по двум разным перпендикулярным друг другу осям 2 и 4. Подвижные зеркала 132 и 134 могут представлять собой гальванометрические зеркала, которые приводятся в движение гальванометрическими двигателями, выполненными с возможностью быстрого изменения направления вращения на обратное. В других вариантах осуществления настоящего изобретения для перемещения зеркал могут быть использованы другие механизмы, такие как шаговые электродвигатели. Использование в лазерной сварочной головке 110 подвижных зеркал 132 и 134 обеспечивает возможность более точного, управляемого и быстрого перемещения лазерного пучка 118 с целью совершения им колебательных движений (вобуляции) без необходимости перемещения всей сварочной головки 110 и без использования вращающихся призм.[0022] The movable mirrors 132 and 134 are rotatable about different axes 131 and 133, causing the collimated beam 116 to move and thus move (e.g., wobble) the focused beam 118 relative to the workpiece 102 in at least two different perpendicular axes 2 and 4 to each other. The movable mirrors 132 and 134 may be galvanometer mirrors that are driven by galvanometer motors capable of quickly reversing the direction of rotation. In other embodiments of the present invention, other mechanisms such as stepper motors may be used to move the mirrors. The use of movable mirrors 132 and 134 in the laser welding head 110 allows more precise, controlled and rapid movement of the laser beam 118 in order to make oscillatory movements (wobbles) without the need to move the entire welding head 110 and without the use of rotating prisms.

[0023] В одном из вариантов осуществления сварочной головки 110 подвижные зеркала 132 и 134 перемещают пучок 118 лишь в пределах относительно небольшой зоны обзора (например, размерами менее 30×30 мм), поворачивая пучок 118 в пределах угла сканирования α, который составляет менее 10°, в частности, около 1-2°, как это показано на фиг. 2, вследствие чего обеспечивается возможность совершения этим пучком колебательных движений (вобуляции). Для сравнения, сканирующие головки лазера обычного типа обычно обеспечивают перемещение лазерного пучка в пределах намного более широкой зоны обзора (например, размерами более 50×50 мм вплоть до 250×250 мм), и выполнены с возможностью обеспечения такой более широкой зоны обзора и большего угла сканирования. Таким образом, использование подвижных зеркал 132 и 134, обеспечивающих лишь относительно небольшую зону обзора в лазерной сварочной головке 110, представляется алогичным и противоречащим общепринятой точке зрения, в соответствии с которой при использовании гальванометрических сканеров должна обеспечиваться более широкая зона обзора. Ограничение зоны обзора и угла сканирования дает определенные преимущества при использовании гальванометрических зеркал в сварочной головке 110, например, более высокую скорость перемещения, что позволяет использовать менее дорогие компоненты, такие как линзы, и применять такие приспособления, как воздушный шабер и/или вспомогательные приспособления для подачи газа.[0023] In one embodiment of the welding head 110, the movable mirrors 132 and 134 move the beam 118 only within a relatively small field of view (for example, less than 30 mm x 30 mm), rotating the beam 118 within a scan angle α that is less than 10 °, in particular about 1-2°, as shown in FIG. 2, as a result of which it is possible for this beam to perform oscillatory movements (wobbles). In comparison, conventional type laser scanning heads typically move the laser beam over a much wider field of view (for example, larger than 50x50 mm up to 250x250 mm), and are designed to provide such a wider field of view and larger angle of view. scanning. Thus, the use of movable mirrors 132 and 134, which provide only a relatively small field of view in the laser welding head 110, seems illogical and contrary to the conventional wisdom, according to which, when using galvanometric scanners, a wider field of view should be provided. Limiting the field of view and scanning angle offers certain advantages when using galvanometer mirrors in the welding head 110, such as higher travel speed, which allows the use of less expensive components, such as lenses, and the use of devices such as an air knife and/or accessories for gas supply.

[0024] В качестве фокусной линзы 142 могут применяться фокусные линзы известного типа, которые используются в лазерных сварочных головках и характеризуются различными фокусными расстояниями, варьирующимися, например, в диапазоне 100-1000 мм. В стандартных сканирующих головках лазера используются многоэлементные сканирующие линзы, такие как линзы F-theta, линзы, выравнивающие кривизну поля изображения, или телецентрические линзы намного большего диаметра (например, линзы диаметром 300 мм для пучка диаметром 33 мм) для фокусировки пучка в пределах более широкой зоны обзора. Поскольку подвижные зеркала 132 и 134 смещают пучок в пределах относительно небольшой зоны обзора, многоэлементная сканирующая линза большего диаметра (например, линза F-theta) не нужна и не используется. В одном из примеров осуществления сварочной головки 110 согласно настоящему изобретению может быть использована плоско-выпуклая фокусная линза F300 диаметром 50 мм для фокусировки пучка диаметром около 40 мм, перемещаемого в пределах зоны обзора размерами около 15×5 мм. Использование линзы 142 меньшего размера также позволяет установить на конце сварочной головки 110 дополнительные приспособления, такие как воздушный шабер и/или вспомогательные приспособления для подачи газа. Сканирующие линзы большего размера, необходимые для сканирующих головок лазера стандартного типа, ограничивали возможности использования таких вспомогательных приспособлений.[0024] As the focal lens 142, known types of focal lenses can be used which are used in laser welding heads and have different focal lengths ranging, for example, in the range of 100-1000 mm. Standard laser scanning heads use multi-element scanning lenses such as F-theta lenses, field curvature-compensating lenses, or much larger telecentric lenses (e.g., 300 mm lenses for a 33 mm beam) to focus the beam within a wider area. view areas. Because moving mirrors 132 and 134 shift the beam within a relatively small field of view, a larger diameter multi-element scanning lens (eg, an F-theta lens) is not needed or used. In one embodiment of the welding head 110 according to the present invention, a 50 mm F300 plano-convex focus lens can be used to focus a beam of about 40 mm diameter moving within a field of view of about 15x5 mm. The use of a smaller lens 142 also allows additional attachments, such as an air knife and/or gas supply accessories, to be fitted to the end of the welding head 110. The larger scanning lenses required for standard type laser scanning heads limited the use of such accessories.

[0025] В лазерной сварочной головке 110 могут быть использованы и другие оптические компоненты, такие как расщепитель пучка для разделения лазерного пучка с целью получения, по меньшей мере, двух пятен пучка для сварки (например, с обеих сторон сварного шва). Дополнительные оптические элементы могут также включать в себя дифракционную оптику, и они могут располагаться между коллиматором 122 и зеркалами 132 и 134.[0025] Other optical components, such as a beam splitter, can be used in laser welding head 110 to split the laser beam to provide at least two beam spots for welding (eg, on both sides of the weld). Additional optics may also include diffractive optics and may be located between collimator 122 and mirrors 132 and 134.

[0026] Перед линзой 142 может быть предусмотрено защитное окошко 146, предохраняющее саму линзу и другую оптику от попадания отходов процесса сварки. Сварочная лазерная головка 110 может также содержать вспомогательное приспособление 116 сварочной головки, такое как воздушный шабер, обеспечивающий высокоскоростной воздушный поток, проходящий через защитное окошко 146 или фокусную линзу 142 и удаляющий указанные отходы; и/или вспомогательное приспособление для подачи газа, подающее защитный газ в точку сварки коаксиально или со смещением относительно оси с целью удаления дымового шельфа от сварки. Таким образом, сварочная головка 110 с подвижными зеркалами выполнена с возможностью использования с существующими вспомогательными приспособлениями сварочной головки.[0026] A protective window 146 may be provided in front of the lens 142 to protect the lens itself and other optics from the ingress of waste from the welding process. The welding laser head 110 may also include a welding head accessory 116, such as an air knife, which allows high speed airflow to pass through the protective window 146 or focus lens 142 and remove said debris; and/or an auxiliary gas supply device that supplies shielding gas to the weld point coaxially or offset relative to the axis in order to remove the smoke shelf from welding. Thus, the movable mirror welding head 110 is capable of being used with existing welding head accessories.

[0027] Проиллюстрированный вариант осуществления лазерной системы 100 сварки также включает в себя детектор 150, такой как камера, предназначенный, например, для детектирования и локализации стыка 104 и расположенный, например, перед пучком 118. Хотя камера/детектор 150 схематически изображена на одной стороне сварочной головки 110, камера/детектор 150 может проходить через сварочную головку 110 для детектирования и локализации стыка 104.[0027] The illustrated embodiment of the laser welding system 100 also includes a detector 150, such as a camera, for detecting and locating the joint 104, for example, and located in front of the beam 118, for example. Although the camera/detector 150 is schematically shown on one side welding head 110, a camera/detector 150 may pass through the welding head 110 to detect and localize the joint 104.

[0028] Проиллюстрированный вариант осуществления системы 100 лазерной сварки дополнительно включает в себя систему 160 управления, предназначенную для управления волоконным лазером 112 и установки в требуемое положение подвижных зеркал 132 и 134 и/или подвижных столов 108 и 114, например, в зависимости от выявленных условий в сварочной головке 110, детектированного местоположения стыка 104 и/или перемещения и/или положения лазерного пучка 118. Лазерная сварочная головка 110 может содержать датчики, такие как первый и второй термодатчики 162 и 164, расположенные вблизи, соответственно, первого и второго подвижных зеркал 132 и 134 и предназначенные для измерения теплового режима. Система 160 управления электрически связана с датчиками 162 и 164 с целью получения данных для отслеживания теплового режима вблизи подвижных зеркал 132 и 134. Система 160 управления может также отслеживать процесс сварки, принимая данные с камеры/детектора 150, которые отображают, например, детектированное местоположение стыка 104.[0028] The illustrated embodiment of the laser welding system 100 further includes a control system 160 for controlling the fiber laser 112 and positioning the movable mirrors 132 and 134 and/or the movable tables 108 and 114, for example, depending on the identified conditions. in the welding head 110, the detected location of the joint 104 and/or the movement and/or position of the laser beam 118. The laser welding head 110 may include sensors, such as first and second thermal sensors 162 and 164, located near the first and second moving mirrors 132, respectively. and 134 and designed to measure the thermal regime. The control system 160 is electrically coupled to the sensors 162 and 164 to obtain data to monitor the thermal conditions in the vicinity of the moving mirrors 132 and 134. The control system 160 may also monitor the welding process by receiving data from the camera/detector 150 that displays, for example, the detected location of the joint. 104.

[0029] Система 160 управления может управлять волоконным лазером 112, например, отключая его, изменяя параметры лазера (например, мощность лазерного излучения) или регулируя любые другие регулируемые параметры лазера. Система 160 управления может инициировать отключение лазера 112 в зависимости от считанного состояния лазерной сварочной головки 110. Таким считанным состоянием может быть тепловое состояние, регистрируемое одним или обоими датчиками 162 и 164 и указывающее на сбой в работе зеркал, приводящий к повышению температуры, или иные состояния, обусловленные работой лазера с большой излучаемой мощностью.[0029] The control system 160 can control the fiber laser 112, such as turning it off, changing the laser parameters (eg, laser power), or adjusting any other adjustable laser parameters. The control system 160 may initiate a shutdown of the laser 112 depending on a sensed state of the laser welding head 110. Such a sensed state may be a thermal condition detected by one or both of the sensors 162 and 164 and indicating a malfunction of the mirrors, resulting in an increase in temperature, or other conditions. , due to the operation of a laser with a large radiated power.

[0030] Система 160 управления может инициировать отключение волоконного лазера 112 за счет срабатывания защитной блокировки. Защитная блокировка располагается между отводящим волокном 111 и коллиматором 122 таким образом, что срабатывание защитной блокировки инициируется и лазер отключается при отсоединении отводящего волокна 111 от коллиматора 122. В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения лазерная сварочная головка 110 содержит блокировочный тракт 166, который распространяет функцию защитной блокировки на подвижные зеркала 132 и 134. Блокировочный тракт 166 проходит между отводящим волокном 111 и системой 160 управления, давая возможность системе 160 управления инициировать срабатывание защитной блокировки при выявлении потенциально опасного теплового состояния в лазерной сварочной головке 110. В этом варианте осуществления настоящего изобретения система 160 управления может инициировать срабатывание защитной блокировки через блокировочный тракт 166 в зависимости от заданного теплового состояния, зарегистрированного одним или обоими датчиками 162 и 164.[0030] The control system 160 may initiate shutdown of the fiber laser 112 by actuating a safety interlock. A safety interlock is positioned between lead fiber 111 and collimator 122 such that safety block operation is initiated and the laser is turned off when lead fiber 111 is disconnected from collimator 122. In the illustrated embodiment of the present invention, laser weld head 110 includes a block path 166 that extends the safety block function. to the movable mirrors 132 and 134. The interlock path 166 extends between the tail fiber 111 and the control system 160, allowing the control system 160 to initiate a safety interlock upon detecting a potentially dangerous thermal condition in the laser welding head 110. In this embodiment of the present invention, the control system 160 may trigger a safety interlock via the interlock path 166 depending on a predetermined thermal condition detected by one or both of the sensors 162 and 164.

[0031] Система 160 управления может также регулировать параметры лазера (например, мощность лазерного излучения) в зависимости от перемещения или положения пучка 118 без отключения лазера 112. Если одно из подвижных зеркал 132 и 134 выводит пучок 118 за пределы допустимого диапазона или перемещает его слишком медленно, то система 160 управления может уменьшить мощность лазерного излучения, динамически регулируя энергию пятна пучка во избежание вреда, который может причинить лазер. Система 160 управления может дополнительно управлять выбором лазерных пучков при использовании многолучевого волоконного лазера.[0031] The control system 160 can also adjust laser parameters (e.g., laser power) depending on the movement or position of the beam 118 without turning off the laser 112. slowly, the control system 160 can reduce the power of the laser beam by dynamically adjusting the energy of the beam spot to avoid harm that the laser can cause. The control system 160 may further control the selection of laser beams when using a multi-beam fiber laser.

[0032] Система 160 управления может также регулировать положение подвижных зеркал 132 и 134 в зависимости от детектированного местоположения стыка 104 с использованием камеры/детектора 150, например, для корректировки положения сфокусированного пучка 118 с целью обнаружения, отслеживания и/или сопровождения стыка 104. Система 160 управления может обнаружить стык 104, идентифицировав его местоположение с использованием данных с камеры/детектора 150 с последующим перемещением одного или обоих зеркал 132 и 134 до тех пор, пока пучок 118 не совпадет со стыком 104. Система 160 управления может сопровождать стык 104 путем перемещения одного или обоих зеркал 132 и 134, регулируя или корректируя положение пучка 118 таким образом, чтобы пучок 118 всегда совпадал со стыком 104 по мере перемещения пучка вдоль этого стыка в процессе сварки. Система 160 управления может также управлять одним или обоими подвижными зеркалами 132 и 134, обеспечивая совершение пучком колебательных движений (вобуляцию) в процессе сварки, что подробно описано ниже.[0032] The control system 160 may also adjust the position of the movable mirrors 132 and 134 depending on the detected location of the joint 104 using the camera/detector 150, for example, to correct the position of the focused beam 118 in order to detect, track and/or track the joint 104. The system The control 160 may locate the joint 104 by identifying its location using data from the camera/detector 150 and then moving one or both of the mirrors 132 and 134 until the beam 118 is aligned with the joint 104. The control system 160 may follow the joint 104 by moving one or both of the mirrors 132 and 134, adjusting or correcting the position of the beam 118 so that the beam 118 always coincides with the joint 104 as the beam moves along this joint during the welding process. The control system 160 may also control one or both of the movable mirrors 132 and 134 to cause the beam to wobble during the welding process, as detailed below.

[0033] Таким образом, система 160 управления включает в себя как блок управления лазером, так и блок управления зеркалами, которые взаимодействуют друг с другом, совестно управляя как лазером, так и зеркалами. Система 160 управления может включать в себя, например, аппаратные средства (например, универсальный компьютер) и программное обеспечение известного типа, используемое для управления волоконными лазерами и гальванометрическими зеркалами. Например, может быть использовано уже существующее программное обеспечение для управления гальванометрическими устройствами, модифицированное таким образом, чтобы можно было осуществлять управление гальванометрическими зеркалами так, как это описано в настоящем документе. Система 160 управления может сообщаться с системой 101 визуализации распределения лазерной энергии, например, для приема выбранных параметров. Параметры лазерной обработки и параметры перемещения лазера могут вводиться в систему 160 управления, а затем передаваться в систему 101 визуализации, или же они могут вводиться в систему 101 визуализации, а затем передаваться в систему 160 управления. В альтернативном варианте система 160 управления может быть интегрирована в систему 101 визуализации распределения лазерной энергии.[0033] Thus, the control system 160 includes both a laser control unit and a mirror control unit that cooperate with each other to conscientiously control both the laser and the mirrors. The control system 160 may include, for example, hardware (eg, a mainframe computer) and software of a known type used to control fiber lasers and galvanometer mirrors. For example, existing software for controlling galvanometer devices may be used, modified to allow control of galvanometer mirrors as described herein. The control system 160 may communicate with the laser energy distribution visualization system 101, for example, to receive selected parameters. The laser processing parameters and laser movement parameters may be entered into the control system 160 and then transmitted to the imaging system 101, or they may be entered into the imaging system 101 and then transmitted to the control system 160. Alternatively, the control system 160 may be integrated into the laser energy distribution visualization system 101.

[0034] На фиг. 3A-3D приведены примеры рисунков вобуляции, которые могут быть использованы для сваривания стыка методом ротационной сварки трением вместе с образцами полученного в итоге сварного шва. В контексте настоящего документа термин «вобуляция» обозначает возвратно-поступательные движения лазерного пучка (например, по одной или двум осям) в пределах относительно неширокой зоны обзора, задаваемой углом сканирования менее 10°. На фиг. 3A показан рисунок, сформированный в результате круговых движений по часовой стрелке (круг ЧС); на фиг. 3B показан рисунок в виде линии; на фиг 3C показан рисунок в виде восьмерки; а на фиг. 3D показан рисунок в виде знака бесконечности. Хотя в настоящем документе показаны конкретные рисунки вобуляции, в объем заявленного изобретения входят и иные типы рисунков вобуляции. Одно из преимуществ использования подвижных зеркал в лазерной сварочной головке 110 заключается в возможности формировании пучком множества самых разных рисунков вобуляции при перемещении пучка.[0034] FIG. 3A-3D show examples of wobble patterns that can be used to weld a joint by friction welding together with specimens of the resulting weld. In the context of this document, the term "wobble" refers to the reciprocating movements of the laser beam (for example, along one or two axes) within a relatively narrow field of view, given by a scanning angle of less than 10°. In FIG. 3A shows a pattern formed as a result of circular movements in a clockwise direction (circle CW); in fig. 3B shows a line drawing; Fig. 3C shows a figure eight pattern; and in fig. 3D shows a drawing in the form of an infinity sign. While specific wobble patterns are shown herein, other types of wobble patterns are within the scope of the claimed invention. One of the advantages of using moving mirrors in the laser welding head 110 is that the beam can form many different wobble patterns as the beam moves.

[0035] На фиг. 4 и 5 детально показан один из примеров осуществления сканирующей головки 410 для лазерной сварки. Хотя здесь показан один конкретный пример осуществления, в объем заявленного изобретения входят и иные варианты осуществления лазерной сварочной головки, а также систем и способов, описанных в настоящем документе. Как показано на фиг. 4, лазерная сварочная головка 410 включает в себя модуль 420 коллиматора, модуль 430 вобулятора и центральный модуль 440. Модуль 430 вобулятора включает в себя первое и второе подвижные зеркала согласно описанию, представленному выше, которые располагаются между модулем 420 коллиматора и центральным модулем 440.[0035] FIG. 4 and 5 show in detail one exemplary embodiment of a scanning head 410 for laser welding. While one specific embodiment is shown here, other embodiments of the laser welding head and the systems and methods described herein are within the scope of the claimed invention. As shown in FIG. 4, the laser welding head 410 includes a collimator module 420, a wobbler module 430, and a center module 440. The wobbler module 430 includes first and second movable mirrors as described above, which are positioned between the collimator module 420 and the center module 440.

[0036] Модуль 420 коллиматора может включать в себя коллиматор (не показан) с парой неподвижных коллиматорных линз известного типа, обычно используемых в лазерных сварочных головках. В других вариантах осуществления настоящего изобретения коллиматор может содержать линзы иной конфигурации, например, подвижные линзы, выполненные с возможностью регулировки размеров пятна лазерного пучка и/или фокальной точки. Модуль 430 вобулятора может включать в себя первый и второй гальванометры (не показаны), перемещающие первое и второе гальванометрические зеркала (не показаны) по разным перпендикулярным друг другу осям. При этом могут быть использованы гальванометры известного типа, применяемые в лазерных сканирующих головках. Гальванометры могут быть подключены к гальванометрическому контроллеру (не показан). Гальванометрический контроллер может содержать аппаратные и/или программные средства для управления гальванометрами с целью управления перемещением зеркал и, соответственно, перемещением и/или позиционированием лазерного пучка. При этом для могут быть использованы известные программные средства управления гальванометрическими устройствами, которые могут быть модифицированы таким образом, чтобы обеспечивать функциональные возможности, описанные в настоящем документе, такие как обнаружение стыка, формирование рисунков вобуляции и поддержание связи с лазером. Центральный модуль 440 может содержать неподвижное зеркало (не показано), которое перенаправляет пучок, переданный модулем 430 вобуляции, на фокусную линзу, а затем - на заготовку.[0036] The collimator module 420 may include a collimator (not shown) with a pair of fixed collimator lenses of known type commonly used in laser welding heads. In other embodiments, implementation of the present invention, the collimator may contain lenses of a different configuration, for example, movable lenses, made with the ability to adjust the size of the laser beam spot and/or focal point. The wobbler module 430 may include first and second galvanometers (not shown) moving the first and second galvanometer mirrors (not shown) along different axes perpendicular to each other. In this case, galvanometers of the known type used in laser scanning heads can be used. Galvanometers can be connected to a galvanometer controller (not shown). The galvanometer controller may include hardware and/or software for controlling the galvanometers to control the movement of the mirrors and, accordingly, the movement and/or positioning of the laser beam. Known galvanometer control software may be used and modified to provide the functionality described herein, such as seam detection, wobble patterning, and laser communication. The central module 440 may include a fixed mirror (not shown) that redirects the beam transmitted by the wobble module 430 to the focus lens and then to the workpiece.

[0037] На фиг. 4 и 5 показана лазерная сварочная головка 110 в собранном виде вместе с соединенными друг с другом модулями 420, 430 и 440, испускающими сфокусированный пучок 118. Лазерный пучок, поступающий в модуль 420 коллиматора, коллимируется и направляется в модуль 430 вобулятора. Модуль 430 вобулятора смещает коллимированный пучок с помощью зеркал и направляет движущийся коллимированный пучок в центральный модуль 440. Центральный модуль 440 фокусирует движущийся пучок, после чего сфокусированный пучок 418 направляется на заготовку (не показана).[0037] FIG. 4 and 5 show the assembled laser welding head 110 with modules 420, 430 and 440 connected to each other, emitting a focused beam 118. The laser beam entering the collimator module 420 is collimated and directed to the wobbler module 430. The wobbler module 430 shifts the collimated beam with mirrors and directs the moving collimated beam into the central module 440. The central module 440 focuses the moving beam, after which the focused beam 418 is directed onto the workpiece (not shown).

[0038] На фиг. 6 проиллюстрирован и описан способ 600 визуализации распределения лазерной энергии. Система 101 распределения лазерной энергии, показанная на фиг. 1, может включать в себя любую вычислительную систему, запрограммированную на выполнение способа 600, проиллюстрированного на фиг. 6, в том числе, помимо прочего, универсальный компьютер, реализующий исполняемое программное обеспечение. Способ 600 предусматривает прием (стадия 610) параметров лазерной обработки, связанных с источником лазерного излучения, и параметров перемещения лазера, связанных с одним или несколькими перемещениями лазера. Эти параметры могут вводиться пользователем, например, через графический интерфейс пользователя, что подробнее будет описано ниже.[0038] FIG. 6 illustrates and describes a method 600 for visualizing the distribution of laser energy. The laser power distribution system 101 shown in FIG. 1 may include any computing system programmed to perform the method 600 illustrated in FIG. 6, including, but not limited to, a general purpose computer that implements executable software. Method 600 includes receiving (step 610) laser processing parameters associated with a laser source and laser movement parameters associated with one or more laser movements. These parameters may be entered by the user, for example, via a graphical user interface, which will be described in more detail below.

[0039] Параметры лазерной обработки могут включать в себя, например, профиль пучка, диаметр пучка, скорость и мощность лазерного излучения. Профиль пучка может включать в себя, например, гауссов профиль, постоянный профиль или профиль с плоской вершиной или профиль пучка, формируемый по индивидуальным требованиям. Скорость может включать в себя скорость головки лазерной обработки, перемещающейся относительно заготовки, и/или скорость заготовки, перемещающейся относительно головки лазерной обработки. Параметры лазерной обработки могут также включать в себя параметры мощности лазерного излучения при использовании лазера с настройкой модового состава излучения (AMB), который обеспечивает независимую и динамическую регулировку профиля пучка, изменяя мощность по центру и/или по внешнему кольцу. Параметры излучения лазера AMB могут включать в себя мощность лазерного излучения по центру и мощность лазерного излучения по внешнему кольцу.[0039] The laser processing parameters may include, for example, beam profile, beam diameter, speed, and laser power. The beam profile may include, for example, a Gaussian profile, a constant or flat top profile, or a customized beam profile. The speed may include the speed of the laser processing head moving relative to the workpiece and/or the speed of the workpiece moving relative to the laser processing head. The laser processing parameters may also include laser power parameters when using an tunable mode laser (AMB) that provides independent and dynamic adjustment of the beam profile by varying the power at the center and/or the outer ring. The radiation parameters of the AMB laser may include laser power at the center and laser power at the outer ring.

[0040] Параметры перемещения лазера могут включать в себя, например, рисунок перемещения, ориентацию перемещения, частоту перемещения и амплитуду перемещения. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения рисунок перемещения представляет собой рисунок вобуляции с частотой вобуляции и амплитудой вобуляции. Рисунки перемещения могут быть выбраны из ряда заданных рисунков перемещения, например, включающего в себя рисунок в виде круга, рисунок в виде линии, рисунок в виде восьмерки и рисунок в виде знака бесконечности. Рисунки перемещения могут быть также заданы пользователем с помощью интерфейса расширенного пользовательского режима, который подробнее будет описан ниже.[0040] The laser movement parameters may include, for example, movement pattern, movement orientation, movement frequency, and movement amplitude. In one embodiment of the present invention, the movement pattern is a wobble pattern with a wobble frequency and a wobble amplitude. The movement patterns may be selected from a number of predetermined movement patterns, for example, including a circle pattern, a line pattern, a figure eight pattern, and an infinity pattern. Movement patterns can also be set by the user using the advanced user mode interface, which will be described in more detail below.

[0041] Способ 600 также предусматривает задание (стадия 612) распределения лазерной энергии во множестве точек в пределах перемещения/перемещений лазера на основании (по меньшей мере, частично) полученных параметров. Задание распределения лазерной энергии предусматривает, например, расчет времени воздействия пучка на каждую точку облучения (т.е. как долго пучок находится над каждой такой точкой) на основании параметров лазерной обработки и параметров перемещения лазера. Затем рассчитывается плотность энергии в каждой точке облучения на основании времени воздействия пучка и с использованием кривой распределения мощности.[0041] The method 600 also includes setting (step 612) the distribution of laser energy at a plurality of points within the movement/movements of the laser based (at least in part) on the received parameters. Defining the distribution of laser energy involves, for example, calculating the exposure time of the beam to each irradiation point (ie, how long the beam is over each such point) based on the laser processing parameters and the laser movement parameters. The energy density at each point of exposure is then calculated based on the exposure time of the beam and using the power distribution curve.

[0042] Согласно одному из примеров расчета распределения лазерной энергии рассмотрим небольшой квадрат со стороной, равной a мм, и центральной точкой A (x₀, y₀), как это показано на фиг. 6A. Если a << диаметра пучка, то плотность энергии может считаться постоянной. Если источник находится в точке B (x, y), а распределение мощности описывается функцией f(x), когда точка B(x, y) смещается в точку B’(x+dx, y+dy) в течение короткого времени dt, то плотность ρ энергии в этом квадрате может быть определена по уравнению (1).[0042] According to one example of calculating the distribution of laser energy, consider a small square with a side equal to a mm, and the center point A (x ₀ , y ₀ ), as shown in Fig. 6A. If a << beam diameter, then the energy density can be considered constant. If the source is at point B (x, y) and the power distribution is described by the function f(x), when point B(x, y) moves to point B'(x+dx, y+dy) for a short time dt, then the energy density ρ in this square can be determined from equation (1).

[0043] где величина L(t) обозначает расстояние между точками A и B, причем она может быть описана уравнением (2).[0043] where the value L(t) denotes the distance between points A and B, and it can be described by equation (2).

[0044] Для расчета суммарной плотности уравнение (1) интегрируется по времени следующим образом:[0044] To calculate the total density, equation (1) is integrated over time as follows:

[0045] В одном из примеров распределение мощности f(x) может быть описано гауссовой функцией g(r):[0045] In one example, the power distribution f(x) can be described by the Gaussian function g(r):

[0046] где величина r обозначает расстояние от центра пучка, а величина σ обозначает параметр, зависимый от диаметра пучка. Возможны также и иные расчеты и методы задания распределения лазерной энергии, которые входят в объем настоящего изобретения.[0046] where the value of r denotes the distance from the center of the beam, and the value of σ denotes a parameter dependent on the diameter of the beam. Other calculations and methods for setting the distribution of laser energy are also possible, which are included in the scope of the present invention.

[0047] Способ 600 дополнительно предусматривает отображение (стадия 614) визуального образа распределения лазерной энергии в точках облучения в пределах перемещения/перемещений лазера. Распределение лазерной энергии может отображаться, например, при использовании одного рисунка перемещения или ряда последовательных рисунков перемещения, формируемых по мере их преобразования. Для отображения визуального образа рассчитанная плотность энергии в каждой точке облучения может быть преобразована в определенный цвет, и этот цвет может отображаться в соответствующих точках облучения на рисунке и/или ряде рисунков. Такие цвета могут включать в себя спектр цветов, отображающих диапазон значений плотности энергии. Спектр цветов может включать в себя, например, синий цвет, отображающий энергию с самыми низкими значениями плотности; красный цвет, отображающий энергию с самыми высокими значениями плотности; и зеленый цвет, отображающий энергию с промежуточными значениями плотности. Могут быть также использованы и другие цвета или дополнительные цвета.[0047] The method 600 further includes displaying (step 614) a visual representation of the distribution of laser energy at the points of irradiation within the movement(s) of the laser. The distribution of laser energy can be displayed, for example, using a single movement pattern or a series of successive movement patterns generated as they are converted. To display a visual image, the calculated energy density at each irradiation point can be converted to a specific color, and this color can be displayed at the corresponding irradiation points in a drawing and/or series of drawings. Such colors may include a spectrum of colors representing a range of energy density values. The spectrum of colors may include, for example, blue representing the energy with the lowest density values; red, representing the energy with the highest density values; and green, representing energy with intermediate density values. Other colors or complementary colors may also be used.

[0048] На фиг. 7 показан и описан один из примеров графического интерфейса 700 пользователя для системы визуализации распределения лазерной энергии. Графический интерфейс 700 пользователя может отображаться, например, на экране дисплея, подключенного к вычислительной системе, приводящей в исполнение программное обеспечение системы визуализации.[0048] FIG. 7 shows and describes one example of a graphical user interface 700 for a laser energy distribution visualization system. The graphical user interface 700 may be displayed, for example, on a display screen connected to a computer system executing the imaging system software.

[0049] В этом примере интерфейс 700 пользователя обеспечивает возможность ввода параметров 710 обработки, в том числе диаметра 712 пучка (мкм), скорости 714 перемещения головки лазерной обработки и/или заготовки относительно друг друга (мм/с) и мощности 716 лазерного излучения (Вт). Интерфейс 700 пользователя также обеспечивает возможность ввода параметров 720 вобуляции, таких как заданный рисунок 722 вобуляции, заданная ориентация 724 рисунка в градусах, частота 726 вобуляции в Гц и амплитуда 728 вобуляции в мм. Заданные рисунки вобуляции могут включать в себя, например: круг, вычерчиваемый по часовой стрелке; круг, вычерчиваемый в направлении против часовой стрелки; горизонтальную линию; вертикальную линию; фигуру в виде восьмерки; и знак бесконечности. Эти параметры могут также включать в себя координаты 730 (например, по осям X и Y) точки отсчета рисунка вобуляции. Возможны также и другие рисунки и параметры, которые также входят в объем настоящего изобретения. Например, параметры лазерной обработки могут также включать в себя форму и/или профиль пучка.[0049] In this example, the user interface 700 allows input of processing parameters 710, including beam diameter 712 (μm), relative speed 714 of the laser processing head and/or workpiece (mm/s), and laser power 716 ( W). The user interface 700 also allows input of wobble parameters 720 such as target wobble pattern 722, target pattern orientation 724 in degrees, wobble frequency 726 in Hz, and wobble amplitude 728 in mm. The predetermined wobble patterns may include, for example: a circle drawn clockwise; a circle drawn in a counterclockwise direction; horizontal line; vertical line; figure eight; and the sign of infinity. These parameters may also include the coordinates 730 (eg, X and Y) of the origin of the wobble pattern. Other patterns and parameters are also possible and are also within the scope of the present invention. For example, the laser processing parameters may also include the beam shape and/or profile.

[0050] Графический интерфейс 700 пользователя также содержит сектор 740 визуализации, отображающий визуальные образы распределения лазерной энергии при разных перемещениях лазера (например, при использовании разных рисунков), где рассчитанная плотность лазерной энергии обозначена разными цветами. Визуальные образы могут отображать распределение 742 лазерной энергии с использованием одного рисунка, а также динамическое распределение 744 и 746 лазерной энергии с использованием ряда рисунков, повторяющихся в течение множества отрезков времени (т.е. по мере перемещения головки лазерной обработки и/или заготовки относительно друг друга). В этом примере красный цвет указывает на точки облучения с наиболее высокой плотностью энергии, а синий цвет указывает на точки облучения с наиболее низкой плотностью энергии.[0050] The graphical user interface 700 also includes a visualization sector 740 displaying visual patterns of laser energy distribution during different laser movements (eg, when using different patterns), where the calculated laser energy density is indicated by different colors. The visuals can display laser energy distribution 742 using a single pattern, as well as dynamic laser energy distribution 744 and 746 using a series of patterns that repeat over multiple periods of time (i.e., as the laser processing head and/or workpiece move relative to each other). friend). In this example, red indicates the exposure points with the highest energy density, and blue indicates the exposure points with the lowest energy density.

[0051] В проиллюстрированном примере показаны разные наборы визуальных образов для разных параметров частоты. Например, каждый из вариантов распределения лазерной энергии показан при частоте вобуляции 20 Гц и частоте вобуляции 40 Гц, что позволяет пользователю сравнить распределение лазерной энергии при разной частоте. В секторе 740 визуализации могут быть также показаны разные наборы визуальных образов для других параметров с целью обеспечения возможности сравнения. При этом может отображаться и сравниваться любое количество разных рисунков.[0051] In the illustrated example, different sets of visual images are shown for different frequency parameters. For example, each of the laser energy distributions is shown at a wobble frequency of 20 Hz and a wobble frequency of 40 Hz, allowing the user to compare the laser energy distribution at different frequencies. In the sector 740 rendering may also be shown different sets of visual images for other parameters in order to enable comparison. Any number of different patterns can be displayed and compared.

[0052] После визуализации и сравнения распределений лазерной энергии пользователь может выбрать требуемые параметры обработки и/или параметры вобуляции и ввести эти параметры (например, в систему 160 управления) с целью инициации лазерной обработки в соответствии с требуемыми параметрами. Параметры 710 обработки и/или параметры 722 вобуляции могут быть также введены в интерфейс 700 после лазерной обработки для поиска и устранения сбоев в ходе лазерной обработки.[0052] After visualizing and comparing the laser energy distributions, the user can select desired processing parameters and/or wobble parameters and enter these parameters (eg, into the control system 160) to initiate laser processing in accordance with the desired parameters. Processing parameters 710 and/or wobble parameters 722 may also be entered into interface 700 after laser processing to troubleshoot errors during laser processing.

[0053] На фиг. 8 приведен еще один пример графического интерфейса 800 пользователя для системы визуализации распределения лазерной энергии. В этом примере распределение лазерной энергии отображается только для одного выбранного рисунка. Помимо возможности выбора параметров 810 обработки и параметров 820 вобуляции согласно описанию, представленному выше, этот интерфейс 800 пользователя содержит параметр 818 профиля пучка, который позволяет пользователю выбрать профиль пучка из числа профилей, включающих в себя, помимо прочего, постоянный профиль или профиль с плоской вершиной и гауссов профиль. Выбранный профиль пучка может быть затем использован вместе с другими выбранными параметрами 810 обработки и выбранными параметрами 820 вобуляции для расчета значений плотности распределения лазерной энергии и генерирования отображаемого распределения лазерной энергии.[0053] FIG. 8 shows another example of a graphical user interface 800 for a laser energy distribution visualization system. In this example, the laser energy distribution is displayed for only one selected pattern. In addition to being able to select processing parameters 810 and wobble parameters 820 as described above, this user interface 800 includes a beam profile parameter 818 that allows the user to select a beam profile from among profiles including, but not limited to, a constant profile or a flat top profile. and Gaussian profile. The selected beam profile may then be used in conjunction with other selected processing parameters 810 and selected wobble parameters 820 to calculate laser power distribution density values and generate an imaged laser power distribution.

[0054] После выбора параметров может быть задействована кнопка 802 вычислений, инициирующая выполнение расчетов и отображение результатов распределения лазерной энергии в секторе 840 визуализации. Распределение лазерной энергии может быть отображено в секторе 840 визуализации в полном объеме сразу после завершения вычислений, или может быть сгенерировано для моделирования сканирующего и движущегося лазера. Этот вариант осуществления интерфейса 800 пользователя также содержит сектор 849 «Рассчитано при», отображающий параметры, используемые для расчета значений плотности лазерной энергии, на схеме распределения лазерной энергии, которая отображается в секторе визуализации.[0054] After selecting the parameters, the calculation button 802 can be activated, initiating the calculation and display of the results of the distribution of laser energy in the sector 840 of the visualization. The distribution of laser energy can be displayed in the sector 840 of the visualization in full immediately after the completion of the calculations, or can be generated to simulate a scanning and moving laser. This embodiment of the user interface 800 also includes a "Calculated at" sector 849 displaying the parameters used to calculate laser energy density values on a laser energy distribution diagram that is displayed in the imaging sector.

[0055] Этот пример реализации интерфейса 800 пользователя дополнительно содержит шкалу 848 настроек отображения плотности энергии, которая позволяет пользователю выбрать диапазон значений плотности энергии, соответствующий спектру цветов. В проиллюстрированном примере спектр цветов включает в себя видимый спектр от красного до синего, где красный цвет отображает самую высокую плотность энергии, а синий цвет - нулевую. В этом примере шкала 848 настроек отображения плотности энергии содержит ползунок, который позволяет пользователю задать самую высокую плотность энергии, соответствующую красному цвету. При изменении настройки плотности энергии происходит изменение цвета на отображаемой схеме расчетного распределения лазерной энергии в соответствии с выбранным диапазоном плотности энергии. Это позволяет пользователю улучшить отображение расчетного распределения плотности лазерной энергии в зависимости от рассчитанных значений ее плотности.[0055] This example implementation of the user interface 800 further includes an energy density display setting scale 848 that allows the user to select a range of energy density values corresponding to a spectrum of colors. In the illustrated example, the color spectrum includes the visible spectrum from red to blue, where red represents the highest energy density and blue represents zero. In this example, the energy density display setting scale 848 contains a slider that allows the user to set the highest energy density corresponding to red. When the power density setting is changed, the color of the displayed laser power distribution diagram changes according to the selected power density range. This allows the user to improve the display of the calculated distribution of laser energy density depending on the calculated energy density values.

[0056] В проиллюстрированном примере красный цвет обозначает плотность энергии около 50 Дж/мм²; желтый цвет обозначает плотность энергии около 38 Дж/мм²; зеленый цвет обозначает плотность энергии около 25 Дж/мм²; голубой цвет обозначает плотность энергии около 13 Дж/мм²; а синий цвет обозначает нулевую плотность энергии. Сектор 840 визуализации в этом проиллюстрированном примере показывает схему распределения 850 энергии, включающую в себя: красные участки 852; желтый участок 854, граничащий с красными участками 852 и расположенный между ними; зеленый участок 856, окружающий желтый участок 854; и голубой участок 858, граничащий с зеленым участком 856. Оставшаяся часть сектора 840 визуализации окрашена синим цветом. На этой схеме 850 распределения энергии можно видеть, что рисунок вобуляции в виде знака бесконечности при заданных параметрах формирует две линии с более высокой плотностью энергии, которые отображены в виде участков 852 красного цвета.[0056] In the illustrated example, red indicates an energy density of about 50 J/mm ² ; yellow indicates an energy density of about 38 J/mm ² ; green indicates an energy density of about 25 J/mm ² ; blue indicates an energy density of about 13 J/mm ² ; and blue represents zero energy density. Sector 840 visualization in this illustrated example shows the scheme of distribution 850 energy, including: red areas 852; yellow area 854, bordering on the red areas 852 and located between them; green area 856 surrounding yellow area 854; and a cyan region 858 bordering a green region 856. The remainder of the rendering sector 840 is colored blue. In this power distribution diagram 850, it can be seen that the infinity wobble pattern, under given parameters, produces two lines of higher energy density, which are displayed as red portions 852.

[0057] Этот интерфейс 800 пользователя также включает в себя параметр 834 рабочей зоны, позволяющий пользователю изменять ее размеры (например, в пикселях на мм). Этот интерфейс 800 пользователя дополнительно включает в себя параметр 832 моделирования падения энергии, который позволяет пользователю задавать процентную величину уровня падения энергии за единицу времени (например, мс), благодаря чему обеспечивается моделирование потери энергии.[0057] This user interface 800 also includes a target area parameter 834 that allows the user to change its dimensions (eg, in pixels per mm). This user interface 800 further includes a power drop simulation parameter 832 that allows the user to set a percentage of the power drop level per unit of time (eg, ms), thereby enabling power loss simulation.

[0058] На фиг. 9 приведен еще один пример графического интерфейса 900 пользователя для системы визуализации распределения лазерной энергии. Интерфейс 900, схожий с интерфейсом 800, описанным выше, обеспечивает возможность выбора параметров 910 обработки, профиля 918 пучка, параметров 920 вобуляции и уставок 948 отображения плотности энергии. Интерфейс 900 также включает в себя режим 960 AMB, предоставляющий лазеру AMB возможность визуализации. Когда режим AMB активирован, параметры обработки включают в себя параметр 918 мощности лазерного излучения по центру и параметр 919 мощности лазерного излучения по кольцу.[0058] FIG. 9 shows another example of a graphical user interface 900 for a laser energy distribution visualization system. Interface 900, similar to interface 800 described above, allows selection of processing parameters 910, beam profile 918, wobble parameters 920, and energy density display settings 948. The interface 900 also includes an AMB mode 960 allowing the AMB laser to render. When the AMB mode is activated, the processing parameters include a center laser power parameter 918 and an annular laser power parameter 919.

[0059] Интерфейс 900 также содержит сектор 962 скорости пучка, где показана максимальная, минимальная и средняя скорость его перемещения в пределах рисунка. Поскольку лазерный пучок перемещается в пределах рисунка вобуляции при смещении или передвижении этого рисунка (т.е. по мере того, как головка лазерной обработки и/или заготовка смещаются относительно друг друга), в разных точках рисунка скорость пучка может быть разной. Например, скорость пучка будет меньше при его прохождении через часть рисунка, противоположную направлению перемещения головки лазерной обработки и/или заготовки.[0059] The interface 900 also includes a beam velocity sector 962 that shows the maximum, minimum, and average beam speed within the pattern. Since the laser beam moves within the wobble pattern as the pattern is shifted or moved (i.e. as the laser head and/or workpiece move relative to each other), the beam speed may be different at different points in the pattern. For example, the speed of the beam will be slower when it passes through the part of the pattern opposite to the direction of movement of the laser processing head and/or workpiece.

[0060] Этот вариант осуществления интерфейса 900 дополнительно содержит опцию задания рисунка вобуляции пользователем (например, Рисунок = Польз.), которая дает возможность пользователю самому задать рисунок. В этом варианте осуществления настоящего изобретения выбор опции «Польз.» из числа параметров 920 вобуляции в качестве рисунка вобуляции активирует интерфейс 970 расширенного пользовательского режима, пример которого приведен на фиг. 9A. В интерфейсе 970 расширенного пользовательского режима отображаются примеры 972 рисунков, уравнения 974 рисунков, используемые для формирования рисунков, и уставки 976 рисунков для изменения значений коэффициентов в уравнениях 974 рисунков. В этом примере осуществления настоящего изобретения уравнение 974 представляет сигнал напряжения, управляющий перемещением каждого из зеркал 132 и 134 в лазерной сварочной головке 110, совершающей колебательные движении, которая показана на фиг. 1. В интерфейсе 970 расширенного пользовательского режима также отображается рисунок 978, сгенерированный по уравнениям с уставками.[0060] This embodiment of the interface 900 further includes a user-specified wobble pattern option (eg, Pattern=Custom), which allows the user to specify the pattern himself. In this embodiment of the present invention, selecting the "Custom" option from among the wobble parameters 920 as a wobble pattern, activates the advanced user mode interface 970, an example of which is shown in FIG. 9A. The advanced user interface 970 displays example patterns 972, pattern equations 974 used to generate patterns, and pattern settings 976 for changing coefficient values in pattern equations 974. In this exemplary embodiment of the present invention, Equation 974 represents the voltage signal controlling the movement of each of the mirrors 132 and 134 in the oscillating laser welding head 110 shown in FIG. 1. The advanced user mode interface 970 also displays a figure 978 generated from setpoint equations.

[0061] Пользователь может выбрать один из примеров 972 рисунков, и рисунок 978 отобразится вместе с его уставками 976, которые используются для генерирования выбранного примера рисунка. Затем пользователь может изменить выбранные уставки 976 рисунка с целью внесения изменений в отображаемый рисунок 978. По окончании задания отображаемого рисунка 978 пользователь может сохранить и применить отображаемый рисунок 978 в качестве рисунка, заданного пользователем для визуализации. Заданный пользователем рисунок 978 может отображаться в интерфейсе 900 вместе с параметрами 920 вобуляции.[0061] The user can select one of the pattern examples 972 and the pattern 978 will be displayed along with its settings 976 that are used to generate the selected pattern example. The user can then change the selected pattern settings 976 to make changes to the displayed pattern 978. After specifying the displayed pattern 978, the user may save and apply the displayed pattern 978 as the user-defined pattern for rendering. The user-defined pattern 978 may be displayed in the interface 900 along with the wobble parameters 920.

[0062] Соответственно, система и способ визуализации распределения лазерной энергии согласно вариантам осуществления заявленного изобретения, описанным в настоящем документе, обеспечивают улучшенную визуализацию распределения лазерной энергии при различных сварочных работах с использованием рисунков вобуляции.[0062] Accordingly, the system and method for visualizing the distribution of laser energy according to the embodiments of the claimed invention described herein provide improved visualization of the distribution of laser energy in various welding jobs using wobble patterns.

[0063] Хотя в настоящем документе описаны принципы заявленного изобретения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что это описание носит исключительно иллюстративный характер и никоим образом не ограничивает объем настоящего изобретения. Предполагается, что помимо примеров осуществления заявленного изобретения, проиллюстрированных и описанных в настоящем документе, в объем заявленного изобретения входят и другие варианты его осуществления. Модификации и замены, выполненные специалистом в данной области техники, считаются входящими в объем настоящего изобретения, который ограничивается лишь последующей формулой.[0063] While the principles of the claimed invention are described herein, those skilled in the art will appreciate that this description is for illustrative purposes only and does not limit the scope of the present invention in any way. It is assumed that in addition to the examples of implementation of the claimed invention, illustrated and described in this document, the scope of the claimed invention includes other options for its implementation. Modifications and substitutions made by a person skilled in the art are considered to be within the scope of the present invention, which is limited only by the following claims.

Claims

1. A method of laser processing, including:

receiving laser processing parameters associated with the laser source and laser movement parameters associated with the laser beam movement provided by the laser processing scanning head, wherein the laser processing parameters and the laser movement parameters are used in the course of laser processing, which is performed by a laser processing system, including includes a source of laser radiation and a scanning head for laser processing;

setting the distribution of laser energy at a plurality of points within the movement of the laser beam based on at least one of the obtained laser processing parameters and the parameters of the laser movement; And

displaying a visual image of the distribution of laser energy at a plurality of points within the movement of the laser beam, and the visual image of the distribution of laser energy is used to detect and eliminate failures during laser processing and/or predict the actual distribution of laser energy during laser processing.

2. The method of claim 1, further comprising performing laser processing on the workpiece using a laser processing system, wherein the laser processing is performed using laser processing parameters and laser movement parameters that have been used to display a visual image of the laser energy distribution.

3. The method of claim 2, wherein the laser processing is performed before using the laser processing parameters and the laser movement parameters to display a visual image of the laser energy distribution, wherein the visual image of the laser energy distribution is used to detect and correct failures in the laser processing.

4. The method of claim 2, wherein the laser processing is performed after using the laser processing parameters and the laser movement parameters to display a visual image of the laser energy distribution, the visual image of the laser energy distribution being used to predict the laser energy distribution during the laser processing.

5. The method according to claim 1, in which the laser is moved within the field of view with dimensions less than 30×30 mm.

6. The method of claim 1, wherein the laser movement parameters are selected from a group of parameters comprising a laser movement pattern, a laser movement orientation, a laser movement frequency, and a laser movement amplitude.

7. The method of claim 1, wherein the laser movement parameters include at least a movement pattern.

8. The method of claim 7, wherein the laser movement pattern is selected from a group of patterns including a circle pattern, a figure eight pattern, an infinity sign pattern, and a line pattern.

9. The method of claim. 7, in which the pattern of movement of the laser is set by the user.

10. The method of claim 7, wherein the laser processing parameters further include a laser movement frequency and a laser movement amplitude.

11. The method of claim 1 wherein the laser processing parameters are selected from a group of parameters including beam profile, beam diameter, laser speed and power.

12. The method of claim 1, wherein specifying the laser energy distribution comprises calculating the beam exposure time to each of the plurality of points based on the laser processing parameters and the laser movement parameters, and calculating the energy density at each point based on the beam exposure time.

13. The method of claim 12, wherein displaying the visual image includes converting the energy density to color for each of the plurality of dots and displaying the color at the corresponding dots on the screen.

14. The method of claim. 1, in which displaying the visual image includes displaying colors associated with the distribution of laser energy at appropriate points on the screen.

15. The method of claim. 1, in which the distribution of laser energy is set for a plurality of patterns of movement of the laser beam, and for each of the patterns of movement a visual image is displayed.

16. The method of laser processing, including:

performing laser processing on the workpiece using the laser processing system, wherein the laser processing is performed using laser processing parameters associated with the laser light source and laser beam movement parameters associated with at least one laser movement provided by the laser processing scanning head;

entering laser processing parameters and laser movement parameters into the imaging system;

specifying a distribution of laser energy at a plurality of points within at least one movement of the laser beam based on at least one of the laser processing parameters and the laser movement parameters entered into the imaging system; And

displaying a visual image of the distribution of laser energy at a plurality of points within the movement of the laser beam, and the visual image of the distribution of laser energy is used to detect and eliminate failures in the course of laser processing.

17. The method of laser processing, including:

inputting into the imaging system laser processing parameters associated with the laser source and laser movement parameters associated with at least one laser beam movement provided by the laser processing scanning head;

specifying a laser energy distribution at a plurality of points within at least one laser beam movement based on at least one of the laser processing parameters and the laser beam movement parameters entered into the imaging system;

displaying a visual image of the distribution of laser energy at a plurality of points within the movement of the laser beam; And

performing laser processing on the workpiece using the laser processing system, wherein the laser processing is performed using laser processing parameters and laser movement parameters that have created a visual image of the laser energy distribution.

18. A non-volatile computer-readable storage medium containing computer-readable instructions that, when executed by the processor, cause the processor to perform the following operations:

receiving laser processing parameters associated with a laser light source and laser beam movement parameters associated with at least one laser movement provided by a laser processing scanning head, wherein the laser processing parameters and the laser movement parameters are used in the course of laser processing performed by the laser processing system. processing, which includes a source of laser radiation and a scanning head for laser processing;

19. The non-volatile computer-readable storage medium of claim 18, wherein receiving the laser processing parameters and the laser motion parameters includes communicating with the laser processing system to obtain the laser processing parameters and the laser motion parameters entered into the laser processing system.

20. A laser welding system, comprising:

a fiber laser containing a lead fiber;

a scanning laser welding head connected to the fiber laser output fiber, the scanning laser welding head comprising:

a collimator configured to be connected to the fiber laser output fiber;

at least one movable mirror configured to receive the collimated laser beam from the collimator and move the beam along at least one axis; And

a focus lens configured to focus the laser beam;

a control system for controlling at least the fiber laser and the positions of at least one movable mirror; And

a laser energy distribution visualization system programmed to receive laser processing parameters associated with a fiber laser and laser beam movement parameters associated with at least one laser movement by at least one movable mirror in a scanning laser welding head, in order to specify the distribution of laser energy at a plurality of points within the movement of the laser beam based on the obtained laser processing parameters and the movement parameters of the laser, and to display a visual image of the distribution of laser energy at the plurality of points within the movement of the laser beam.

21. The laser welding system of claim 20, wherein the fiber laser includes an ytterbium fiber laser.

22. The laser welding system of claim 20, wherein the control system is configured to adjust at least one mirror to produce a wobble pattern.

23. The laser welding system of claim. 20, in which the control system is configured to control the fiber laser to adjust the power of the laser radiation depending on the movement and/or position of the beam.

24. The laser welding system of claim. 20, in which at least one movable mirror is configured to move the beam within only a limited field of view, given a scanning angle of 1-2°.