WO2021073946A1 - Verfahren zur überwachung eines laserbearbeitungsprozesses von werkstücken - Google Patents

Verfahren zur überwachung eines laserbearbeitungsprozesses von werkstücken Download PDF

Info

Publication number
WO2021073946A1
WO2021073946A1 PCT/EP2020/077951 EP2020077951W WO2021073946A1 WO 2021073946 A1 WO2021073946 A1 WO 2021073946A1 EP 2020077951 W EP2020077951 W EP 2020077951W WO 2021073946 A1 WO2021073946 A1 WO 2021073946A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
monitoring
phase
processing step
measurement signal
limit value
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/077951
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erich Schauer
Eric SUPERNOK
Original Assignee
Precitec Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Precitec Gmbh & Co. Kg filed Critical Precitec Gmbh & Co. Kg
Priority to CN202080034017.2A priority Critical patent/CN113795350B/zh
Publication of WO2021073946A1 publication Critical patent/WO2021073946A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/034—Observing the temperature of the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B23K26/705—Beam measuring device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for monitoring a laser machining process for machining workpieces.
  • the method can in particular include a method for automatically setting monitoring parameters and / or for automatically recognizing process changes.
  • a laser processing system for processing a workpiece by means of a laser beam
  • the laser beam emerging from a laser light source or one end of a laser guide fiber is focused or bundled onto the workpiece to be processed with the aid of beam guidance and focusing optics.
  • the processing can include, for example, laser cutting, soldering or welding.
  • the laser processing system can also be referred to as a “laser processing system” or “system” for short.
  • the laser processing system can comprise a laser processing device, for example a laser processing head, for example a laser cutting head or a laser welding head.
  • the continuous monitoring of a laser machining process typically takes place in real time while the laser machining process is being carried out, and is therefore also referred to as online process monitoring or in-line process monitoring.
  • measurement signals of various measured variables of the laser machining process are recorded and assessed, such as the intensity of a process radiation or emission.
  • the assessment of the measurement signals is typically complex, as the course of the measurement parameters depends heavily on the materials used, the set laser power, the processing speed, the degree of contamination of the workpieces and much more.
  • the setting and adaptation of the error conditions is very complex and must be carried out again if the laser machining process changes. Furthermore, the setting and adaptation of the error conditions is typically done by hand.
  • a method for monitoring a laser machining process for machining workpieces, in particular metallic workpieces comprises the following steps: For a plurality of processing steps, a measurement signal for at least one measurement variable is recorded during a processing step. In an adjustment phase, a limit value is defined for at least one monitoring parameter based on the measurement signals recorded during the adjustment phase. In a monitoring phase, a value of the monitoring parameter is determined for each processing step based on the measurement signal of the processing step, the determined value of the monitoring parameter is compared with the limit value for detecting an incorrect processing step, and based on the measurement signal from at least one processing step it is determined whether a Process change condition is met.
  • the setting phase to the monitoring phase after a predetermined (first) setting time interval or after a predetermined (first) number of processing steps carried out during the setting phase. changed, and the monitoring phase back to the setting phase is changed when the process change condition is met.
  • an evaluation of the process (“good” or “bad”) is preferably not active in the setting phase.
  • the monitoring phase it is determined whether a process change condition is met. If this is the case, the system switches back to the setting phase.
  • the system preferably remains in the monitoring phase until the process change condition is met. In other words, with a stable process (the process change condition is not met), the system preferably remains in the monitoring phase (so-called “cyclic phase”).
  • the system can switch back to the setting phase after a predefined (second) setting time interval or after a predefined (second) number of processing steps performed during the monitoring phase.
  • a laser machining process with several similar or repetitive machining steps is divided into two phases, namely a setting phase in which at least one limit value is set for a monitoring parameter, and a monitoring phase in which at least one machining step is based on a value of the monitoring parameter determined for this processing step is monitored.
  • the laser machining process is only monitored during the monitoring phase. You can switch back and forth between the two phases according to certain criteria.
  • a process change in the laser machining process can be automatically recognized by the specified method and it is possible to automatically switch back to the setting phase in order to automatically adapt the limit values for the monitoring parameters based on the changed laser machining process.
  • the laser machining process can comprise a plurality of repetitive and / or similar and / or comparable machining steps. Machining a workpiece can include one or more machining steps.
  • a machining step can include the machining of a workpiece or the machining of a part or region of the workpiece.
  • a processing step can correspond to a spot weld or a weld seam.
  • Each measurement signal in turn corresponds to a processing step.
  • the measurement signals can include measurement values that are a real number. Both during the setting phase and during the monitoring phase, at least one measured variable can be recorded during the individual processing steps.
  • the acquisition of the measured variable can include the acquisition of a measurement signal or a measurement signal curve of the at least one measured variable during a processing step, i.e.
  • Each measurement signal can comprise a plurality of measurement values which are each assigned to a point in time of the respective processing step.
  • the at least one measured variable can be a temperature, an intensity of a laser light reflected from the workpiece, an intensity of generated plasma radiation, an intensity of light generated by the laser machining process in the visible spectral range and / or an intensity of light generated by the laser machining process in the infrared spectral range.
  • At least one limit value is set for at least one monitoring parameter.
  • the monitoring parameter can be based on just one measured variable or on several measured variables.
  • the at least one limit value is established or determined based on the measurement signals that were recorded during the processing steps performed in the setting phase for the measurement variable on which the monitoring parameter is based.
  • the definition takes place, for example, based on the progression of the recorded measurement signals and using suitable statistical methods, e.g. a box-plot analysis.
  • the limit value can define a range of values.
  • the limit value for the at least one monitoring parameter preferably comprises an upper limit value and / or a lower limit value and / or a limit value range with a lower limit value and an upper limit value.
  • the limit value can be a positive real number.
  • the definition can also be referred to as "learning" or "teaching".
  • a mean value curve for the measured variable can be determined based on the measurement signals recorded for the measured variable during the setting phase.
  • envelope curves (so-called “reference curves” or “references” for short) can be determined for the measured variable based on the mean value curve.
  • the envelope curves can comprise an upper envelope curve and a lower envelope curve, the mean value curve lying between the upper envelope curve and the lower envelope curve.
  • the mean value curve and / or the envelope curves can be determined with the aid of statistical methods, for example a box plot analysis.
  • the mean value curve can comprise mean values and / or median values of the measurement signals recorded for the measured variable during the setting phase.
  • the measurement signals recorded for the measured variable during the setting phase are superimposed so that the measurement signals of the processing steps can be offset against one another at the same processing time.
  • the respective limit value for the at least one monitoring parameter can be established based on the mean value curve determined for the measured variable and / or on the envelope curves determined for the measured variable.
  • the upper envelope curve can in particular be established such that it has a predetermined first distance from the mean value curve, and the lower envelope curve can be defined such that it has a predetermined second distance from the mean value curve.
  • the amount of the first distance and the second distance can be the same or different.
  • the mean value curve and the envelope curves can be defined in such a way that they lie within a specified permissible range for the respective measured variable.
  • the permissible range of a measured variable can be specified, for example by a user of the laser processing method or a laser processing system.
  • the admissibility range of a measured variable can define a range for the respective measured variable which a measurement signal of the measured variable must not leave during the machining of a workpiece by the laser machining process. If the measurement signal nevertheless leaves the permissible range, the laser processing process can be aborted or ended.
  • a change from the setting phase to the monitoring phase can take place either after a predetermined setting time interval or after a predetermined number of machined workpieces or after a predetermined number of machining steps, in particular similar machining steps.
  • the processing steps are monitored in order to identify an incorrect processing step.
  • the monitoring can take place by determining a monitoring parameter value for each processing step carried out based on the measurement signal of this processing step.
  • the ascertained monitoring parameter value is preferably compared with the corresponding fixed limit value in order to recognize whether the processing step carried out is faulty.
  • a processing step can be recognized as faulty, for example, if the determined monitoring parameter value exceeds the corresponding limit value.
  • the method can further include outputting an error if a processing step is identified as being incorrect.
  • the at least one monitoring parameter can be an outlier distance, an integral, an area between the measurement signal lying outside the envelope curve and the closest envelope curve, an integral of the measurement signal over time, a mean square deviation of the measurement signal from the mean value curve, or an outlier frequency.
  • the outlier distance can be defined as the (maximum) distance between a measurement value of a measurement signal recorded during a processing step, which lies outside the envelope curve, and the nearest envelope curve.
  • the integral can be a time integral or an integral over a number of measured values of the measurement signal.
  • the at least one monitoring parameter can also be an area enclosed by the measurement signal and a reference value. The at least one monitoring parameter can therefore relate to the mean value curve and / or the envelope curves.
  • the reference value can be a given constant value, for example zero, or it can correspond to the mean value curve.
  • the value of the monitoring parameter can be determined for each processing step.
  • a process change condition is met, based on the measurement signal from at least one executed processing step.
  • the determination of whether a process change condition is met can take place after each processing step that has been carried out or regularly after a certain number of processing steps that have been carried out. If it is determined that the process change condition is met, a change is made from the monitoring phase to the setting phase in order to redetermine the limit value for the at least one monitoring parameter and / or the mean value curve and / or the envelope curves.
  • the determination of whether a process change condition is met can be based on a measurement signal from a single measured variable during a single executed processing step, or based on recorded measurement signals from a single measured variable during a plurality of executed processing steps, or based on detected measurement signals from a plurality of measured variables take place during a plurality of executed processing steps.
  • the process change condition can in particular be met when a predetermined maximum value for an outlier frequency is exceeded.
  • the outlier frequency can be defined as a number of measured values of a measurement signal recorded during a processing step that lie outside the envelope curves for the measurement signal, based on a total number of measured values of the measurement signal recorded during the processing step. nals. This is the case, for example, if the signal-to-noise ratio of the measurement signal recorded changes, if a workpiece to be processed is dirty, or if a batch change of the workpieces to be processed was carried out. These circumstances can be referred to as "process changes" and can lead to the measurement signals or the measurement signal progressions of one or more measured variables changing.
  • a mean value and / or median of the measured values can change, or a variability, ie a statistical scatter parameter, of the measured values can change.
  • the specified maximum value for the outlier frequency can be, for example, in the range of 10-100%, preferably in the range of 50-90%.
  • the limit value of the at least one monitoring parameter can be adapted in the monitoring phase.
  • the adjustment of the limit value can take place based on the measurement signals recorded for the preceding processing steps.
  • the limit value can be selected to be smaller or larger or a limit value range narrower or wider.
  • the adjustment of the limit value for the at least one monitoring parameter can take place cyclically, for example after a predetermined number of processing steps or a predetermined time interval.
  • the limit value for the at least one monitoring parameter can be adjusted if a predetermined number of successive processing steps are recognized as faulty, or if a maximum error rate is exceeded.
  • An error rate can be defined as a number of processing steps in which the limit value of the at least one monitoring parameter is exceeded, based on a given total number of processing steps.
  • the error rate can be specified, for example, in percent (i.e. based on 100 processing steps) or in per mille (i.e. based on 1000 processing steps).
  • the maximum error rate can be between 0.1% and 100%.
  • the specified number of consecutive incorrect processing steps can be between 3 and 1000, preferably between 5 and 10.
  • Adapting the limit value for the at least one monitoring parameter can include reducing the limit value or increasing the limit value. Decreasing the limit value may include decreasing an amount of the limit value, and that Increasing may include increasing an amount of the limit value.
  • the adjustment of the limit value for the at least one monitoring parameter can take place based on measurement signals from a predetermined number of preceding processing steps. For example, the limit value for the at least one monitoring parameter can be adjusted based on the measurement signals of the measured variable recorded during the last n processing steps performed, where n is a natural number. For example, based on the measurement signals recorded during the last n processing steps carried out, a trend, a gradient or a mean value or a median of the measured variable can be calculated.
  • the adaptation of the limit value can be, for example, a relative or an absolute adaptation of the limit value.
  • the adjustment can include deciding whether the laser machining process is stable or unstable.
  • the adapting can further comprise adapting the limit value based on the decision. When adjusting limit values for monitoring parameters, it can therefore be taken into account whether the laser machining process is stable or unstable.
  • a laser processing system for processing a workpiece by means of a laser beam is specified, which is configured to carry out the above method.
  • FIG. 1 shows a flow chart of a method for monitoring a laser machining process for machining workpieces according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 shows a flowchart of a setting phase of a method according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 shows a flow diagram of a monitoring phase of a method according to an embodiment of the present disclosure
  • 4A shows a schematic illustration of a mean value curve and of envelope curves which are established by a method according to an embodiment of the present disclosure
  • 4B shows a measurement signal detected during a processing step for a measured variable and an illustration of monitoring parameters according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 shows a flow diagram of a method for monitoring a laser machining process according to an embodiment of the present disclosure.
  • the laser machining process can include, for example, a laser cutting and / or a laser welding process.
  • the method of monitoring is carried out during the laser machining process.
  • a plurality of repetitive machining steps are carried out one after the other.
  • One processing step per workpiece or several processing steps per workpiece can be carried out here.
  • the method comprises a setting phase 101 and a monitoring phase 102, the repetitive processing steps being carried out continuously both in the setting phase and in the monitoring phase.
  • a predetermined setting interval or after a predetermined number of processing steps carried out during the setting phase 101 it is possible to switch from the setting phase 101 to the monitoring phase 102 (arrow 103).
  • a change can be made from the monitoring phase 102 to the setting phase 101 if a process change condition is met (arrow 104), as described below.
  • a signal curve or a measurement signal of at least one measured variable is recorded or recorded during each processing step.
  • the measured variable is continuously recorded or measured during the machining of workpieces in order to of the measurement signal.
  • the measurement signals of the measured variables are then assessed for each processing step.
  • the measured variable can be a temperature, a wavelength range of the process emissions, an intensity of a plasma radiation resulting from the processing, the intensity of process emissions in the infrared spectral range of light, such as temperature radiation, the intensity of process emissions in the visible spectral range of light or the Intensity of a backscattered or reflected part of the laser processing beam act.
  • the measurement signal can include a plurality of measurement points or measurement values that are assigned to different times of the processing step. In other words, the measurement signal is a set of these measurement values recorded over the duration of a processing step. In general, one measurement signal per measurement variable is recorded in each processing step.
  • FIG. 2 shows a flow diagram of a setting phase of a method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the setting phase 101 comprises the determination of a mean value curve (step 201) and the determination of envelope curves (step 202) for each measured variable.
  • the determination of the mean value curve is based on the measurement signals recorded for the respective measured variable during the setting phase 101 in a plurality of processing steps, which is described below with reference to FIGS. 4A and 4B.
  • the envelope curves are then determined using the mean value curve.
  • the method further comprises the definition of a limit value for each monitoring parameter (step 203).
  • a measurement signal can be recorded for one or more measurement variables for each processing step carried out.
  • One or more monitoring parameters are defined for each of these measured variables.
  • a limit value for each monitoring parameter is established in the setting phase 101.
  • the respective limit value can be established based on the mean value curve and / or based on the envelope curves. If the previously defined limit value of a specified monitoring parameter is exceeded in the monitoring phase, the corresponding processing step is assessed as faulty.
  • FIG 3 shows a flow diagram of a monitoring phase 102 of a method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the aim of the monitoring phase is the automatic detection of changes to the welding process (process change) and the adaptation of the monitoring.
  • the monitoring in the monitoring phase takes place in a parameterized manner on the basis of predetermined monitoring parameters which are each defined as a function of one or more measured variables.
  • the monitoring phase 102 comprises the determination of a value for each monitoring parameter for a processing step carried out during the monitoring phase 102 (step 301).
  • the monitoring parameter value is determined based on the measurement signal of the at least one measured variable, on which the monitoring parameter is dependent, recorded during the processing step.
  • the monitoring parameter value determined for the processing step is then compared with the limit value for this monitoring parameter established in the setting phase 101 or monitoring phase 102 (step 302). The comparison is used to identify an incorrect processing step.
  • a processing step is recognized or marked as faulty if the determined monitoring parameter value exceeds the corresponding limit value.
  • An error is then preferably output.
  • the error can, for example, be output or displayed to a user of the laser machining process, or it can be stored in an error memory.
  • the workpiece that was processed in the processing step can be marked as “bad” or “faulty”.
  • a process change condition is met.
  • the determination of whether a process change condition is met can for example be based on acquired measurement signals from a single measured variable during a plurality of executed processing steps or based on recorded measurement signals from a plurality of measured variables during a single processing step or based on recorded measurement signals take place from a plurality of measured variables during a plurality of processing steps carried out.
  • Changes to the laser machining process include, for example, changes to the material of the workpieces to be machined, changes in the degree of contamination of the workpieces to be machined, the adjustment of the laser power, a batch change of the workpieces to be machined, etc. Changes in the measurement signals of the individual measured variables result. Detection of a process change therefore leads, according to the invention, to the setting phase being carried out again in order to re-determine at least one of the envelope curves, the mean value curve and the limit values for the monitoring parameters.
  • the process change condition can be met, for example, if an outlier frequency exceeds a predetermined value.
  • An outlier is defined here as a measured value of the measurement signal that lies outside the envelope curves. For example, the monitoring phase changes back to the setting phase if more than 80% of the measurement signal is outside the envelope curve.
  • a laser machining process can run with varying degrees of stability.
  • the limit values can preferably be set or adapted regularly depending on whether the laser machining process is going through a stable or an unstable phase.
  • the error conditions in particular the limit values for the monitoring parameters, can be set tighter or stricter, whereas in an unstable laser machining process, the error conditions can be set wider or more generous or more tolerant.
  • This automatic adaptation of a limit value for a monitoring parameter can take place based on the values of the monitoring parameter determined for several preceding processing steps. For example, the limit value can be reduced if the monitoring parameter values of the last ten processing steps, for example, were less than e.g. 80% of the limit value.
  • the adjustment of the limit values in the monitoring phase can be triggered after a specified number of processing steps, for example after 10 processing steps. This can also be referred to as cyclical adjustment.
  • the adjustment of the limit values in the monitoring phase can be triggered if a specified number of subsequent errors is exceeded, i.e. a specified number of consecutive processing steps that are assessed as faulty, or if a specified error rate is exceeded, e.g. if more than 1% of the processing steps carried out are rated as faulty.
  • FIG. 4A shows a schematic illustration of a mean value curve and envelope curves that have been established by a method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the diagram contains several measurement signals of a measurement variable (dashed lines), which were each recorded in a processing step during the setting phase 101. The measurement signals are therefore recorded for similar processing steps carried out one after the other in the setting phase and are superimposed in the diagram. The duration of a processing step is marked with tB.
  • a mean value curve 401, as well as an upper envelope curve 402 and a lower envelope curve 403 for the measured variable are determined based on these measurement signals.
  • the determination is based on statistical methods, for example a box-plot analysis, a mean value calculation, etc.
  • the envelope curves 402 and 403 can be at the same distance from the mean value curve 401, but are not limited thereto. As shown in FIG. 4A, the distance between the envelopes 402 was determined in such a way that all measurement signals lie within the corridor or window formed by the upper envelope 402 and lower envelope 403.
  • the envelope curves 402 and 403 can be determined directly based on the measurement signals for the respective measurement variable.
  • the envelopes 402 and 403 are defined based on the mean value curve 401, for example the upper and lower envelope curve can be determined by a deviation of + 20% or -20% from the mean value curve 401.
  • FIG. 4B shows a measurement signal 501 that has been recorded during a processing step in the monitoring phase for a measured variable, and illustrates several monitoring parameters according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4B also shows the mean value curve 401 established during the setting phase and the envelope curves 402 and 403.
  • the monitoring parameters include, for example, an outlier distance.
  • an outlier here denotes a measured value that lies outside the envelope curves 402, 403.
  • the outlier distance is correspondingly defined as the distance between a measured value of the measurement signal 501, which lies outside the envelope curves 402, 403, and the closest envelope curve 402, 403.
  • the measurement signal 501 has two areas 502a, 502b , in which the measurement signal 501 lies outside the envelope curves 402, 403, ie outside the window or corridor defined by the envelope curves 402, 403.
  • the outlier distance can be used as the maximum distance 503 of a measured value of the measurement signal nals 501, which lies outside the envelopes 402, 403, and the closest envelope 402, 403 be defined.
  • the monitoring parameters can furthermore include an area or the integral of the area 502b of the measurement signal 501 outside the envelope curves 402, 403, which area belongs to the outlier distance.
  • the integral can be an integral over that particular range of the measurement signal 501 that lies outside the envelope curves 402, 403 and includes the outlier measured value.
  • the area or the integral can be a sum of amounts of several areas or an integral over areas 502a, 502b of the measurement signal 501 outside the envelope curves 402, 403. In the measurement signal 501 shown in FIG. 4B, the measurement values in the areas 502a, 502b lie outside the envelope curves 402, 403. These areas 502a, 502b are each assigned an area or integral according to the definition mentioned above (hatched areas).
  • the area or the integral can also be the area or the integral which corresponds to the area 502b with the maximum outlier distance 503. In the case of the measurement signal 501 shown in FIG. 4B, this corresponds to the area which is assigned to the area 502b, since this area contains the measured value with the maximum outlier distance 503.
  • the monitoring parameters can also include an integral of the measurement signal 501 over the duration tB of the processing step.
  • the integral of the measurement signal 501 can be, for example, an integral over the time of a distance 505 between the measurement signal 501 and a reference value 504.
  • the reference value 504 can be a constant value, including zero, but it is not limited thereto.
  • monitoring parameters can be automatically reset or adjusted according to the process stability.
  • the monitoring parameters can be automatically reset, in particular after major process changes have been identified, by changing from the monitoring phase back to the setting phase.
  • limit values of monitoring parameters in the monitoring phase can be adapted to minor process changes or changes in process stability, i.e. based on whether a processing step in the laser processing process is more stable or unstable than in previous processing steps. This makes manual intervention and adjustment of the monitoring parameters superfluous and the laser machining process can take place continuously in a sequence of several setting phases and monitoring phases.

Abstract

Ein Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses zum Bearbeiten von Werkstücken umfasst die Schritte: für eine Mehrzahl von Bearbeitungsschritten, Erfassen eines Messsignals für zumindest eine Messgröße während eines Bearbeitungsschritts; in einer Einstellphase, Festlegen jeweils eines Grenzwerts für zumindest einen Überwachungsparameter basierend auf den während der Einstellphase erfassten Messsignalen; und in einer Überwachungsphase, Ermitteln eines Überwachungsparameter-Werts für jeden Bearbeitungsschritt basierend auf dem Messsignal des Bearbeitungsschritts, Vergleichen des ermittelten Überwachungsparameter-Werts mit dem Grenzwert zur Erkennung eines fehlerhaften Bearbeitungsschritts, und Ermitteln, ob eine Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist, basierend auf dem Messsignal von zumindest einem Bearbeitungsschritt, wobei nach einem vorgegebenen Einstellzeitintervall oder nach einer vorgegebenen Anzahl von während der Einstellphase ausgeführten Bearbeitungsschritten von der Einstellphase zur Überwachungsphase gewechselt wird, und wobei von der Überwachungsphase in die Einstellphase zurück gewechselt wird, wenn die Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist.

Description

Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses von Werkstücken
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Laserbear beitungsprozesses zur Bearbeitung von Werkstücken. Das Verfahren kann insbesondere ein Verfahren zum automatischen Einstellen von Überwachungsparametern und/oder zum automatischen Erkennen von Prozessänderungen umfassen.
Hintergrund
In einem Laserbearbeitungssystem zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laser strahls wird der von einer Laserlichtquelle oder einem Ende einer Laserleitfaser austretende Laserstrahl mit Hilfe einer Strahlführungs- und Fokussieroptik auf das zu bearbeitende Werkstück fokussiert oder gebündelt. Die Bearbeitung kann beispielsweise ein Laserschnei den, -löten oder -schweißen umfassen. Das Laserbearbeitungssystem kann auch als „Laser bearbeitungsanlage“ oder kurz „Anlage“ bezeichnet werden. Das Laserbearbeitungssystem kann eine Laserbearbeitungsvorrichtung, beispielsweise einen Laserbearbeitungskopf, etwa einen Laser schneidkopf oder einen Laserschweißkopf, umfassen. Insbesondere beim Laser schweißen oder -löten eines Werkstücks ist es wichtig, den Schweiß- bzw. Lötprozess kon tinuierlich zu überwachen, um die Qualität der Bearbeitung zu sichern. Dies schließt die Erkennung von Bearbeitungsfehlern ein.
Die kontinuierliche Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses erfolgt typischerweise in Echtzeit während der Durchführung des Laserbearbeitungsprozesses, und wird daher auch als Online-Prozessüberwachung oder In-Line-Prozessüberwachung bezeichnet. Bei der Überwachung werden Messsignale verschiedener Messgrößen des Laserbearbeitungspro zesses erfasst und beurteilt, etwa die Intensität einer Prozessstrahlung bzw. -emission.
Anschließend erfolgt eine Beurteilung, bei der das Messsignal dahingehend überprüft wird, ob gewisse Fehlerbedingungen oder Fehlerkriterien erfüllt sind. Wenn ein oder mehrere Messsignale während eines Bearbeitungsschrittes, der die Bearbeitung eines Werkstücks oder die Bearbeitung eines Teils oder Bereichs des Werkstücks umfassen kann, zuvor fest gelegte Fehlerbedingungen erfüllen, wird ein Fehler ausgegeben. Je nachdem, ob ein Bear beitungsfehler aufgetreten ist, kann ein entsprechendes bearbeitetes Werkstück als „gut“ oder „Gutteil“ (d.h. geeignet für die Weiterverarbeitung oder den Verkauf) oder als „schlecht“ oder „Schlechtteil“ (d.h. als Ausschuss) gekennzeichnet werden. Die Beurteilung der Messsignale ist typischerweise komplex, da der Verlauf der Messgrö ßen stark von den verwendeten Materialien, der eingestellten Laserleistung, der Bearbei tungsgeschwindigkeit, dem Verschmutzungsgrad der Werkstücke und vielem mehr abhängt. Die Einstellung und Anpassung der Fehlerbedingungen ist sehr aufwändig und muss bei Änderungen des Laserbearbeitungsprozesses neu vorgenommen werden. Ferner erfolgt die Einstellung und Anpassung der Fehlerbedingungen typischerweise per Hand.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses zur Bearbeitung von Werkstücken anzugeben, bei dem Überwachungsparameter automatisch eingestellt werden. Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungs prozesses zum Bearbeiten von Werkstücken anzugeben, bei dem Prozessänderungen au tomatisch erkannt werden, um die Überwachungsparameter neu einzustellen. Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbei tungsprozesses zum Bearbeiten von Werkstücken anzugeben, bei dem Eingriffe durch Bedienpersonal vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere von me tallischen Werkstücken, angegeben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Für eine Mehrzahl von Bearbeitungsschritten wird ein Messsignal für zumindest eine Messgröße während eines Bearbeitungsschritts erfasst. In einer Einstellphase wird jeweils ein Grenz wert für zumindest einen Überwachungsparameter basierend auf den während der Einstell phase erfassten Messsignalen festgelegt. In einer Überwachungsphase wird ein Wert des Überwachungsparameters für jeden Bearbeitungsschritt basierend auf dem Messsignal des Bearbeitungsschritts ermittelt, der ermittelte Wert des Überwachungsparameters wird mit dem Grenzwert zur Erkennung eines fehlerhaften Bearbeitungsschritts verglichen, und ba sierend auf dem Messsignal von zumindest einem Bearbeitungsschritt wird ermittelt, ob eine Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist. Hierbei wird von der Einstellphase zur Über wachungsphase nach einem vorgegebenen (ersten) Einstellzeitintervall oder nach einer vor gegebenen (ersten) Anzahl von während der Einstellphase ausgeführten Bearbeitungsschrit- ten gewechselt, und von der Überwachungsphase zurück in die Einstellphase wird gewech selt, wenn die Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist.
Mit anderen Worten ist in der Einstellphase eine Bewertung des Prozesses („gut“ oder „schlecht“) vorzugsweise nicht aktiv. In der Überwachungsphase wird ermittelt, ob eine Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist. Ist dies der Fall, so wird wieder zurück in die Ein stellphase gewechselt. Vorzugsweise bleibt das System in der Überwachungsphase, bis die Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist. Mit anderen Worten bleibt das System bei einem stabilen Prozess (die Prozessänderungs-Bedingung ist nicht erfüllt) vorzugsweise in der Überwachungsphase (sogenannte „zyklische Phase“). Alternativ kann das System bei einem stabilen Prozess, in dem die Prozessänderungs-Bedingung nicht erfüllt ist, nach einem vor gegebenen (zweiten) Einstellzeitintervall oder nach einer vorgegebenen (zweiten) Anzahl von während der Überwachungsphase ausgeführten Bearbeitungsschritten zurück in die Einstellphase wechseln.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung wird ein Laserbearbeitungsprozess mit mehreren gleichartigen oder sich wiederholenden Bearbeitungsschritten eingeteilt in zwei Phasen, nämlich in eine Einstellphase, in der mindestens ein Grenzwert für einen Überwachungsparameter festgelegt wird, und in eine Überwachungsphase, in der mindes tens ein Bearbeitungsschritt basierend auf einem für diesen Bearbeitungsschritt ermittelten Wert des Überwachungsparameters überwacht wird. Eine Überwachung des Laserbearbei tungsprozesses erfolgt lediglich während der Überwachungsphase. Zwischen beiden Phasen kann nach bestimmten Kriterien hin und her gewechselt werden. Durch das angegebene Verfahren kann eine Prozessänderung des Laserbearbeitungsprozesses automatisch erkannt werden und es kann automatisch in die Einstellphase zurück gewechselt werden, um die Grenzwerte für die Überwachungsparameter basierend auf dem veränderten Laserbearbei tungsprozess automatisch anzupassen.
Der Laserbearbeitungsprozess kann eine Mehrzahl von sich wiederholenden und/oder gleichartigen und/oder vergleichbaren Bearbeitungsschritten umfassen. Die Bearbei tung eines Werkstücks kann einen oder mehrere Bearbeitungsschritte umfassen. Mit anderen Worten kann ein Bearbeitungsschritt die Bearbeitung eines Werkstücks oder die Bearbeitung eines Teils oder Bereichs des Werkstücks umfassen. Insbesondere kann ein Bearbeitungsschritt einem Schweißpunkt oder einer Schweißnaht entspre chen. Jedes Messsignal wiederum entspricht einem Bearbeitungsschritt. Die Messsigna le können Messwerte umfassen, die eine reelle Zahl sind. Sowohl während der Einstellphase als auch während der Überwachungsphase kann während der einzelnen Bearbeitungsschritte jeweils zumindest eine Messgröße erfasst werden. Das Erfassen der Messgröße kann das Erfassen eines Messignals oder eines Messignalverlaufs der zumindest einen Messgröße während eines Bearbeitungsschritts umfassen, d.h. vor zugsweise während eines jeden Bearbeitungsschritts, oder während eines jeden N-ten Bear beitungsschritts, z.B. während eines jeden zweiten Bearbeitungsschritts oder jeden dritten Bearbeitungsschritts etc.. Jedes Messsignal kann eine Mehrzahl von Messwerten umfassen, die jeweils einem Zeitpunkt des jeweiligen Bearbeitungsschritts zugeordnet sind.
Die zumindest eine Messgröße kann eine Temperatur, eine Intensität eines vom Werkstück reflektierten Laserlichts, eine Intensität erzeugter Plasmastrahlung, eine Intensität von durch den Laserbearbeitungsprozess erzeugtem Licht im sichtbaren Spektralbereich und/oder eine Intensität von durch den Laserbearbeitungsprozess erzeugtem Licht im infraroten Spektral bereich sein.
In der Einstellphase wird zumindest ein Grenzwert für zumindest einen Überwachungspa rameter festgelegt. Der Überwachungsparameter kann auf lediglich einer Messgröße basie ren oder auf mehreren Messgrößen. Die Festlegung oder Bestimmung des zumindest einen Grenzwerts erfolgt basierend auf den Messsignalen, die während der in der Einstellphase ausgeführten Bearbeitungsschritte für die Messgröße erfasst wurden, auf der der Überwa chungsparameter basiert. Das Festlegen erfolgt beispielsweise basierend auf den Verläufen der erfassten Messsignale und anhand von geeigneten statistischen Methoden, z.B. einer Box-Plot-Analyse. Der Grenzwert kann einen Wertebereich definieren. Vorzugsweise um fasst der Grenzwert für den zumindest einen Überwachungsparameter einen oberen Grenz wert und/oder einen unteren Grenzwert und/oder einen Grenzwertbereich mit einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert. Der Grenzwert kann eine positive reelle Zahl sein. Das Festlegen kann auch als „Einlernen“ oder „Teaching“ bezeichnet werden.
In der Einstellphase kann beispielsweise eine Mittelwertkurve für die Messgröße basierend auf den für die Messgröße während der Einstellphase erfassten Messsignalen bestimmt wer den. Ferner können Hüllkurven (sogenannte „Referenzkurven“ oder kurz „Referenzen“) für die Messgröße basierend auf der Mittelwertkurve bestimmt werden. Die Hüllkurven können eine obere Hüllkurve und eine untere Hüllkurve umfassen, wobei die Mittelwertkurve zwi schen der oberen Hüllkurve und der unteren Hüllkurve liegt. Die Mittelwertkurve und/oder die Hüllkurven können mithilfe statistischer Methoden, z.B. einer Box-Plot-Analyse, be stimmt werden. Die Mittelwertkurve kann Mittelwerte und/oder Median-Werte der für die Messgröße während der Einstellphase erfassten Messsignale umfassen. Beispielsweise kön- nen die für die Messgröße während der Einstellphase erfassten Messsignale übereinanderge- legt werden, sodass die Messsignale der Bearbeitungsschritte zu gleichen Bearbeitungszeit punkten miteinander verrechnet werden können.
In der Einstellphase kann der jeweilige Grenzwert für den zumindest einen Überwachungs parameter basierend auf der für die Messgröße bestimmten Mittelwertkurve und/oder auf den für die Messgröße bestimmten Hüllkurven festgelegt werden.
Die obere Hüllkurve kann insbesondere so festgelegt werden, dass sie einen vorgegebenen ersten Abstand zur Mittelwertkurve aufweist, und die untere Hüllkurve kann so festgelegt werden, dass sie einen vorgegebenen zweiten Abstand zur Mittelwertkurve aufweist. Der erste Abstand und der zweite Abstand können betragsmäßig gleich oder unterschiedlich sein.
Die Mittelwertkurve und die Hüllkurven können so festgelegt werden, dass sie innerhalb eines vorgegebenen Zulässigkeitsbereichs für die jeweilige Messgröße liegen. Der Zulässig keitsbereich einer Messgröße kann vorgegeben sein, beispielsweise von einem Benutzer des Laserbearbeitungsverfahrens oder eines Laserbearbeitungssystems. Der Zulässigkeitsbe reich einer Messgröße kann einen Bereich für die jeweilige Messgröße festlegen, den ein Messsignal der Messgröße während der Bearbeitung eines Werkstücks durch den Laserbe arbeitungsprozess nicht verlassen darf. Verlässt das Messsignal den Zulässigkeitsbereich dennoch, kann der Laserbearbeitungsprozess abgebrochen oder beendet werden.
Ein Wechsel von der Einstellphase in die Überwachungsphase kann entweder nach einem vorgegebenen Einstellzeitintervall oder nach einer vorgegebenen Anzahl von bearbeiteten Werkstücken oder nach einer vorgegebenen Anzahl von Bearbeitungsschritten, insbesonde re gleichartigen Bearbeitungsschritten, erfolgen.
In der Überwachungsphase werden die Bearbeitungsschritte überwacht, um einen fehlerhaf ten Bearbeitungsschritt zu erkennen. Die Überwachung kann durch Ermitteln eines Über wachungsparameter-Werts für jeden ausgeführten Bearbeitungsschritt basierend auf dem Messsignal dieses Bearbeitungsschritts erfolgen. Der ermittelte Überwachungsparameter- Wert wird vorzugsweise mit dem entsprechenden festgelegten Grenzwert verglichen, um zu erkennen, ob der ausgeführte Bearbeitungsschritt fehlerhaft ist. Ein Bearbeitungsschritt kann beispielsweise als fehlerhaft erkannt werden, wenn der ermittelte Überwachungspara meter-Wert den entsprechenden Grenzwert überschreitet. Das Verfahren kann ferner das Ausgeben eines Fehlers, wenn ein Bearbeitungsschritt als fehlerhaft erkannt ist, umfassen. Der zumindest eine Überwachungsparameter kann einen Ausreißerabstand, ein Integral, eine Fläche zwischen dem außerhalb der Hüllkurven liegenden Messsignals und der nächst- liegenden Hüllkurve, ein Integral des Messsignals über die Zeit, eine mittlere quadratische Abweichung des Messsignals von der Mittelwertkurve, oder eine Ausreißerhäufigkeit sein. Der Ausreißerabstand kann definiert sein als (maximaler) Abstand zwischen einem Mess wert eines während eines Bearbeitungsschritts erfassten Messsignals, der außerhalb der Hüllkurven liegt, und der nächstliegenden Hüllkurve. Das Integral kann ein zeitliches Integ ral oder ein Integral über eine Anzahl von Messwerten des Messsignals sein. Der zumindest eine Überwachungsparameter kann auch eine von dem Messsignal und einem Referenzwert eingeschlossene Fläche sein. Der zumindest eine Überwachungsparameter kann sich also auf die Mittelwertkurve und/oder die Hüllkurven beziehen. Der Referenzwert kann ein vor gegebener konstanter Wert sein, beispielsweise Null, oder der Mittelwertkurve entsprechen. Der Wert des Überwachungsparameters kann jeweils für einen Bearbeitungsschritt ermittelt werden.
Zudem wird in der Überwachungsphase ermittelt, ob eine Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist, basierend auf dem Messsignal von zumindest einem ausgeführten Bearbeitungs schritt. Die Ermittlung, ob eine Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist, kann nach jedem ausgeführten Bearbeitungsschritt oder regelmäßig nach einer bestimmten Anzahl von ausge führten Bearbeitungsschritten erfolgen. Wenn ermittelt wird, dass die Prozessänderungs- Bedingung erfüllt ist, wird von der Überwachungsphase in die Einstellphase zurück ge wechselt, um den Grenzwert für den zumindest einen Überwachungsparameter und/oder die Mittelwertkurve und/oder die Hüllkurven neu zu bestimmen.
Das Ermitteln, ob eine Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist, kann basierend auf einem Messsignal von einer einzelnen Messgröße während eines einzelnen ausgeführten Bearbei tungsschritts, oder basierend auf erfassten Messsignalen von einer einzelnen Messgröße während einer Mehrzahl von ausgeführten Bearbeitungsschritten, oder basierend auf erfass ten Messsignalen von einer Mehrzahl von Messgrößen während einer Mehrzahl von ausge führten Bearbeitungsschritten erfolgen.
Die Prozessänderungs-Bedingung kann insbesondere erfüllt sein, wenn ein vorgegebener Maximalwert für eine Ausreißerhäufigkeit überschritten ist. Die Ausreißerhäufigkeit kann definiert sein als eine Anzahl von Messwerten eines während eines Bearbeitungsschritts erfassten Messsignals, die außerhalb der Hüllkurven für das Messsignal liegen, bezogen auf eine Gesamtzahl von Messwerten des während des Bearbeitungsschritts erfassten Messsig- nals. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn sich das Signal -Rausch- Verhältnis des er fassten Messsignals verändert, wenn ein zu bearbeitendes Werkstück schmutzig ist, oder wenn ein Chargenwechsel der zu bearbeitenden Werkstücke vorgenommen wur de. Diese Umstände können als „Prozessänderung“ bezeichnet werden und können dazu führen, dass sich die Messsignale oder die Messsignalverläufe von einem oder mehreren Messgrößen verändern. Beispielsweise kann sich ein Mittelwert und/oder Median der Messwerte verändern, oder es kann sich eine Variabilität, d.h. ein statisti scher Streuungsparameter, der Messwerte verändern. Der vorgegebene Maximalwert für die Ausreißerhäufigkeit kann beispielsweise im Bereich von 10-100%, vorzugswei se im Bereich von 50-90% liegen.
In der Überwachungsphase kann ferner der Grenzwert des zumindest einen Überwachungs parameters angepasst werden. Das Anpassen des Grenzwerts kann basierend auf den für vorausgehende Bearbeitungsschritte erfassten Messsignalen erfolgen. Mit anderen Worten kann der Grenzwert abhängig von den für vorausgehende Bearbeitungsschritte bestimmte Werte des Überwachungsparameters kleiner oder größer bzw. ein Grenzwertbereich enger oder weiter gewählt werden. Durch das Anpassen kann darauf reagiert werden, ob der überwachte Laserbearbeitungsprozess stabil oder instabil verläuft.
Das Anpassen des Grenzwerts für den zumindest einen Überwachungsparameter kann zyk lisch erfolgen, beispielsweise nach einer vorgegebenen Anzahl von Bearbeitungsschritten oder einem vorgegebenen Zeitintervall.
Das Anpassen des Grenzwerts für den zumindest einen Überwachungsparameter kann er folgen, wenn eine vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten als fehlerhaft erkannt werden, oder, wenn eine maximale Fehlerrate überschritten ist. Eine Feh lerrate kann definiert sein als eine Anzahl von Bearbeitungsschritten, bei denen der Grenz wert des zumindest einen Überwachungsparameters überschritten ist, bezogen auf eine vor gegebene Gesamtzahl von Bearbeitungsschritten. Die Fehlerrate kann beispielsweise in Pro zent (also bezogen auf 100 Bearbeitungsschritte) oder in Promille (also bezogen auf 1000 Bearbeitungsschritte) angegeben werden. Die maximale Fehlerrate kann zwischen 0,1% und 100% liegen. Die vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden fehlerhaften Bearbei tungsschritten kann zwischen 3 und 1000, vorzugsweise zwischen 5 und 10 liegen.
Das Anpassen des Grenzwerts für den zumindest einen Überwachungsparameter kann das Verkleinern des Grenzwerts oder das Vergrößern des Grenzwerts umfassen. Das Verklei nern des Grenzwerts kann das Verringern eines Betrags des Grenzwerts umfassen, und das Vergrößern kann das Erhöhen eines Betrags des Grenzwerts umfassen. Das Anpassen des Grenzwerts für den zumindest einen Überwachungsparameter kann basierend auf Messsig nalen einer vorgegebenen Anzahl von vorausgehenden Bearbeitungsschritten erfolgen. Bei spielsweise kann das Anpassen des Grenzwerts für den zumindest einen Überwachungspa rameter basierend auf den während der letzten n ausgeführten Bearbeitungsschritte erfassten Messsignalen der Messgröße erfolgen, wobei n eine natürliche Zahl ist. Beispielsweise kann basierend auf den während der letzten n ausgeführten Bearbeitungsschritte erfassten Mess signalen ein Trend, eine Steigung oder ein Mittelwert oder ein Median der Messgröße be rechnet werden. Die Anpassung des Grenzwerts kann beispielsweise eine relative oder eine absolute Anpassung des Grenzwerts sein.
Das Anpassen kann das Entscheiden, ob der Laserbearbeitungsprozess stabil oder instabil verläuft, umfassen. Das Anpassen kann ferner das Anpassen des Grenzwerts basierend auf der Entscheidung umfassen. Bei der Anpassung von Grenzwerten von Überwachungs parametern kann also berücksichtigt werden, ob der Laserbearbeitungsprozess stabil oder instabil ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Laserbearbeitungssys tem zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls angegeben, welches dazu eingerichtet ist, das vorstehende Verfahren auszuführen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren im Detail beschrieben. In den Figuren zeigt:
Fig. 1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Überwachung eines Laserbearbeitungs prozesses zum Bearbeiten von Werkstücken gemäß einer Ausführungsform der vorlie genden Offenbarung;
Fig. 2 ein Flussdiagramm einer Einstellphase eines Verfahrens gemäß einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Offenbarung;
Fig. 3 ein Flussdiagramm einer Überwachungsphase eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; Fig. 4A eine schematische Darstellung einer Mittelwertkurve und von Hüllkurven, die durch ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung festgelegt werden; und
Fig. 4B ein während eines Bearbeitungsschritts für eine Messgröße erfasstes Messsig nal und eine Veranschaulichung von Überwachungsparametern gemäß einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Offenbarung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden, sofern nichts anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Überwachung eines Laserbearbei tungsprozesses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Der Laserbearbeitungsprozess kann beispielsweise einen Laserschneid- und/oder eine Laserschweißprozess umfassen. Das Verfahren zur Überwachung wird während des Laserbearbeitungsprozesses ausgeführt. Im Laserbearbeitungsprozess werden nachei nander eine Mehrzahl von sich wiederholenden Bearbeitungsschritten ausgeführt. Hierbei kann ein Bearbeitungsschritt pro Werkstück oder mehrere Bearbeitungsschritte pro Werkstück ausgeführt werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst das Verfahren eine Einstellphase 101 und eine Überwa chungsphase 102, wobei sowohl in der Einstellphase als auch in der Überwachungs phase fortlaufend die sich wiederholenden Bearbeitungsschritte durchgeführt werden. Nach einem vorgegebenen Einstellintervall oder nach einer vorgegebenen Anzahl von während der Einstellphase 101 ausgeführten Bearbeitungs schritten kann von der Ein stellphase 101 in die Überwachungsphase 102 gewechselt werden (Pfeil 103). Von der Überwachungsphase 102 kann in die Einstellphase 101 gewechselt werden, wenn eine Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist (Pfeil 104), wie nachstehend beschrieben ist.
Sowohl in der Einstellphase 101 als auch in der Überwachungsphase 102 werden wäh rend eines jeden Bearbeitungsschritts ein Signalverlauf bzw. ein Messsignal mindes tens einer Messgröße erfasst oder aufgenommen. Dabei wird während der Bearbeitung von Werkstücken die Messgröße kontinuierlich erfasst bzw. gemessen, um ein entsprechen- des Messsignal zu erhalten. Die Messsignale der Messgrößen werden anschließend für jeden Bearbeitungsschritt beurteilt.
Bei der Messgröße kann es sich um eine Temperatur, einen Wellenlängenbereich der Prozessemissionen, eine Intensität einer durch die Bearbeitung entstehenden Plasma strahlung, die Intensität von Prozessemissionen im infraroten Spektralbereich des Lichts, wie Temperaturstrahlung, die Intensität von Prozessemissionen im sichtbaren Spektralbe reich des Lichts oder die Intensität eines zurückgestreuten oder reflektierten Teil des Laserbearbeitungsstrahls handeln.. Das Messsignal kann eine Mehrzahl von Messpunk ten oder Messwerten umfassen, die unterschiedlichen Zeitpunkten des Bearbeitungs schrittes zugeordnet sind. Mit anderen Worten ist das Messsignal eine Menge dieser über die Zeitdauer eines Bearbeitungsschritts aufgenommenen Messwerte. Im Allge meinen wird in jedem Bearbeitungsschritt ein Messsignal pro Messgröße aufgenom men.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm einer Einstellphase eines Verfahrens gemäß einer Aus führungsform der vorliegenden Offenbarung.
In Fig. 2 umfasst die Einstellphase 101 gemäß Ausführungsformen das Bestimmen einer Mittelwertkurve (Schritt 201), und das Bestimmen von Hüllkurven (Schritt 202) für jede Messgröße. Das Bestimmen der Mittelwertkurve basiert auf den für die jewei lige Messgröße während der Einstellphase 101 in einer Mehrzahl von Bearbeitungs schritten erfassten Messsignalen, was nachfolgend mit Bezug auf Fig. 4A und 4B be schrieben ist. Die Hüllkurven werden anschließend anhand der Mittelwertkurve be stimmt.
Das Verfahren umfasst in der Einstellphase 101 ferner das Festlegen eines Grenzwerts für jeden Überwachungsparameter (Schritt 203). In einem Beispiel kann pro ausge führtem Bearbeitungsschritt ein Messsignal jeweils für eine oder mehrere Messgrößen erfasst werden. Für jede dieser Messgrößen sind ein oder mehrere Überwachungspa rameter definiert. Basierend auf den Messsignalen, die während der Einstellphase 101 für eine Mehrzahl von Bearbeitungsschritten erfasst wurden, wird in der Einstellphase 101 ein Grenzwert jeden Überwachungsparameter festgelegt. Gemäß einer Ausfüh rungsform kann der jeweilige Grenzwert basierend auf der Mittelwertkurve und/oder basierend auf den Hüllkurven festgelegt werden. Wenn in der Überwachungsphase der zuvor festgelegte Grenzwert eines vorgegebenen Überwachungsparameters überschritten wird, wird der entsprechende Bearbeitungsschritt als fehlerhaft gewertet. In der Einstellpha- se findet zumindest keine Überwachung der Grenzwerte oder gar keine Prozessüberwa chung statt.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm einer Überwachungsphase 102 eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Ziel der Überwachungsphase ist das automatische Erkennen von Änderungen am Schweißprozess (Prozessänderung) und das Anpassen der Überwachung. Die Überwachung in der Überwachungsphase erfolgt parametrisiert anhand von vorgegebenen Überwachungsparametern, die jeweils abhängig von einer oder von mehreren Messgrößen definiert sind.
Die Überwachungsphase 102 umfasst das Ermitteln eines Werts für jeden Überwa chungsparameter für einen während der Überwachungsphase 102 ausgeführten Bear beitungsschritt (Schritt 301). Der Überwachungsparameter-Wert wird basierend auf dem während des Bearbeitungsschritts erfassten Messsignals der mindestens einen Messgröße, von der der Überwachungsparameter abhängig ist, ermittelt. Anschließend wird der ermittelte Überwachungsparameter-Wert für den Bearbeitungsschritt mit dem in der Einstellphase 101 oder Überwachungsphase 102 festgelegten Grenzwert für die sen Überwachungsparameter verglichen (Schritt 302). Der Vergleich dient zur Erken nung eines fehlerhaften Bearbeitungsschritts. Gemäß einer Ausführungsform wird ein Bearbeitungsschritt als fehlerhaft erkannt oder gekennzeichnet, wenn der ermittelte Überwachungsparameter-Wert den entsprechenden Grenzwert überschreitet. Vorzugs weise wird dann ein Fehler ausgegeben. Der Fehler kann beispielsweise an einen Be nutzer des Laserbearbeitungsprozesses ausgegeben oder angezeigt werden, oder kann in einem Fehlerspeicher abgespeichert werden. Zudem kann das Werkstück, welches in dem Bearbeitungsschritt bearbeitet wurde, als „schlecht“ oder „fehlerhaft“ markiert werden.
Parallel zu den Schritten 301 und 302 wird in der Überwachungsphase 102 basierend auf zumindest einem Messsignal von zumindest einem Bearbeitungsschritt, der wäh rend der Überwachungsphase ausgeführt wurde, ermittelt, ob eine Prozessänderungs- Bedingung erfüllt ist. Das Ermitteln, ob eine Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist, kann beispielsweise basierend auf erfassten Messsignalen von einer einzelnen Messgröße wäh rend einer Mehrzahl von ausgeführten Bearbeitungsschritten bzw. basierend auf erfassten Messsignalen von einer Mehrzahl von Messgrößen während eines einzelnen Bearbeitungs schritts bzw. basierend auf erfassten Messsignalen von einer Mehrzahl von Messgrößen während einer Mehrzahl von ausgeführten Bearbeitungsschritten erfolgen. Zu Änderungen des Laserbearbeitungsprozesses, oder kurz „Prozessänderungen“, zählen beispielsweise die Änderungen des Materials der zu bearbeitenden Werkstücke, die Ände rung des Verschmutzungsgrads der zu bearbeitenden Werkstücke, die Anpassung der Laser leistung, ein Chargenwechsel der zu bearbeitenden Werkstücke etc.. Dies hat eine Änderung der Messsignale der einzelnen Messgrößen zu Folge. Ein Erkennen einer Prozessänderung führt daher erfindungsgemäß zum erneuten Durchführen der Einstellphase, um zumindest eines der Hüllkurven, der Mittelwertkurve und der Grenzwerte für die Überwachungspara meter erneut zu ermitteln. Die Prozessänderungs-Bedingung kann beispielsweise erfüllt sein, wenn eine Ausreißerhäufigkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet. Ein Ausreißer ist hier definiert als ein Messwert des Messsignals, der außerhalb der Hüllkurven liegt. Bei spielsweise wird von der Überwachungsphase zurück in die Einstellphase gewechselt wenn mehr als 80% des Messsignals außerhalb der Hüllkurven liegt.
Auch ohne Prozessänderung kann ein Laserbearbeitungsprozess unterschiedlich stabil ver laufen. Vorzugsweise können die Grenzwerte regelmäßig abhängig davon eingestellt oder angepasst werden, ob der Laserbearbeitungsprozess eine stabile oder eine instabile Phase durchläuft. Bei einem stabil verlaufenden Laserbearbeitungsprozess können die Fehlerbe dingungen, insbesondere die Grenzwerte für die Überwachungsparameter, enger oder stren ger eingestellt werden, bei einem instabil verlaufenden Laserbearbeitungsprozess hingegen können die Fehlerbedingungen weiter oder großzügiger bzw. toleranter eingestellt werden. Diese automatische Anpassung eines Grenzwerts für einen Überwachungsparameter kann basierend auf den für mehrere vorausgehende Bearbeitungsschritte ermittelten Werten des Überwachungsparameters erfolgen. Beispielsweise kann der Grenzwert verkleinert werden, wenn die Überwachungsparameter-Werte der letzten z.B. zehn Bearbeitungsschritte weniger als z.B. 80% des Grenzwerts betrugen. Die Anpassung der Grenzwerte in der Überwa chungsphase (d.h. ohne Anpassung der Mittelwertkurve oder der Hüllkurven) kann ausge löst werden bei einer vorgegebenen Anzahl von Bearbeitungsschritten, beispielsweise nach 10 Bearbeitungsschritten. Das kann auch als zyklische Anpassung bezeichnet werden. Dar über hinaus kann die Anpassung der Grenzwerte in der Überwachungsphase ausgelöst wer den, wenn eine vorgegebene Anzahl von Folgefehlern überschritten wird, d.h. eine vorge gebene Anzahl von aufeinanderfolgenden und als fehlerhaft bewerteten Bearbeitungsschrit ten, oder wenn eine vorgegebene Fehlerrate überschritten wird, z.B. wenn mehr als 1% der durchgeführten Bearbeitungsschritte als fehlerhaft bewertet werden.
Fig. 4A zeigt eine schematische Darstellung einer Mittelwertkurve und von Hüllkur ven, die durch ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenba rung festgelegt wurden. Wie in Fig. 4A gezeigt, enthält das Diagramm mehrere Messsignale einer Messgröße (gestrichelte Linien), die jeweils in einem Bearbeitungsschritt während der Einstell phase 101 erfasst wurden. Die Messsignale werden also für gleichartige, nacheinander in der Einstellphase ausgeführte Bearbeitungsschritte erfasst und in dem Diagramm übereinandergelegt. Die Zeitdauer eines Bearbeitungsschritts ist mit tB gekennzeich net. Gemäß einer Ausführungsform werden basierend auf diesen Messsignalen eine Mittelwertkurve 401, sowie eine obere Hüllkurve 402 und eine untere Hüllkurve 403 für die Messgröße bestimmt. Die Bestimmung erfolgt gemäß einer Ausführungsform basierend auf statistischen Methoden, beispielsweise einer Box -Plot-Analyse, einer Mittelwertberechnung etc.
Die Hüllkurven 402 und 403 können, wie in Fig. 4A gezeigt, denselben Abstand von der Mittelwertkurve 401 haben, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Wie in Fig. 4A gezeigt, wurde der Abstand der Hüllkurven 402 so bestimmt, dass alle Messsignale innerhalb des durch die obere Hüllkurve 402 und untere Hüllkurve 403 gebildeten Korridors oder Fensters liegen. Die Hüllkurven 402 und 403 können direkt basierend auf den Messsignalen für die jeweilige Messgröße festgelegt werden. Alternativ wer den die Hüllkurven 402 und 403 basierend auf der Mittelwertkurve 401 festgelegt, bei spielsweise können die obere bzw. untere Hüllkurve durch eine Abweichung von +20% bzw. -20% von der Mittelwertkurve 401 bestimmt sein.
Fig. 4B zeigt ein Messsignal 501, das während eines Bearbeitungsschritts in der Überwachungsphase für eine Messgröße erfasst worden ist, und veranschaulicht meh rere Überwachungsparameter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offen barung. Fig. 4B zeigt ferner die während der Einstellphase festgelegte Mittelwertkurve 401 und die Hüllkurven 402 und 403.
Die Überwachungsparameter umfassen beispielsweise einen Ausreißerabstand. Ein Ausreißer bezeichnet hierbei gemäß Ausführungsformen einen Messwert, der außer halb der Hüllkurven 402, 403 liegt. Der Ausreißerabstand ist entsprechend definiert als der Abstand zwischen einem Messwert des Messsignals 501, der außerhalb der Hüll kurven 402, 403 liegt, und der nächstliegenden Hüllkurve 402, 403. Wie in Fig. 4B gezeigt, weist das Messsignal 501 zwei Bereiche 502a, 502b auf, bei denen das Mess signal 501 außerhalb der Hüllkurven 402, 403, d.h. außerhalb des durch die Hüllkur ven 402, 403 definierten Fensters oder Korridors, liegt. Gemäß Ausführungsformen kann der Ausreißerabstand als maximaler Abstand 503 eines Messwerts des Messsig- nals 501, der außerhalb der Hüllkurven 402, 403 liegt, und der nächstliegenden Hüll kurve 402, 403 definiert sein.
Die Überwachungsparameter können ferner eine Fläche oder das Integral des zum Ausreißerab stand gehörigen Bereichs 502b des Messsignals 501 außerhalb der Hüll kurven 402, 403 umfassen. Bei dem Integral kann es sich um ein Integral über denje nigen Bereich des Messsignals 501, der außerhalb der Hüllkurven 402, 403 liegt und den Ausreißer-Messwert umfasst, handeln. Bei der Fläche oder dem Integral kann es sich um eine Summe von Beträgen mehrerer Flächen oder ein Integral über Bereiche 502a, 502b des Messsignals 501 außerhalb der Hüllkurven 402, 403 handeln. Bei dem in Fig. 4B gezeigten Messsignal 501 liegen die Messwerte in den Bereichen 502a, 502b außerhalb der Hüllkurven 402, 403. Diesen Bereichen 502a, 502b ist jeweils eine Fläche oder Integral gemäß der oben genannten Definition zugeordnet (schraffierte Flächen). Die Fläche oder das Integral kann auch die Fläche oder das Integral sein, welches dem Bereich 502b mit dem maximalen Ausreißerab stand 503 entspricht. Bei dem in Fig. 4B gezeigten Messsignal 501 entspricht dies der Fläche, die dem Bereich 502b zugeordnet ist, da dieser den Messwert mit dem maximalen Ausreißerabstand 503 enthält.
Die Überwachungsparameter können ferner ein Integral des Messsignals 501 über die Dauer tB des Bearbeitungsschritts umfassen. Das Integral des Messsignals 501 kann beispielsweise ein Integral über die Zeit eines Abstands 505 des Messsignals 501 von einem Referenzwert 504 sein. Wie in Fig. 4A gezeigt, kann der Referenzwert 504 ein konstanter Wert, auch gleich Null, sein, er ist darauf jedoch nicht beschränkt.
Durch das offenbarte Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses zur Bearbeitung von Werkstücken können Überwachungsparameter automatisch neu eingestellt oder entsprechend der Prozessstabilität angepasst werden. Die Überwachungsparameter können insbesondere nach dem Erkennen von größeren Prozessänderungen durch den Wechsel von der Überwachungsphase zurück in die Einstellphase automatisch neu einge stellt werden. Ferner können Grenzwerte von Überwachungsparametern in der Überwa chungsphase an kleinere Prozessänderungen bzw. an Änderungen der Prozessstabilität an gepasst werden, d.h. basierend darauf, ob ein Bearbeitungsschritt des Laserbearbeitungspro zesses stabiler oder instabiler als in vorausgehenden Bearbeitungsschritten verläuft. Dadurch wird ein manuelles Eingreifen und Anpassen der Überwachungsparameter über flüssig und der Laserbearbeitungsprozess kann fortlaufend in einer Abfolge von mehreren Einstellphasen und Überwachungsphasen erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses zur Bearbeitung von Werkstücken, das Verfahren umfassend: für eine Mehrzahl von gleichartigen Bearbeitungsschritten, Erfassen eines Messsig nals (501) für zumindest eine Messgröße während eines Bearbeitungsschritts; in einer Einstellphase (101), Festlegen (203) eines Grenzwerts für zumindest einen Überwachungsparameter basierend auf den in der Einstellphase erfassten Messsignalen; und in einer Überwachungsphase (102), Ermitteln (301) eines Überwachungsparameter- Werts für einen in der Überwachungsphase durchgeführten Bearbeitungsschritt basierend auf dem Messsignal dieses Bearbeitungsschritts, Vergleichen (302) des ermittelten Überwa chungsparameter-Werts mit dem festgelegten Grenzwert zur Erkennung eines fehlerhaften Bearbeitungsschritts, und Ermitteln (303), ob eine Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist, basierend auf dem Messsignal von zumindest einem Bearbeitungsschritt, wobei nach einem vorgegebenen Einstellzeitintervall oder nach einer vorgegebenen Anzahl von während der Einstellphase ausgeführten Bearbeitungsschritten von der Einstell phase zur Überwachungsphase gewechselt wird (103), und wobei von der Überwachungs phase in die Einstellphase zurück gewechselt wird (104), wenn die Prozessänderungs- Bedingung erfüllt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, in der Einstellphase (101), Bestim men (201) einer Mittelwertkurve (401) für die Messgröße basierend auf den für die Mess größe während der Einstellphase (101) erfassten Messsignalen, und Bestimmen (202) von Hüllkurven (402, 403) für die Messgröße basierend auf der Mittelwertkurve (401), wobei die Hüllkurven (402, 403) eine obere Hüllkurve (402) und eine untere Hüll kurve (403) umfassen, und die Mittelwertkurve (401) zwischen der oberen Hüllkurve (402) und der unteren Hüllkurve (403) liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in der Einstellphase (101) der Grenzwert für den zumindest einen Überwachungsparameter basierend auf der Mittelwertkurve (401) und/oder basierend auf den Hüllkurven (402, 403) festgelegt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (303), ob eine Prozessänderungs-Bedingung erfüllt ist, basierend auf einem in einem einzelnen Bear beitungsschritt erfassten Messsignal von einer einzelnen Messgröße, oder basierend auf in einer Mehrzahl von Bearbeitungsschritten erfassten Messsignalen von einer einzelnen Messgröße, oder basierend auf in einem einzelnen Bearbeitungsschritt erfassten Messsigna- len von einer Mehrzahl von Messgrößen, oder basierend auf in einer Mehrzahl von Bearbei tungsschritten erfassten Messsignalen von einer Mehrzahl von Messgrößen erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Prozessänderungs- Bedingung erfüllt ist, wenn ein vorgegebener Maximalwert für eine Ausreißerhäufigkeit überschritten ist, wobei die Ausreißerhäufigkeit definiert ist als eine Anzahl von Messwer ten eines während eines Bearbeitungsschritts erfassten Messsignals, die außerhalb der Hüll kurven (402, 403) für das Messsignal liegen, bezogen auf eine Gesamtzahl von Messwerten des während des Bearbeitungsschritts erfassten Messsignals.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Überwachungsparameter eines der folgenden umfasst: einen maximalen Ausreißerabstand (503), wobei der Ausreißerabstand definiert ist als maximaler Abstand zwischen einem Messwert eines während eines Bearbeitungsschritts erfassten Messsignals, der außerhalb der Hüllkurven (402, 403) liegt, und der nächstliegen- den Hüllkurve (402, 403), ein Integral über mindestens einen Bereich des Messsignals eines Bearbeitungs schritts, der außerhalb der Hüllkurven (402, 403) liegt, eine Fläche zwischen dem außerhalb der Hüllkurven (402, 403) liegenden Bereich des Messsignals eines Bearbeitungsschritts und der nächstliegenden Hüllkurve (402, 403), ein Integral des Messsignals eines Bearbeitungsschritts, eine mittlere quadratische Abweichung des Messsignals eines Bearbeitungsschritts von der Mittelwertkurve (401), und eine Ausreißerhäufigkeit.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Bearbeitungsschritt als fehlerhaft erkannt wird, wenn der ermittelte Überwachungsparameter-Wert den entspre chenden Grenzwert überschreitet.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in der Überwachungs phase (102) ferner der Grenzwert für den zumindest einen Überwachungsparameter ange passt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Anpassen des Grenzwerts für den zumindest einen Überwachungsparameter zyklisch erfolgt, nach einer vorgegebenen Anzahl von Bear beitungsschritten oder nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Anpassen des Grenzwerts für den zu mindest einen Überwachungsparameter erfolgt, wenn eine vorgegebene Anzahl von aufei nanderfolgenden Bearbeitungsschritten als fehlerhaft erkannt wurden, oder wenn eine vor gegebene Fehlerrate überschritten ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Anpassen des Grenzwerts für den zumindest einen Überwachungsparameter das Verkleinern des Grenzwerts oder das Vergrößern des Grenzwerts umfasst.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Anpassen des Grenzwerts für den zumindest einen Überwachungsparameter basierend auf für eine vorgegebene An zahl von vorausgehenden Bearbeitungsschritten jeweils ermittelten Überwachungsparame ter-Werten erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, ferner umfassend das Ausgeben eines
Fehlers, wenn ein Bearbeitungsschritt als fehlerhaft erkannt ist.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Messgröße eine der folgenden ist: eine Temperatur, eine Temperaturstrahlung und eine In- tensität von zumindest einer Prozessemission, wobei die Prozessemission insbesondere vom Werkstück reflektiertes Laserlicht, durch die Bearbeitung erzeugte Plasmastrahlung, durch die Bearbeitung erzeugtes Licht im sichtbaren Spektralbereich und durch die Bearbeitung erzeugtes Licht im infraroten Spekt ralbereich umfasst.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Laserbearbeitungs prozess ein Laserschweißprozess oder ein Laserschneidprozess ist oder einen solchen um fasst.
PCT/EP2020/077951 2019-10-16 2020-10-06 Verfahren zur überwachung eines laserbearbeitungsprozesses von werkstücken WO2021073946A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080034017.2A CN113795350B (zh) 2019-10-16 2020-10-06 用于监控工件的激光加工过程的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019127900.3A DE102019127900B3 (de) 2019-10-16 2019-10-16 Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses zur Bearbeitung von Werkstücken
DE102019127900.3 2019-10-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021073946A1 true WO2021073946A1 (de) 2021-04-22

Family

ID=72852621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/077951 WO2021073946A1 (de) 2019-10-16 2020-10-06 Verfahren zur überwachung eines laserbearbeitungsprozesses von werkstücken

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN113795350B (de)
DE (1) DE102019127900B3 (de)
WO (1) WO2021073946A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4119284A1 (de) 2021-07-12 2023-01-18 Bystronic Laser AG Kalibrierung eines qualitätsschätzers für ein laserschneidverfahren

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021109787A1 (de) * 2021-04-19 2022-10-20 Precitec Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Vergleichen von Laserbearbeitungssystemen und Verfahren zum Überwachen eines Laserbearbeitungsprozesses sowie dazugehöriges Laserbearbeitungssystem
DE102022106605A1 (de) 2022-03-22 2023-09-28 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Laserbearbeitungsverfahren und Laserbearbeitungsmaschine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19962967A1 (de) * 1999-12-24 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Überwachung von Fertigungsprozessen
DE102018105592A1 (de) * 2018-03-12 2019-09-12 Messer Cutting Systems Gmbh Verfahren zum Einstechen in ein metallisches Werkstück unter Einsatz eines Laserstrahls und Vorrichtung dafür

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5283416A (en) * 1992-06-26 1994-02-01 Trw Inc. Laser process monitoring and evaluation
DE102016100503B9 (de) * 2016-01-13 2017-07-13 Komet Group Gmbh Verfahren zum Überwachen einer Werkzeugmaschine und Steuerung
DE102017115486A1 (de) * 2017-05-30 2018-12-06 Messer Cutting Systems Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses
JP6795472B2 (ja) * 2017-08-28 2020-12-02 ファナック株式会社 機械学習装置、機械学習システム及び機械学習方法
CN108015626A (zh) * 2017-11-30 2018-05-11 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种能够自动调整监控极限的刀具状态识别方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19962967A1 (de) * 1999-12-24 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Überwachung von Fertigungsprozessen
DE102018105592A1 (de) * 2018-03-12 2019-09-12 Messer Cutting Systems Gmbh Verfahren zum Einstechen in ein metallisches Werkstück unter Einsatz eines Laserstrahls und Vorrichtung dafür

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4119284A1 (de) 2021-07-12 2023-01-18 Bystronic Laser AG Kalibrierung eines qualitätsschätzers für ein laserschneidverfahren
WO2023285018A1 (en) 2021-07-12 2023-01-19 Bystronic Laser Ag Calibration of a quality estimator for a laser cutting method

Also Published As

Publication number Publication date
CN113795350B (zh) 2024-04-02
DE102019127900B3 (de) 2021-04-01
CN113795350A (zh) 2021-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0373422B1 (de) Anordnung zum Überwachen der Güte von elektrischen Schweissungen
WO2021073946A1 (de) Verfahren zur überwachung eines laserbearbeitungsprozesses von werkstücken
DE60126390T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen des Lichtbogenschweissens
DE69818275T2 (de) Qualitätsmessung der schweissung
DE102018129441B4 (de) System zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses, Laserbearbeitungssystem sowie Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses
DE102013215362B4 (de) Verfahren, Computerprogrammprodukt und Vorrichtung zum Bestimmen einer Einschweißtiefe beim Laserschweißen
DE602005005484T2 (de) Verfahren zur Qualitätskontrolle eines Laserschweissprozesses, sowie ein dazugehöriges System und Programm
DE3121497C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Qualitätsermittlung beim Widerstandsschweißen
DE2535543C3 (de) Vorrichtung zur Feststellung von Herstellungsfehlern in einer bewegten Materialbahn
DE4321463A1 (de) Laserverfahrensüberwachung und Auswertung
DE2436110B2 (de) Vorrichtung zur Feststellung von Herstellungsfehlern in einer bewegten Materialbahn
CH615756A5 (de)
CH681077A5 (de)
CH619045A5 (de)
EP3525975A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung und zur regelung einer fokusposition eines bearbeitungsstrahls
EP0025035A1 (de) Verfahren zur feststellung und auswertung von fehlern in garnen.
DE3008914C2 (de)
DE3042484C2 (de) Verfahren zum Bestimmen der Grenzpunkte elektrophoretisch erzeugter Densitogramme
EP0670058B1 (de) Verfahren zur stellgliedidentifizierung bei der querprofil-regelung einer kontinuierlich erzeugten materialbahn
DE112020007535T5 (de) Laserbearbeitungsvorrichtung
DE19962967B4 (de) Verfahren zur Überwachung von Fertigungsprozessen
DE602004012720T2 (de) Verfahren zur Qualitätskontrolle einer industriellen Anlage und System dafür
EP0296469B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Qualitätsbestimmung an laufenden Garnen
EP2206024B1 (de) Verfahren zur überwachung der güte eines regelkreises in einem kraftwerk
AT522422A1 (de) Vorrichtung zur Herstellung einer aus wenigstens zwei Drähten zusammengeschweißten Bewehrungskonstruktion

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20790222

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 17769368

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20790222

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1