DE9403822U1 - Monitoring device for laser radiation - Google Patents
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Description
DR.-ING. CriPL'-'PHYSr'H'/STURIES**DR.-ING. CriPL'-'PHYSr'H'/STURIES**
PATENTANWÄLTEPATENT ATTORNEYS
DIPL-ING. P. EICHLERDIPL-ING. P. EICHLER
Thyssen Laser-Technik GmbH, Steinbachstr. 15, 52074 Aachen Berkenhoff & Drebes GmbH, Herborner Straße 100, 35614 AßlarThyssen Laser-Technik GmbH, Steinbachstr. 15, 52074 Aachen Berkenhoff & Drebes GmbH, Herborner Straße 100, 35614 Aßlar
Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsvorrichtung für Laserstrahlung zur Werkstückbearbeitung, mit einer Strahl führungseinrichtung, insbesondere mit einem Lichtwellenleiter, mit einer die Laserstrahlung der Strahlführungseinrichtung auf das Werkstück fokussierenden Bearbeitungsoptik, mit einer Laserlicht aus einem optisch tranparenten Bauteil auskoppelnden Meßeinrichtung, mit einer Meßsignale der Meßeinrichtung aufnehmenden Auswerteeinheit, mit einem der Laserausgangsleistung proportional wirkenden Referenzwertgeber, der die Auswerteeinheit beaufschlagt, und mit einer an die Auswerteeinheit angeschlossenen, die Laserleistung in Abhängigkeit von referenzwertbezogenen Meßwerten beeinflussenden Steuereinheit.The invention relates to a monitoring device for laser radiation for workpiece processing, with a beam guiding device, in particular with an optical waveguide, with processing optics that focus the laser radiation of the beam guiding device on the workpiece, with a measuring device that couples out laser light from an optically transparent component, with an evaluation unit that receives measurement signals from the measuring device, with a reference value transmitter that acts proportionally to the laser output power and that acts on the evaluation unit, and with a control unit that is connected to the evaluation unit and influences the laser power depending on reference value-related measured values.
Eine derartige Überwachungsvorrichtung ist aus der EP 0 507 483 Al bekannt. Das optisch transparente Bauteil ist ein Lichtwellenleiter, mit dem die von einem Laser erzeugte Laserstrahlung zur Bearbeitungsoptik weitergeleitet wird. Die Laserlicht auskoppelnde Meßeinrichtung hat zwei Detektoren, die Laserlicht am Anfang und nahe dem Ende des Lichtwellenleiters auskoppeln. Der lasernächste Detektor wird dazu herangezogen,Such a monitoring device is known from EP 0 507 483 A1. The optically transparent component is an optical waveguide, with which the laser radiation generated by a laser is transmitted to the processing optics. The laser light-outcoupling measuring device has two detectors that outcoup laser light at the beginning and near the end of the optical waveguide. The detector closest to the laser is used to
die Fehlausrichtung zwischen· dem Laserstrahl* u&d dem Kern des Lichtwellenleiters zu bestimmen und kann der Ausrichtung dienen. Mit einem Meßsignal eines der Bearbeitungsoptik nahen Detektors kann der Übertragungsverlust des Lichtwellenleiters durch Vergleich dieses Meßsignals mit dem Meßsignal des lasernahen Detektors festgestellt werden. Der Referenzwertgeber blendet einen geringen Teil der Laserstrahlung aus, so daß die Auswerteeinheit das Meßsignal des lasernahen Detektors auf die Laserausgangsleistung beziehen kann. Mit der bekannten Steuereinheit, die wie die Auswerteeinheit Bestandteil eines Rechners ist, kann die Laserleistung beeinflußt werden. Des weiteren ist die bekannte Überwachungsvorrichtung so ausgebildet, daß ein Signal zur Fokuslagenüberwachung abgegriffen werden kann. Mit Hilfe der Steuereinrichtung soll dementsprechend eine Fokusnachführung erfolgen. Bei der bekannten Überwachungsvorrichtung entfällt eine Überwachung im Bereich der Bearbeitungsoptik. Hier auftretende Strahlungsverluste werden nicht erfaßt. Solche Verluste können dadurch entstehen, daß die Frontlinse oder ein Schutzglas durch bei der Bearbeitung entstehenden Materialdampf und Materialspritzer verschmutzen. Eine solche Verschmutzung kann im Laufe des Betriebs zunehmen. Je verschmutzter das Schutzglas ist, um so mehr Laserstrahlung wird am Schutzglas absorbiert und in Wärme umgesetzt. Im Extremfall kann das Schutzglas zerstört werden. Auf jeden Fall wird durch die zunehmende Strahlungsabsorption Laserleistung für den Bearbeitungsprozeß entzogen und dadurch das Bearbeitungsergebnis nachhaltig gestört.to determine the misalignment between the laser beam and the core of the optical waveguide and can be used for alignment. With a measurement signal from a detector close to the processing optics, the transmission loss of the optical waveguide can be determined by comparing this measurement signal with the measurement signal from the detector close to the laser. The reference value transmitter blocks out a small part of the laser radiation so that the evaluation unit can relate the measurement signal from the detector close to the laser to the laser output power. The laser power can be influenced with the known control unit, which, like the evaluation unit, is part of a computer. Furthermore, the known monitoring device is designed in such a way that a signal for monitoring the focus position can be tapped. The control device is intended to be used to adjust the focus accordingly. With the known monitoring device, there is no monitoring in the area of the processing optics. Radiation losses that occur here are not recorded. Such losses can occur if the front lens or a protective glass becomes dirty due to material vapor and splashes that occur during processing. Such contamination can increase over the course of operation. The dirtier the protective glass is, the more laser radiation is absorbed by the protective glass and converted into heat. In extreme cases, the protective glass can be destroyed. In any case, the increasing radiation absorption removes laser power from the processing process, thereby permanently affecting the processing result.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen so zu verbessern, daß die gesamte Strahlführungseinrichtung vom Austritt der Laserstrahlung aus dem Laser bis einschließlich der Bearbeitungsoptik auf unerwünschte Strahlungsverluste überwacht werden kann.In contrast, the invention is based on the object of improving a monitoring device with the features mentioned above so that the entire beam guidance device from the exit of the laser radiation from the laser up to and including the processing optics can be monitored for undesirable radiation losses.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein optisch transparentes Bauteil der Bearbeitungsoptik zur Erfassung der Streustrahlung an die Meßeinrichtung angeschlossen ist, und daß die Steuereinheit die Laserstrahlung bei einem vorbestimmten Über-This task is solved by connecting an optically transparent component of the processing optics to the measuring device for detecting the scattered radiation, and by the control unit switching off the laser radiation at a predetermined threshold.
schreiten oder Unterschreiten des jeweiiigefv ReJferenzwerts für die Laserleistung abzuschalten vermag.exceeding or falling below the respective reference value for the laser power.
Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß eine Überwachung eines Bauteils der Bearbeitungsoptik durch Erfassung der Streustrahlung dieses Bauteils erfolgt. Vorzugsweise wird dasjenige optische Bauteil überwacht, welches dem Werkstück am nächsten ist, also beispielsweise ein Schutzglas, das die Fokussieroptik vor Verschmutzungen schützen soll. Der Wert der Streustrahlung des Bauteils ist bei ungeänderter Laserleistung grundsätzlich konstant. Bei einer positiven oder negativen Abweichung der gemessenen Streustrahlung besteht daher eine Störung der Strahlungsübertragung von der Laserquelle zum Werkstück und die Steuereinheit der Überwachungsvorrichtung ist daher so ausgebildet, daß sie bei Überschreiten oder bei Unterschreiten des Meßwerts um ein vorbestimmtes Maß eine Abschaltung des Lasers zu bewirken vermag bzw. zumindest eine Signalgabe. Die auszuwertenden Meßwerte werden dabei mit Referenzwerten verglichen, die von der jeweils angewendeten Laserleistung abhängen. Denn die Streustrahlung des überwachten optischen Bauelements ist von der angewendeten Laserleistung direkt abhängig.It is important for the invention that a component of the processing optics is monitored by detecting the scattered radiation of this component. Preferably, the optical component that is closest to the workpiece is monitored, for example a protective glass that is intended to protect the focusing optics from contamination. The value of the scattered radiation of the component is basically constant if the laser power remains unchanged. If the measured scattered radiation deviates positively or negatively, there is therefore a disruption in the radiation transmission from the laser source to the workpiece and the control unit of the monitoring device is therefore designed in such a way that it can switch off the laser or at least send a signal if the measured value is exceeded or undershot by a predetermined amount. The measured values to be evaluated are compared with reference values that depend on the laser power used in each case. This is because the scattered radiation of the monitored optical component is directly dependent on the laser power used.
Wenn das Meßsignal in Bezug auf den Referenzwert kleiner ist, kommt am überwachten optischen Bauteil nicht genügend Laserstrahlung an. Es besteht also eine Störung in der Strahlführungseinrichtung. Überschreitet der Meßwert den zugehörigen Referenzwert, so ist die Strahlungsabsorption im Bereich des Schutzglases wegen erfolgter Verschmutzung zu groß und das Abschalten erfolgt bei sonst intakter Strahl führungseinrichtung aus diesem anderen Grund.If the measurement signal is smaller than the reference value, not enough laser radiation reaches the optical component being monitored. There is therefore a fault in the beam guidance device. If the measurement value exceeds the corresponding reference value, then the radiation absorption in the area of the protective glass is too high due to contamination and the device is switched off for this other reason if the beam guidance device is otherwise intact.
Bei einer Störung der Übertragung der Laserstrahlung durch die Strahlführungseinrichtung wird ein Fehler häufig sehr plötzlich auftreten, z.B. durch die plötzliche Zerstörung einer Linse infolge thermischer Überlastung oder durch einen Bruch des Lichtwellenleiters. Eine Vergrößerung der Streustrahlung infolge einer Verschmutzung eines Schutzglases vollzieht sich hingegen langsam. Um nun besser zu differenzieren, ob die eine oder die andere Fehlerursache bei der Übertragung der Laserstrahlung durch die Strahlführungseinrichtung vorliegt, kannIf there is a disruption in the transmission of laser radiation through the beam guidance device, an error will often occur very suddenly, e.g. due to the sudden destruction of a lens as a result of thermal overload or due to a break in the optical fiber. An increase in scattered radiation as a result of contamination of a protective glass, on the other hand, occurs slowly. In order to better differentiate whether one or the other cause of the error is present in the transmission of laser radiation through the beam guidance device,
die Überwachungsvorrichtung*»s6*Miusg*ek)1\det yeTrd$n, daß das Abschalten des Lasers von der Steuereinheit mit einem Differenzierglied in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit des Meßwerts durchführbar ist. Mit Hilfe des Differenzierglieds kann die Überwachungsvorrichtung sehr schnell reagieren.the monitoring device*»s6*Miusg*ek)1\det yeTrd$n that the switching off of the laser can be carried out by the control unit with a differentiating element depending on the rate of change of the measured value. With the help of the differentiating element, the monitoring device can react very quickly.
Ein Fehler in der Strahlführungseinrichtung kann sich gravierend auswirken. Bricht beispielsweise ein Lichtwellenleiter, so tritt Strahlung mit hohen Leistungsdichten aus. Im Bereich der unkontrolliert freigesetzten Strahlung können Personen- und Materialschäden auftreten. Um derartige Schäden mit Sicherheit zu vermeiden, kann die Überwachungsvorrichtung so ausgebildet werden, daß für das Abschalten der Laserstrahlung ein den Laserstrahl unterbrechender mechanischer Strahlschalter vorhanden ist. Ein solcher Strahlschalter ist hinreichend schnell und unterbricht den Strahlengang unabhängig von der Steuereinrichtung des Lasers, so daß sich dort eventuell vorhandene Fehler nicht auswirken können.A fault in the beam guidance device can have serious consequences. If, for example, a fiber optic cable breaks, radiation with high power densities is emitted. In the area of uncontrolled radiation, personal injury and material damage can occur. In order to avoid such damage with certainty, the monitoring device can be designed in such a way that a mechanical beam switch is present to interrupt the laser beam when the laser radiation is switched off. Such a beam switch is sufficiently fast and interrupts the beam path independently of the laser control device, so that any errors that may exist there cannot have an effect.
Wenn die Meßeinrichtung einen Detektor hat, der direkt an einer Außenfläche des optischen Bauteils der Bearbeitungsoptik anliegt, ist für eine optimale Ausnutzung der geringen zur Verfügung stehenden Streustrahlung des überwachten optischen Bauteils gesorgt. Bei einer derartigen Ausbildung der Überwachungsvorrichtung besteht prinzipiell auch die Anwendungsmöglichkeit, Strahlführungseinrichtungen ausschließlich mit transparenten Linsen auszurüsten, die z.B. aus ZnSe bestehen. Derartige Strahlführungseinrichtungen werden z.B. für C02~Laser verwendet, deren Strahlung für Lichtwellenleiter nicht geeignet ist.If the measuring device has a detector that is directly attached to an outer surface of the optical component of the processing optics, optimal use of the small amount of scattered radiation available from the monitored optical component is ensured. With such a design of the monitoring device, it is also possible in principle to equip beam guidance devices exclusively with transparent lenses made of ZnSe, for example. Such beam guidance devices are used, for example, for CO2 lasers, whose radiation is not suitable for optical fibers.
Wenn die Anwendung eines Detektors direkt an einer Außenfläche des optischen Bauteils nicht möglich oder nicht gewünscht ist, z.B. aus Platzgründen oder wegen auftretender Wärmebelastung, kann die Überwachungsvorrichtung auch so ausgebildet werden, daß die Meßeinrichtung einen Detektor mit einer Streustrahlung des optischen Bauteils zuleitenden Glasfaser hat, die mit einem Ende direkt an einer Außenfläche dieses Bauteils anliegt.If the use of a detector directly on an outer surface of the optical component is not possible or not desired, e.g. due to space constraints or due to the occurrence of heat stress, the monitoring device can also be designed in such a way that the measuring device has a detector with a glass fiber that conducts scattered radiation from the optical component and that has one end directly on an outer surface of this component.
Um insbesondere die wer&s'CikikseJ.tig.e' Ve^sc^nutzung der Bearbeitungsoptik kontrollieren zu können, wird die Überwachungsvorrichtung so ausgestaltet, daß der Detektor oder das Glasfaserende an einer ebenen Fläche eines Schutzglases der Bearbeitungsoptik anliegt. Das Schutzglas kann zur Abgabe von Streustrahlung ohne weiteres mit einer ebenen Fläche versehen werden, die der problemlosen Anlage des Detektors oder des Glasfaserendes dient. Die geringe Streustrahlung wird dadurch optimal ausgenutzt. Wenn es darauf ankommt, auch andere Bauteile der Bearbeitungsoptik zu überwachen, kann die Überwachungsvorrichtung so ausgebildet werden, daß der Detektor oder das Glasfaserende an einer Linse der Bearbeitungsoptik anliegt. Beispielsweise kann eine Innenlinse der Bearbeitungsoptik überwacht werden. Strahlführungsstörungen infolge thermisch überlasteter Linsen sind damit auf Dauer zuverlässig zu ermitteln.In order to be able to monitor the effective use of the processing optics, the monitoring device is designed so that the detector or the end of the glass fiber rests on a flat surface of a protective glass of the processing optics. The protective glass can easily be provided with a flat surface to emit scattered radiation, which serves to easily position the detector or the end of the glass fiber. The low level of scattered radiation is thus optimally utilized. If it is important to monitor other components of the processing optics, the monitoring device can be designed so that the detector or the end of the glass fiber rests on a lens of the processing optics. For example, an inner lens of the processing optics can be monitored. Beam guidance disturbances due to thermally overloaded lenses can thus be reliably detected over the long term.
Es ist vorteilhaft, die Überwachungsvorrichtung so auszubilden, daß an die Auswerteeinheit ein Signalgeber zur in Abhängigkeit von einem Überschreiten oder einem Unterschreiten des jeweiligen referenzbezogenen Meßwerts unterschiedlich erfolgenden Signalgabe angeschlossen ist. Infolge der unterschiedlichen Signalgabe können die dieser zugrundeliegenden Fehlerzustände in der Strahlführungseinrichtung schnell erfaßt werden.It is advantageous to design the monitoring device in such a way that a signal generator is connected to the evaluation unit for the purpose of issuing different signals depending on whether the respective reference-related measured value is exceeded or not reached. As a result of the different signaling, the error states in the beam guidance device underlying these can be quickly detected.
Eine weitere Möglichkeit zur Differenzierung von Fehlerzuständen in der Strahlführungseinrichtung ergibt sich, wenn die Überwachungsvorrichtung so ausgebildet wird, daß an die Auswerteeinheit zwei Detektoren angeschlossen sind, die die Streustrahlung eines Lichtwellenleiters an dessen Ein- und Auskoppelseite messen, und daß bei unterschiedlichem Meßergebnis der beiden Detektoren eine Abschaltung und/oder eine Signalgabe erfolgt, die unabhängig von dem Meßergebnis der an die Auswerteeinheit angeschlossenen Meßeinrichtung ist. Die beiden zusätzlichen Detektoren können Übertragungsstörungen des Lichtwellenleiters sehr zuverlässig erfassen. Solche Übertragungsstörungen ergeben sich z.B. infolge übermäßiger Biegung des Lichtwellenleiters, die zu einem ungewollt großen Strahlungsverlust führt, oder durch einen Bruch des Lichtwellenleiters. Des weiteren ermöglicht diese Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung eineAnother possibility for differentiating error states in the beam guidance device arises if the monitoring device is designed in such a way that two detectors are connected to the evaluation unit, which measure the scattered radiation of an optical waveguide on its input and output sides, and that if the measurement results of the two detectors differ, a shutdown and/or a signal is sent, which is independent of the measurement result of the measuring device connected to the evaluation unit. The two additional detectors can detect transmission disturbances in the optical waveguide very reliably. Such transmission disturbances occur, for example, as a result of excessive bending of the optical waveguide, which leads to an unintentionally large loss of radiation, or due to a break in the optical waveguide. Furthermore, this design of the monitoring device enables a
: 5 F: 5 F
V:V:
Erfassung einer Zerstörung »im »ßereacn»*äer .ßteatbeitungsoptik. Wird beispielsweise das Schutzglas infolge thermischer Überlastung zerstört, so ändert sich der von der Meßeinrichtung für die Bearbeitungsoptik erfaßte Meßwert schlagartig. Eine solche schlagartige Änderung des Meßwerts könnte aber auch auf einen Bruch des Lichtwellenleiters zurückzuführen sein. Das Meßergebnis der beiden dem Lichtwellenleiter zugeordneten Detektoren läßt jedoch erkennen, daß letzterer in Ordnung ist und demgemäß ein schwerer Fehler der Bearbeitungsoptik vorliegt.Detection of damage in the processing optics. If, for example, the protective glass is destroyed as a result of thermal overload, the measured value recorded by the measuring device for the processing optics changes suddenly. Such a sudden change in the measured value could also be due to a break in the optical fiber. The measurement result of the two detectors assigned to the optical fiber, however, shows that the latter is OK and that there is therefore a serious defect in the processing optics.
Es ist vorteilhaft, die Überwachungsvorrichtung so auszugestalten, daß die Bearbeitungsoptik eine Signalübertragungsleitung von dem Detektor der Meßeinrichtung zur Auswerteeinheit hat oder in letztere integriert ist. Es ergibt sich ein entsprechender Schutz der Signalübertragungsleitung innerhalb des Gehäuses der Bearbeitungsoptik.It is advantageous to design the monitoring device in such a way that the processing optics have a signal transmission line from the detector of the measuring device to the evaluation unit or are integrated into the latter. This results in appropriate protection of the signal transmission line within the housing of the processing optics.
Des weiteren kann es von Vorteil sein, daß die Bearbeitungsoptik modular aufgebaut ist, und daß die Module elektrisch überwachte Berührungskontakte aufweisen. Es ergibt sich ein Aufbau der Bearbeitungsoptik, deren einzelne Module ausgetauscht werden können, beispielsweise zur Veränderung der Wirkung der Bearbeitungsoptik oder zu deren Reparatur. Die Überwachung der Module mittels elektrischer Berührungskontakte gestattet die Ermittlung der korrekten Modulmontage, wobei praktisch weglos wirkende Kontakte der Kameratechnik zum Einsatz kommen können.Furthermore, it can be advantageous if the processing optics are modular and that the modules have electrically monitored contact points. This results in a processing optics structure whose individual modules can be exchanged, for example to change the effect of the processing optics or to repair them. Monitoring the modules using electrical contact points allows the correct module assembly to be determined, whereby practically pathless contacts of the camera technology can be used.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:The invention is explained using embodiments shown in the drawing. It shows:
Fig.l eine schematische Darstellung zur Erläuterung prinzipieller Vorgänge im Bereich eines Schutzglases,Fig.l a schematic representation to explain basic processes in the area of a protective glass,
Fig.2 eine der Fig.l entsprechende Darstellung, jedoch mit einer abweichenden Anordnung eines Detektors, undFig.2 shows a representation corresponding to Fig.1, but with a different arrangement of a detector, and
Fig.3 eine Prinzipdarstellung einer kompletten Überwachungsvorrichtung .Fig.3 a schematic diagram of a complete monitoring device.
Aus Fig.3 ist der grundsätzliche Aufbau einer Anlage zur Bearbeitung eines Werkstücks 13 mit Laserstrahlung 12 ' ersieht-Fig.3 shows the basic structure of a system for machining a workpiece 13 with laser radiation 12'.
lieh. Ein Laser 29 erzeugt eine» Lae<ersi:TrahJ,#12t der mit einer Strahlführungseinrichtung 10 einer Bearbeitungsoptik 14 zugeleitet wird, welche die Laserstrahlung 12' fokussiert. Die Strahlführungseinrichtung 10 besteht bei CO2~Lasern üblicherweise aus Spiegel- und/oder Linsenanordnungen, wobei die transparenten Linsen z.B. aus ZnSe sind. Speziell bei Festkörperlasern, z.B. bei Nd:Yag-Lasern, kann die Strahlführungseinrichtung 10 einen Lichtwellenleiter 11 aufweisen. Ein solcher Lichtwellenleiter leitet die Laserstrahlung 12' bzw. das Laserlicht durch totale Reflektion in seinem Inneren mit nur sehr geringen Verlusten auch auf gekrümmten Bahnen, was sich für die einfache Ausbildung der Bearbeitungseinrichtung und die Relativbewegung des die Bearbeitungsoptik aufweisenden Bearbeitungskopfs sehr vorteilhaft auswirkt.A laser 29 generates a laser beam 12 ' which is guided by a beam guiding device 10 to a processing optics 14 which focuses the laser radiation 12'. In CO2 lasers, the beam guiding device 10 usually consists of mirror and/or lens arrangements, the transparent lenses being made of ZnSe, for example. In solid-state lasers, e.g. Nd:Yag lasers, the beam guiding device 10 can have an optical waveguide 11. Such an optical waveguide guides the laser radiation 12' or the laser light by total reflection in its interior with only very low losses, even on curved paths, which is very advantageous for the simple design of the processing device and the relative movement of the processing head having the processing optics.
Von dem Laser 29 ausgehend wird der Laserstrahl 12 von einer Linsenoptik 30 oder einem anderen sich im Strahlengang befindenden optischen transparenten Bauelement auf die Einkoppelseite 25 des Lichtwellenleiters 11 fokussiert, so daß sie möglichst in dessen Mitte eingekoppelt wird. Im Bereich der Auskoppelseite 26 des Lichtwellenleiters 11 wird die Strahlung divergent freigesetzt und durch eine weitere Linsenoptik 31 kollimiert. Mit einer Fokussierlinse 32 wird die Laserstrahlung 12' auf das Werkstück fokussiert. Um die Fokussierlinse 32 zu schützen, ist zwischen ihr und dem Werkstück 13 ein optisch transparentes Bauteil 15 in Gestalt eines Schutzglases angeordnet. Das Schutzglas schützt die Fokussierlinse 32 vor Verschmutzungen bei der Bearbeitung des Werkstücks 13, die durch Materialdampf und Materialspritzer entstehen können.Starting from the laser 29, the laser beam 12 is focused by a lens optic 30 or another optically transparent component located in the beam path onto the coupling side 25 of the optical waveguide 11, so that it is coupled as far as possible into the middle of the latter. In the area of the coupling side 26 of the optical waveguide 11, the radiation is released divergently and collimated by another lens optic 31. The laser radiation 12' is focused onto the workpiece using a focusing lens 32. In order to protect the focusing lens 32, an optically transparent component 15 in the form of a protective glass is arranged between it and the workpiece 13. The protective glass protects the focusing lens 32 from contamination during processing of the workpiece 13, which can be caused by material vapor and material splashes.
Aus Gründen der Anlagensicherheit muß gewährleistet werden, daß die Übertragung der Laserstrahlung in der Strahlführungseinrichtung 10 nicht ungewollt geschwächt oder unterbrochen wird. Denn zur Gewährleistung einer gleichbleibenden Bearbeitungsqualität muß die Laserleistung konstant gehalten werden. Für eine Schwächung oder eine Unterbrechung der Strahlführung gibt es viele Gründe. Fehlerquellen sind beispielsweise eine Fehl justierung der Linsenoptik 30 relativ zur Einkoppelseite 25 des Lichtwellenleiters 11, eine unkorrekte Verbindung des Lichtwellenleiters 11 im Bereich der Steckverbindungen 33For reasons of system safety, it must be ensured that the transmission of the laser radiation in the beam guidance device 10 is not inadvertently weakened or interrupted. To ensure consistent processing quality, the laser power must be kept constant. There are many reasons for weakening or interrupting the beam guidance. Sources of error include, for example, incorrect adjustment of the lens optics 30 relative to the coupling side 25 of the optical waveguide 11, an incorrect connection of the optical waveguide 11 in the area of the plug connections 33
auf der Einkoppelseite 25 und au£.iie*s* Au*sk*o*pj>else«.*tei 26, eine Zerstörung des Lichtwellenleiters 11 an den beiden Seiten 25,26 oder ein Bruch des Lichtwellenleiters z.B. infolge übermäßiger mechanischer Beanspruchung beim Bewegen der Bearbeitungsoptik 14 relativ zum Werkstück 13. Speziell bei einem Bruch des Lichtwellenleiters 11 besteht die Gefahr, daß Laserstrahlung hoher Leistung ungehindert aus der Bruchstelle in die Umgebung freigesetzt wird und z.B. die Bedienung der Anlage gefährdet. Im Bereich der Bearbeitungsoptik 14 können Störungen durch Überlastung der optischen Bauteile auftreten, z.B. eine Wärmeüberlastung der Linsen durch vom Werkstück 13 reflektierte Laserstrahlung, die zu einer Zerstörung einer Linse führt. Das Bauteil 15 kann durch Materialspritzer und Materialdampf so verschmutzt werden, daß Laserstrahlung übermäßig absorbiert wird und für die Bearbeitung nicht mehr zur Verfügung steht. Im Extremfall kann das Bauteil 15 durch Überhitzung infolge der Strahlungsabsorption zerstört werden. Die Bearbeitungsoptik ist dann nicht mehr einsatzfähig und der Bearbeitungsprozeß ist empfindlich gestört.on the coupling side 25 and on the coupling part 26, destruction of the optical waveguide 11 on both sides 25, 26 or a break in the optical waveguide, e.g. as a result of excessive mechanical stress when moving the processing optics 14 relative to the workpiece 13. In particular, if the optical waveguide 11 breaks, there is a risk that high-power laser radiation will be released unhindered from the break point into the environment and, for example, endanger the operation of the system. In the area of the processing optics 14, malfunctions can occur due to overloading of the optical components, e.g. thermal overload of the lenses due to laser radiation reflected from the workpiece 13, which leads to the destruction of a lens. The component 15 can become so contaminated by material splashes and material vapor that laser radiation is excessively absorbed and is no longer available for processing. In extreme cases, the component 15 can be destroyed by overheating as a result of radiation absorption. The processing optics are then no longer usable and the processing process is severely disrupted.
Um die vorbeschriebene grundsätzliche Strahl führungseinrichtung 10 auf insgesamt ordnungsgemäße Funktion zu überwachen und ggfs. zu beeinflussen, also vom Austritt des Laserstrahls 12 aus dem Laser 2 9 bis zum Verlassen des in Strahlungsrichtung letzten optisch transparenten Bauteils 15, wird auf Fig.l Bezug genommen. Die auf das Bauteil 15, nämlich ein Schutzglas der Bearbeitungsoptik 14 auftreffende Laserstrahlung wird dieses Bauteil 15 gemäß Pfeil 34 durchqueren. Ein nur geringer Anteil des Lichts wird an den Grenzflächen Luft/Glas bzw. Glas/Luft reflektiert und kann durch geeignete Beschichtungen der Grenzflächen des Bauteils 15 minimiert werden. Ein weiterer geringer Anteil wird durch den Werkstoff des Bauteils 15 absorbiert und in Wärme umgewandelt, auch wenn der Werkstoff hinsichtlich der Wellenlänge des Lichts optimiert ist. An mikroskopischen Inhomogenitäten, die auch bei optimierten Werkstoffen vorkommen, entsteht durch eine Veränderung des Brechungsindexes des Werkstoffs infolge der Rayleigh-Streuung eine Ablenkung eines Lichtanteils aus der Vorzugsrichtung des eingestrahlten Lichts. Diese Streustrahlung ist von den optischen Eigenschaften des Werkstoffs abhängig und proportional zur einfallenden Lichtmen-In order to monitor the basic beam guidance device 10 described above for overall proper functioning and, if necessary, to influence it, i.e. from the exit of the laser beam 12 from the laser 29 to the exit of the last optically transparent component 15 in the direction of radiation, reference is made to Fig. 1. The laser radiation striking the component 15, namely a protective glass of the processing optics 14, will pass through this component 15 according to arrow 34. Only a small proportion of the light is reflected at the air/glass or glass/air interfaces and can be minimized by suitable coatings of the interfaces of the component 15. A further small proportion is absorbed by the material of the component 15 and converted into heat, even if the material is optimized with regard to the wavelength of the light. At microscopic inhomogeneities, which also occur in optimized materials, a change in the refractive index of the material as a result of Rayleigh scattering causes a portion of the light to be deflected from the preferred direction of the incident light. This scattered radiation depends on the optical properties of the material and is proportional to the amount of incident light.
ge. Die Proportionalität wird durala* eanen'tBroportiKsnaiitätsfaktor beschrieben, der durch optische Vermessung zu ermitteln ist. Infolgedessen kann die Streustrahlung als Maß für die einfallende Lichtmenge herangezogen werden. Umgekehrt bedeutet die Vergrößerung oder die Verringerung des Meßwertes der Streustrahlung bei ungeänderter Laserleistung eine Störung im Bereich der Strahlführungseinrichtung. Der gestreute Strahlungsanteil 35 wird demgemäß zur Überwachung der Strahlführungseinrichtung 10 herangezogen. Verringert sich dieser Streustrahlungsanteil bei konstanter Laserleistung, so liegt ein Fehler vor, der Laserstrahlung und damit Energie schluckt. Ursache ist beispielsweise eine Fehl justierung der Strahlungseinkopplung. Wird dahingegen ein gesteigerter Streustrahlungsanteil gemessen, so kann das z.B. an einer zunehmenden Verschmutzung des Bauteils 15 an der dem Werkstück 13 zugewendeten Grenzfläche des Bauteils 15 liegen.The proportionality is described by a proportionality factor, which can be determined by optical measurement. As a result, the scattered radiation can be used as a measure of the amount of incident light. Conversely, an increase or decrease in the measured value of the scattered radiation with the laser power remaining unchanged means a fault in the area of the beam guidance device. The scattered radiation component 35 is therefore used to monitor the beam guidance device 10. If this scattered radiation component decreases with constant laser power, there is an error that absorbs laser radiation and thus energy. The cause is, for example, incorrect adjustment of the radiation coupling. If, on the other hand, an increased scattered radiation component is measured, this can be due, for example, to increasing contamination of the component 15 at the boundary surface of the component 15 facing the workpiece 13.
Um die Streustrahlung des Bauteils 15 zu messen, ist ein Detektor 20 einer Meßeinrichtung 16 vorhanden, der bei auftretender Streustrahlung ein proportionales Signal über eine Signalübertragungsleitung 36 an die Meßeinrichtung 17 abgibt. Der Detektor 20 liegt direkt an einer Außenfläche des optischen Bauteils 15 an, beispielsweise an einer Schliffläche eines Schutzglases, dessen Dicke einige Millimeter beträgt. Da der Detektor 20 in der Bearbeitungsoptik 14 angeordnet wird, kann die Signalübertragungsleitung 36 abweichend vom Dargestellten innerhalb der Bearbeitungsoptik 14 angeordnet sein.In order to measure the scattered radiation of the component 15, a detector 20 of a measuring device 16 is present, which emits a proportional signal to the measuring device 17 via a signal transmission line 36 when scattered radiation occurs. The detector 20 is located directly on an outer surface of the optical component 15, for example on a ground surface of a protective glass, the thickness of which is a few millimeters. Since the detector 20 is arranged in the processing optics 14, the signal transmission line 36 can be arranged inside the processing optics 14, in a different way from that shown.
Gemäß Fig.3 ist die Bearbeitungsoptik 14 modular aufgebaut. Es ist ein Anschlußmodul 27 vorhanden, der die kollimierende Linsenoptik 31 aufweist. An diesen Modul 27 ist ein weiterer Modul 27' angeschlossen, der die Fokussierlinse 32 und das überwachte optische Bauteil 15 aufweist. Beide Module 27, 27' sind so ausgebildet, daß ihr ordnungsgemäßer Zusammenbau elektrisch überwacht werden kann. Hierzu dient beispielsweise ein elektrisch überwachter Berührungskontakt 28 zwischen beiden Modulen.According to Fig.3, the processing optics 14 are modular in design. There is a connection module 27 which has the collimating lens optics 31. Another module 27' is connected to this module 27, which has the focusing lens 32 and the monitored optical component 15. Both modules 27, 27' are designed in such a way that their correct assembly can be electrically monitored. For example, an electrically monitored contact 28 between the two modules is used for this purpose.
In Fig. 2 ist dargestellt, daß der Detektor 20 mit einer Glasfaser 22 oder einem Glasfaserbündel einen Streustrahlungs-In Fig. 2 it is shown that the detector 20 with a glass fiber 22 or a glass fiber bundle forms a scattered radiation
anteil 35 des Bauteils 15 mißt. Des' kinsabz* o>iese:t»»Glasfaser 22 gibt bei der Gestaltung der Bearbeitungsoptik 14 bauliche Freiheiten, da der räumliche Aufwand zur Anordnung einer Glasfaser 22 gering ist, verglichen mit dem räumlichen Aufwand für den Detektor 20. Auch der optische Anschluß ist einfacher. Das ist für die bauliche Ausgestaltung im Bereich des Schutzglases bzw. Bauteils 15 deswegen von Bedeutung, weil letzteres bereits an den in der Nähe des Werkstücks 13 befindlichen Düsenbereich angrenzt. Das Ende 22' der Glasfaser kann eine polierte Endfläche haben und mit dem Bauteil 15 direkten Kontakt aufweisen. Die Glasfaser 22 überträgt Streustrahlung praktisch verlustfrei bis zum Detektor 20, der ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, welches mit der Signalübertragungsleitung 36 zur Auswerteeinheit 17 gelangt. Der Detektor 20 kann sich innerhalb der Auswerteeinheit 17 befinden. In diesem Fall fällt die Signalübertragung 36 weg.portion 35 of the component 15. The use of this glass fiber 22 provides structural freedom in the design of the processing optics 14, since the spatial effort required to arrange a glass fiber 22 is small compared to the spatial effort required for the detector 20. The optical connection is also simpler. This is important for the structural design in the area of the protective glass or component 15 because the latter already borders on the nozzle area located near the workpiece 13. The end 22' of the glass fiber can have a polished end face and be in direct contact with the component 15. The glass fiber 22 transmits scattered radiation practically losslessly to the detector 20, which generates a corresponding electrical signal, which is transmitted to the evaluation unit 17 via the signal transmission line 36. The detector 20 can be located within the evaluation unit 17. In this case, the signal transmission 36 is lost.
In der Auswerteeinheit 17 wird das Signal des Detektors 20 mit einem Referenzsignal verglichen, welches von einem Referenzwertgeber 18 erzeugt wird. Dieser Referenzwertgeber 18 mißt einen Streustrahlungsanteil der Linsenoptik 30, welche den Laserstrahl 12 vo-r der Einkoppelseite 25 des Lichtwellenleiters 11 fokussiert, oder den Streustrahlungsanteil eines anderen sich im Strahlengang befindenden optisch transparenten Bauelementes. Der Referenzwertgeber 18 hat einen Detektor 20', der Streustrahlung der Linsenoptik 30 von einer Glasfaser 37 zugeleitet erhält und ein Referenzsignal erzeugt, welches der Auswerteeinheit 17 über eine Referenzleitung 38 zugeleitet wird. Auch hier kann sich ersatzweise der Detektor 20' innerhalb der Auswerteeinheit 17 befinden.In the evaluation unit 17, the signal from the detector 20 is compared with a reference signal that is generated by a reference value transmitter 18. This reference value transmitter 18 measures a scattered radiation component of the lens optics 30, which focuses the laser beam 12 in front of the coupling side 25 of the optical waveguide 11, or the scattered radiation component of another optically transparent component located in the beam path. The reference value transmitter 18 has a detector 20', which receives scattered radiation from the lens optics 30 from a glass fiber 37 and generates a reference signal that is fed to the evaluation unit 17 via a reference line 38. Here, too, the detector 20' can alternatively be located within the evaluation unit 17.
Die Auswerteeinheit 17 vergleicht das Meßsignal der Meßeinrichtung 16 mit dem Referenzsignal des Referenzwertgebers 18. Beide Signale müssen gleich groß sein bzw. dürfen einen nur durch die regulären Verluste der Strahlführungseinrichtung 10 bestimmten Unterschied aufweisen. Die Messung beider Signale erfolgt jeweils zeitgleich. Bei einer positiven oder negativen Abweichung des Meßsignals der Meßeinrichtung 16 besteht eine Störung. Im Falle einer Störung beaufschlagt die Auswerteeinheit 17 eine Steuereinheit 19 und/oder einen Signalgeber 23.The evaluation unit 17 compares the measurement signal of the measuring device 16 with the reference signal of the reference value transmitter 18. Both signals must be of the same size or may only have a difference determined by the regular losses of the beam guidance device 10. Both signals are measured simultaneously. If the measurement signal of the measuring device 16 deviates positively or negatively, there is a fault. In the event of a fault, the evaluation unit 17 activates a control unit 19 and/or a signal transmitter 23.
Im Signalgeber 23 wird ein Signal erzeugt, das in Abhängigkeit von einer positiven oder einer negativen Abweichung des Meßsignals der Meßeinrichtung 16 unterschiedlich ist. Es erfolgt also eine in Abhängigkeit von einem Überschreiten oder einem Unterschreiten des jeweiligen referenzbezogenen Meßwerts unterschiedliche Signalgabe. Bei einem Überschreiten des referenzbezogenen Meßwerts ist eine Störung der Strahlungsübertragung aus dem Bereich des Bauteils 15 bis zum Werkstück 13 als Ursache anzusehen. Das ist jedenfalls der Fall, wenn das Meßsignal im Laufe der Betriebsdauer langsam zunimmt. Es kann dann ein optisches oder ein akustisches Warnsignal genügen, bis die Zunahme so groß ist, daß der Laser abgeschaltet werden muß. In diesem Fall wird die Steuereinheit 19 aktiv und steuert einen mechanischen Strahlschalter 39 an, der die Laserstrahlung abschaltet, indem er den Strahlengang unterbricht, wozu beispielsweise eine mechanische Blende geschlossen wird.A signal is generated in the signal generator 23 which differs depending on a positive or negative deviation of the measurement signal of the measuring device 16. A different signal is therefore generated depending on whether the respective reference-related measurement value is exceeded or not reached. If the reference-related measurement value is exceeded, a disturbance in the radiation transmission from the area of the component 15 to the workpiece 13 is to be regarded as the cause. This is certainly the case if the measurement signal increases slowly over the course of the operating time. An optical or acoustic warning signal may then suffice until the increase is so great that the laser must be switched off. In this case, the control unit 19 becomes active and controls a mechanical beam switch 39 which switches off the laser radiation by interrupting the beam path, for example by closing a mechanical shutter.
Wenn das Meßsignal der Meßeinrichtung 16 kleiner ist, als das vom Referenzwertgeber 18 gelieferte Signal, liegt eine Störung im Bereich der Strahlführungseinrichtung 10 zwischen dem Bauteil 15 und dem Bauteil 30 vor. Auch in einem solchen Fall kann die Auswerteeinheit 17 den Signalgeber 23 und/oder die Steuereinheit 19 beaufschlagen. Ein Abschalten des Laserstrahls bzw. der Laserstrahlung mit dem Strahlschalter 39 kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die Änderung des Meßwerts schnell erfolgt. In diesem Fall kann zur Beschleunigung des Abschaltvorgangs ein nicht dargestelltes Differenzierglied eingesetzt werden, das auf schnelle Änderungen des Meßsignals der Meßeinrichtung 16 reagiert und das Abschalten über die Steuereinheit 19 entsprechend beschleunigt. Zugleich kann das Differenzierglied bzw. dessen Ansprechen dazu herangezogen werden, den Signalgeber 23 und/oder die Steuereinheit 19 in besonderer Weise zu beaufschlagen. Denn eine schnelle Änderung des Meßsignals der Meßeinrichtung 16 deutet auf eine Gefahrenkonstellation hin. Beispielsweise könnte der Lichtwellenleiter 11 gebrochen sein.If the measurement signal of the measuring device 16 is smaller than the signal supplied by the reference value transmitter 18, there is a fault in the area of the beam guidance device 10 between the component 15 and the component 30. Even in such a case, the evaluation unit 17 can act on the signal transmitter 23 and/or the control unit 19. Switching off the laser beam or the laser radiation using the beam switch 39 is particularly possible if the change in the measured value occurs quickly. In this case, a differentiating element (not shown) can be used to accelerate the switch-off process, which reacts to rapid changes in the measurement signal of the measuring device 16 and accelerates the switch-off accordingly via the control unit 19. At the same time, the differentiating element or its response can be used to act on the signal transmitter 23 and/or the control unit 19 in a special way. A rapid change in the measurement signal of the measuring device 16 indicates a dangerous situation. For example, the optical fiber 11 could be broken.
Da der Lichtwellenleiter 11 eine besondere Gefahrenquelle darstellt, falls er bricht, ist es zweckmäßig, ihn speziell zuSince the optical fiber 11 represents a particular source of danger if it breaks, it is advisable to protect it
überwachen. Für diese Überwachung.^ &idiagr;&eegr;«&aacgr; &zgr; ^e, i'ke sondert Detektoren vorhanden, die sich an der Einkoppelseite 25 und an der Auskoppelseite 2 6 befinden. Sie messen die dort vorhandene Streustrahlung des Lichtwellenleiters 11 und geben dementsprechende Signale an die Auswerteeinheit 17 ab, die die Signale vergleicht. Bei normaler Funktion des Lichtwellenleiters 11 sind diese Signale gleich bzw. weichen nur in geringem Maße entsprechend den geringen Leitungsverlusten voneinander ab. Im Falle eines Bruchs oder einer übermäßigen Biegung bzw. Knickung des Lichtwellenleiters 11 erkennt die Auswerteeinheit 17 dies an der Differenz der beiden Meßsignale der Detektoren 24. Sie veranlaßt dann zumindest eine Signalgabe, wenn der Meßwertunterschied einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet, beispielsweise infolge einer Fehl justierung im Einkoppelbereich. Wird der Grenzwert jedoch überschritten, erfolgt eine Abschaltung der Laserstrahlung über den mechanischen Strahlschalter 39. Diese Abschaltung erfolgt unabhängig von dem Meßergebnis der Meßeinrichtung 16, ist also demgegenüber vorrangig. Sofern das Meßergebnis der Meßeinrichtung 16 eine plötzliche Verringerung der Streustrahlung des Bauteils 15 signalisiert, das Meßergebnis der Detektoren 24 jedoch keinen Störbefund erkennen läßt, kann daraus auf die Zerstörung des Bauteils 15 geschlossen werden und der Laser 29 bzw. sein Strahl 12 wird ebenfalls mechanisch abgeschaltet.monitor. For this monitoring, detectors are provided which are located on the coupling side 25 and on the coupling side 26. They measure the scattered radiation of the optical waveguide 11 present there and send corresponding signals to the evaluation unit 17, which compares the signals. When the optical waveguide 11 is functioning normally, these signals are the same or differ from one another only to a small extent in accordance with the low line losses. In the event of a break or excessive bending or kinking of the optical waveguide 11, the evaluation unit 17 recognizes this from the difference between the two measurement signals of the detectors 24. It then initiates at least one signal if the difference in the measured value does not exceed a predetermined limit, for example as a result of incorrect adjustment in the coupling area. However, if the limit value is exceeded, the laser radiation is switched off via the mechanical beam switch 39. This switching off takes place independently of the measurement result of the measuring device 16, and therefore takes priority over it. If the measurement result of the measuring device 16 signals a sudden reduction in the scattered radiation of the component 15, but the measurement result of the detectors 24 does not reveal any interference, it can be concluded that the component 15 has been destroyed and the laser 29 or its beam 12 is also switched off mechanically.
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (2) | DE9403822U1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10113518A1 (en) * | 2001-03-20 | 2002-10-02 | Precitec Kg | Safety glass fouling measurement for laser processing head involves comparing scattered radiation with reference value to produce error signal if reference value is exceeded |
| DE10108955A1 (en) * | 2001-02-23 | 2002-10-10 | Precitec Kg | Acquiring degree of wear of lens arrangement, in laser processing head, involves acquiring scattered beam acting on arrangement to form starting signal |
| DE20206255U1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-08-28 | Thyssen Laser-Technik GmbH, 52074 Aachen | Carbon dioxide power laser with zinc selenide lens includes rapid response temperature sensor near lens to produce shutdown signal |
| WO2008019847A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Fft Edag Produktionssysteme Gmbh & Co. Kg | Monitoring device for a laser machining device |
| US7705292B2 (en) | 2005-12-15 | 2010-04-27 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Method and apparatus for detecting a condition of an optical element |
| DE102010026443A1 (en) | 2010-07-08 | 2012-01-12 | Precitec Kg | Device for measuring performance of a laser beam, comprises mirror with substrate transparent for the laser beam, and photo receiver arrangement, where mirror has reflective layer on rear surface facing towards an incident laser beam |
| DE102012001609B3 (en) * | 2012-01-26 | 2013-02-21 | Precitec Kg | Laser processing head |
| WO2019121146A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Methods and device for monitoring a beam guiding optical unit in a laser processing head during laser material processing |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19636249C2 (en) * | 1996-08-28 | 1999-06-24 | Tu Berlin Optisches Inst Sekre | Arrangement for protecting optical components |
| US6331692B1 (en) * | 1996-10-12 | 2001-12-18 | Volker Krause | Diode laser, laser optics, device for laser treatment of a workpiece, process for a laser treatment of workpiece |
| DE10322428B3 (en) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | Emag Maschinenfabrik Gmbh | Process for monitoring a beam guiding system of a laser beam processing installation comprises moving a measuring part through a relative movement opposite the processing head in place of a workpiece at the processing site |
| DE50304140D1 (en) * | 2003-06-20 | 2006-08-17 | Trumpf Laser Gmbh & Co Kg | Method and laser processing head with a device for monitoring an optical element of a machining head of a machine for the thermal processing of a workpiece |
| US7162140B2 (en) | 2004-07-16 | 2007-01-09 | Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg | Monitoring an optical element of a processing head of a machine for thermal processing of a workpiece |
| DE102004041682B4 (en) * | 2004-08-25 | 2007-09-13 | Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh | CO2 laser processing head with integrated monitoring device |
| EP1643281A1 (en) | 2004-10-02 | 2006-04-05 | Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG | Optical element of a laser processing machine and support for the optical element |
| DE102012102785B3 (en) | 2012-03-30 | 2013-02-21 | Marius Jurca | Detecting and monitoring contamination of optical component e.g. lens in apparatus for laser material processing, comprises projecting measuring beam emitted by light source at incident angle onto outer surface of optical component |
| DE202012101155U1 (en) | 2012-03-30 | 2013-07-01 | Marius Jurca | Monitoring device for detecting and monitoring the contamination of an optical component in a device for laser material processing |
| DE102015200263A1 (en) | 2015-01-12 | 2016-07-14 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Method for updating data of a material processing machine and associated material processing machine and replaceable machine component |
| EP4198480B1 (en) | 2021-12-16 | 2025-02-26 | AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH | An optical integrity monitoring apparatus for an optical system |
| DE102022120714A1 (en) * | 2022-08-17 | 2024-02-22 | Trumpf Laser Gmbh | Spatially resolved measurement of contamination of a protective glass of a laser tool |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3340427A1 (en) * | 1983-11-09 | 1985-05-23 | Wandel & Goltermann Gmbh & Co, 7412 Eningen | Laser safety device |
| DE3424825A1 (en) * | 1984-07-06 | 1986-02-06 | Gerd Prof. Dr.-Ing. 6101 Roßdorf Herziger | METHOD AND DEVICE FOR MACHINING WORKPIECES BY LASER BEAM |
| DE3705182A1 (en) * | 1987-02-18 | 1988-09-01 | Siemens Ag | Measuring device for material-working processes |
| DE3726466A1 (en) * | 1987-08-08 | 1989-02-16 | Bosch Gmbh Robert | WORKPIECE MACHINING DEVICE |
| DE4032967A1 (en) * | 1989-10-17 | 1991-04-18 | Haas Laser Systems Ag | Monitoring optical fibres conducting high power laser beams - measuring intensity losses before and after beam passes through fibre by photosensors |
| EP0507483A1 (en) * | 1991-04-02 | 1992-10-07 | Lumonics Ltd. | Optical fibre assembly for a laser system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4493967A (en) * | 1982-09-01 | 1985-01-15 | Westinghouse Electric Corp. | Rigid support for laser machining apparatus |
| US4673795A (en) * | 1984-10-15 | 1987-06-16 | General Electric Company | Integrated robotic laser material processing and imaging system |
-
1994
- 1994-03-08 DE DE9403822U patent/DE9403822U1/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-03-03 DE DE19507401A patent/DE19507401C2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3340427A1 (en) * | 1983-11-09 | 1985-05-23 | Wandel & Goltermann Gmbh & Co, 7412 Eningen | Laser safety device |
| DE3424825A1 (en) * | 1984-07-06 | 1986-02-06 | Gerd Prof. Dr.-Ing. 6101 Roßdorf Herziger | METHOD AND DEVICE FOR MACHINING WORKPIECES BY LASER BEAM |
| DE3705182A1 (en) * | 1987-02-18 | 1988-09-01 | Siemens Ag | Measuring device for material-working processes |
| DE3726466A1 (en) * | 1987-08-08 | 1989-02-16 | Bosch Gmbh Robert | WORKPIECE MACHINING DEVICE |
| DE4032967A1 (en) * | 1989-10-17 | 1991-04-18 | Haas Laser Systems Ag | Monitoring optical fibres conducting high power laser beams - measuring intensity losses before and after beam passes through fibre by photosensors |
| EP0507483A1 (en) * | 1991-04-02 | 1992-10-07 | Lumonics Ltd. | Optical fibre assembly for a laser system |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10108955A1 (en) * | 2001-02-23 | 2002-10-10 | Precitec Kg | Acquiring degree of wear of lens arrangement, in laser processing head, involves acquiring scattered beam acting on arrangement to form starting signal |
| DE10108955C2 (en) * | 2001-02-23 | 2003-04-17 | Precitec Kg | Method for determining the degree of wear of a lens arrangement in a laser processing head and laser processing head |
| DE10113518B4 (en) * | 2001-03-20 | 2016-05-19 | Precitec Kg | Method for measuring the degree of soiling of a protective glass of a laser processing head and laser processing system for carrying out the method |
| DE10113518A1 (en) * | 2001-03-20 | 2002-10-02 | Precitec Kg | Safety glass fouling measurement for laser processing head involves comparing scattered radiation with reference value to produce error signal if reference value is exceeded |
| DE20206255U1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-08-28 | Thyssen Laser-Technik GmbH, 52074 Aachen | Carbon dioxide power laser with zinc selenide lens includes rapid response temperature sensor near lens to produce shutdown signal |
| US7705292B2 (en) | 2005-12-15 | 2010-04-27 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Method and apparatus for detecting a condition of an optical element |
| WO2008019847A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Fft Edag Produktionssysteme Gmbh & Co. Kg | Monitoring device for a laser machining device |
| DE102006038795A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-03-20 | Fft Edag Produktionssysteme Gmbh & Co. Kg | Monitoring device for a laser processing device |
| US8094036B2 (en) | 2006-08-18 | 2012-01-10 | Fft Edag Produktionssysteme Gmbh & Co. Kg | Monitoring device for a laser machining device |
| DE102010026443A1 (en) | 2010-07-08 | 2012-01-12 | Precitec Kg | Device for measuring performance of a laser beam, comprises mirror with substrate transparent for the laser beam, and photo receiver arrangement, where mirror has reflective layer on rear surface facing towards an incident laser beam |
| DE102010026443B4 (en) * | 2010-07-08 | 2016-08-04 | Precitec Kg | Device for measuring the power of a laser beam and laser processing head with such a device |
| WO2013110467A1 (en) | 2012-01-26 | 2013-08-01 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Laser machining head with focus control |
| DE102012001609B3 (en) * | 2012-01-26 | 2013-02-21 | Precitec Kg | Laser processing head |
| WO2019121146A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Methods and device for monitoring a beam guiding optical unit in a laser processing head during laser material processing |
| CN110325319A (en) * | 2017-12-22 | 2019-10-11 | 普雷茨特两合公司 | The method and apparatus of the beam guidance optical device in laser Machining head is monitored in Materialbearbeitung mit Laserlicht |
| DE102017131147B4 (en) | 2017-12-22 | 2021-11-25 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Method and device for monitoring beam guidance optics in a laser processing head during laser material processing |
| CN110325319B (en) * | 2017-12-22 | 2022-06-14 | 普雷茨特两合公司 | Method and device for monitoring beam guidance optics in a laser processing head during processing of laser material |
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| DE19507401A1 (en) | 1995-10-05 |
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