[发明专利]用于监测并且特别是用于调整激光切割过程的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于监测并且特别是用于调节工件上的激光切割过程的装置，所述装置包括图像检测装置和分析处理装置，所述图像检测装置用于拍摄工件的待监测区域的图像，所述区域尤其包括激光束与工件的交互作用区域，所述分析处理装置用于依据拍摄的图像来检测材料界限、尤其是工件的边缘。所述分析处理装置被设计用于依据至少两个探测到的材料界限之间的几何关系和/或依据所述交互作用区域来求得激光切割过程的至少一个特性特征参数、尤其是切割质量。本发明也涉及用于监测以及尤其是调节激光切割过程的方法。所述方法包括：拍摄工件待监测区域的图像，所述区域尤其是包括激光束与工件的交互作用区域，以及分析处理为了检测工件的材料界限（尤其是边缘）而拍摄的图像。

背景技术

这种装置示例性地由DE102005024085A1公开。为了监测激光加工过程，文献中所描述的装置除了其它以外具有摄像机和成像装置，所述成像装置将激光束和工件之间的交互作用区域或交互作用区域的待观察的区域在摄像机上成像。摄像机的输出信号由分析处理电路输出并且用于表征激光加工过程的进程，所述分析处理电路不仅处理摄像机的信号而且处理辐射敏感的拍摄器的信号。在此，辐射敏感的拍摄器以及摄像机可以检测不同光谱的范围。关于用于表征的特征以及其专门的分析处理没有给出详细的说明。

同样地，由WO91/04828公开了一种监测装置，其中，在激光加工头上与朝工件方向发射的激光束的光学轴线同轴地设置的摄像机被使用于在激光切割过程中求得聚焦位置。在此，摄像机探测激光束与工件之间的交互作用区域并且由交互作用区域的宽度推断出聚焦位置或激光加工头与工件之间的间距。

由DE102008051459A1公开了另外一种监测装置，这种监测装置尤其应用于在借助激光束逐层地加工物体的情况下的边缘检测。所述装置包括成像探测器，所述探测器用于将转换成灰度级或者色彩保真/颜色编码的数字图像转移到数据处理系统上。

DE4336136C2描述了一种用于激光加工的方法，其中，在工件上反射的激光连同所产生的次级光返回激光振荡器并且在那里借助镜将激光和次级光的一部分分离出。次级光通过光敏器件与激光部分分离地检测并且由剩余的次级光部分导出用于控制激光加工的控制信号。在实施例中，工件表面被照射并且穿过喷嘴开口的、反射的辐射被探测，以便在激光切割期间确定切割路径或切割点。切割点的位置与喷嘴中心相比较，以便在激光切割过程中如此调节，使得切割点的位置与喷嘴中心与相一致。也依据喷嘴开口的观察来确定喷嘴开口的变形或阻塞。

另外，由EP1728581A1公开了用于将激光束朝喷嘴中心定向的装置和方法，其涉及喷嘴偏心性，在所述装置或方法中，分别拍摄被照亮的喷嘴和聚焦的激光束的图像并且通过图像分析处理单元相互按比例地设置。

另外，为了识别材料烧损，由JP07116885公开了监测铸造切割前部（,,red heat region“红热区）。如果其膨胀，则代替作为切割气体的氧气而转为使用惰性气体。JP11320149公开了为了这种目的或为了区分正确与不正确加工之间的区别而依据所拍摄的光信号的比较进行评估。在DE1012920751中，为了识别材料烧损而借助红外线-温度测量装置来监测在切割附近的工件温度以及与温度界限相比较。

依据示例性提出的背景技术显而易见的是，由于以不同检测和分析处理的原理为基础的装置和方法，因此检测和分析处理大量由激光切割过程的质量而确定的特性是非常复杂的。这不仅与装置自身的结构而且与信号处理相关。

然而通过上述说明的用于分析处理检测到的过程图像的装置和对应的方法不能得到完整的图像，所述图像适合用于表征整个激光切割过程。尤其是切割质量自身没有充分地成像并且不能全面地在整个处理过程上实现调节。在这种情况中，整个处理过程不只是理解为切割过程，而是所述处理过程在工艺顺序的框架内不仅包括穿刺过程而且包括多个相互跟随的激光-切割。

发明内容

本发明的任务在于，提供用于过程监测并且特别是用于过程调节的装置和方法，它们允许并联或者串联地检测和分析处理大量表征激光切割过程的特征。

根据本发明，所述任务通过开头所述类型的装置解决，其中，分析处理装置被设计用于依据至少两个探测到的材料界限之间的几何关系和/或依据交互作用区域来求得激光切割过程的特性特征参数、尤其是切割质量。