專利名稱:用于分析激光射束的分析裝置和激光加工的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于分析激光射束的分析裝置(100)和激光加工機，所述分析裝置具有：布置在主光路(AB)中的光學(xué)部件(10)，所述光學(xué)部件構(gòu)造用于以光學(xué)方式調(diào)節(jié)所述激光射束的主射束(S0)；射束傳感器(3)，用于分析所述激光射束，所述射束傳感器布置在與所述主光路分開的觀察光路(BC)中；布置在所述光學(xué)部件(10)和所述射束傳感器之間的、可部分透射的鏡(2)，其中，所述分析裝置具有用于借助于第一分析射束(S1)來工藝分析的第一光學(xué)裝置(20)以及用于借助于第二分析射束(S2)來射束分析的第二光學(xué)裝置(30)，其中，所述第一和第二分析射束能夠?qū)?zhǔn)所述射束傳感器(3)。
【專利說明】用于分析激光射束的分析裝置和激光加工機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于分析激光射束的分析裝置以及一種激光加工機。

【背景技術(shù)】
[0002] 在激光材料處理中應(yīng)當(dāng)經(jīng)常既進行焦點位置分析而且也進行工藝分析。另一方 面，能夠使用分別專用的傳感機構(gòu)或者用于診斷工藝或者用于診斷激光射束。在此，射束分 析首先包括焦散面（Kaustik)的診斷、即確定激光射束的最窄橫截面的位置。在此，工藝分 析例如包括觀察工作噴嘴、即檢查遮光板，激光射束能夠經(jīng)過所述遮光板發(fā)射到工件上。為 了射束分析或者工藝分析，可以通過不同的分束器（Strahlteiler)使激光射束指向到不 同的傳感器上，一方面指向到用于射束分析的一個或多個傳感器上，另一方面指向到用于 工藝分析的一個或多個傳感器上。
[0003] 出版物JP52121894A示出一種激光加工機，其中，在工藝分析期間能夠借助于變 換單元替換觀察光路中的具有不同焦距的透鏡。由此，能夠在不同的判據(jù)方面進行工藝分 析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于分析激光射束的裝置，借助于該裝置能夠通過簡 單的方式實現(xiàn)盡可能全面的、詳盡的分析。在此，所述分析裝置優(yōu)選也提供能夠在多個不同 參數(shù)方面使用的結(jié)果、尤其在激光材料加工時使用的結(jié)果。
[0005] 所述任務(wù)通過根據(jù)本發(fā)明的分析裝置來解決。
[0006] 所述任務(wù)尤其通過一種用于尤其在激光材料加工時分析激光射束的分析裝置來 解決，所述分析裝置具有：
[0007] -布置在主光路中的光學(xué)部件，所述光學(xué)部件構(gòu)造用于以光學(xué)方式調(diào)節(jié)所述激光 射束的主射束；
[0008] -射束傳感器、尤其是攝像機芯片，用于分析所述激光射束，所述射束傳感器布置 在與所述主光路分開的觀察光路中；
[0009] -布置在所述光學(xué)部件和所述射束傳感器之間的、可部分透射的鏡，借助于所述可 部分透射的鏡，優(yōu)選，所述激光射束能夠?qū)?zhǔn)所述光學(xué)部件并且相對于所述分析裝置的中 心縱軸線取向，其中，
[0010] 所述分析裝置具有用于借助于第一分析射束來工藝分析的第一光學(xué)裝置以及用 于借助于第二分析射束來射束分析的第二光學(xué)裝置，其中，所述第一和第二分析射束能夠 對準(zhǔn)所述射束傳感器。
[0011] 在此，用于分析激光射束的分析裝置優(yōu)選理解為一種裝置，借助于所述裝置例如 能夠通過M2確定（M2-Bestimmung)來求取和/或檢查激光射束的焦散面，和/或，能夠求取 和/或檢查聚焦的激光射束相對于激光噴嘴的位置。在此，分析裝置優(yōu)選構(gòu)造為與激光加 工機分離的、能夠與激光加工機耦合的裝置。特別優(yōu)選地，所述分析裝置布置在加工激光器 (Bearbeitungslasers)的頭部中。所述分析裝置檢查設(shè)置用于工件加工的激光射束，但是 不產(chǎn)生所述激光射束（必須）。
[0012] 在此，激光材料加工優(yōu)選理解為借助于激光射束的刻、切割、表面處理或者面式的 材料剝離。在激光材料加工時，使來自激光射束的工作射束指向到工件上。在此，激光材料 加工可以在靜態(tài)的點中進行，例如，在旋轉(zhuǎn)和/或平移的工件情況下，或者也可以如下進行 激光加工機的控制：使得所述工作射束沿著可預(yù)先限定的路徑被引導(dǎo)。所述分析裝置優(yōu)選 設(shè)置用于布置在激光加工機中。
[0013] 在此，主光路或者說工作光路優(yōu)選理解為這樣的區(qū)域，激光加工機的激光射束的 主射束或者說工作射束在所述區(qū)域中傳播或者以光學(xué)方式定向，以照到工件上并且進行激 光加工。在此，所述激光射束的主射束或者說工作射束是激光射束的能夠或者應(yīng)當(dāng)用于激 光加工的部分。
[0014] 在此，光學(xué)部件優(yōu)選理解為用于激光加工的并且選擇式地也用于分析的光學(xué)元件 或者具有光學(xué)功能的裝置，其構(gòu)造用于與主射束耦合或者說產(chǎn)生連接。光學(xué)部件優(yōu)選可以 負(fù)責(zé)聚焦的功能，由此例如可以調(diào)節(jié)照到工件上的激光射束的功率密度。借助于所述光學(xué) 部件，主射束優(yōu)選是能夠調(diào)節(jié)的、尤其是能夠聚焦的。所述光學(xué)部件優(yōu)選對于主射束的輻射 是可透射的，然而不是透射達100%，從而一定的（按百分比計算非常小的）部分能夠被 所述光學(xué)部件反射，尤其也沿預(yù)先限定的方向反射、優(yōu)選沿相對于主射束照到所述光學(xué)部 件上的方向返回的方向反射。被反射的份額優(yōu)選小于1%、尤其小于0. 5%、特別優(yōu)選小于 0? 1%〇
[0015] 在此，射束傳感器、尤其攝像機芯片優(yōu)選理解為傳感器裝置，其構(gòu)造用于，感測 (光）輻射的、尤其是IR輻射（紅外輻射）的指向到所述射束傳感器上的射束。優(yōu)選 地，通過控制裝置分析由所述傳感器感測的信號，例如關(guān)于圓度（Rundheit)或者盲斑 (blindenFlecken)的產(chǎn)生方面進行分析，這例如能夠推論出噴派或者射束內(nèi)的不正常 的強度分布。優(yōu)選地，射束傳感器包括至少一個光電二極管、特別優(yōu)選是CCD圖像傳感器 (Charge-CoupledDevice:電荷耦合裝置）、特別優(yōu)選是CMOS傳感器（以CMOS技術(shù)制造的 主動像素傳感器）。所述光電二極管可以實施為半導(dǎo)體二極管。特別優(yōu)選地涉及光電二極 管或者圖像傳感器，所述光電二極管或者所述圖像傳感器能夠探測IR輻射（尤其是NIR輻 射，即近紅外輻射），特別優(yōu)選是800納米到1200納米的范圍內(nèi)的射束，尤其優(yōu)選是900納 米到1100納米范圍內(nèi)的射束。由此，可以將第一分析射束的波長選擇得接近第二分析射束 的波長。這例如具有以下優(yōu)點：可以選擇這樣的射束傳感器，所述射束傳感器恰好能夠在所 述波長范圍方面實現(xiàn)特別準(zhǔn)確地評估射束。同時，所述射束傳感器例如也能夠關(guān)于激光噴 嘴的狀態(tài)方面分析射束橫截面輪廓（Strahlquerschnittsprofil)，射束能夠通過所述激光 噴嘴發(fā)射到所述射束傳感器上。優(yōu)選地，所述分析裝置構(gòu)造用于，通過所述射束傳感器也關(guān) 于激光噴嘴的狀態(tài)方面分析射束橫截面輪廓，射束能夠通過所述激光噴嘴發(fā)射到所述射束 傳感器上。在此，射束傳感器也可以（隱含地）包括計算單元或者任一個電子的數(shù)據(jù)處理 器件，所述數(shù)據(jù)處理器件構(gòu)造用于，分析能夠通過照到射束傳感器上的射束而產(chǎn)生的數(shù)據(jù) 并且選擇式地也進行關(guān)于可預(yù)先確定的參數(shù)或者公差范圍方面的評估。在此，射束傳感器 也可以（隱含地）包括計算單元或者任一個電子的數(shù)據(jù)處理器件，所述數(shù)據(jù)處理器件構(gòu)造 用于，分析能夠通過照到射束傳感器上的射束而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并且選擇式地也進行關(guān)于可預(yù) 先確定的參數(shù)或者公差范圍方面的評估。
[0016] 在此，觀察光路優(yōu)選理解為分析裝置的這樣的區(qū)域，在所述區(qū)域中，第一與第二 分析射束能夠傳輸（傳播），并且，在所述區(qū)域中，也能夠檢查第一及第二分析射束的焦散 面。所述觀察光路優(yōu)選在空間上與所述主光路分開。優(yōu)選地，在觀察光路中存在主射束的 強度的僅一部分，從而能夠在比工作射束或者說主射束的強度低的情況下實施組合的射束 分析/工藝分析。
[0017] 在此，可部分透射的鏡優(yōu)選理解為射束偏轉(zhuǎn)裝置，所述射束偏轉(zhuǎn)裝置能夠使主射 束以盡可能大的份額相對于分析裝置的中心縱軸線對準(zhǔn)所述光學(xué)部件或者工件。所述可 部分透射的鏡優(yōu)選是這樣的鏡，所述鏡使主射束以盡最大可能的份額偏轉(zhuǎn)、即為高效的反 射鏡。所述鏡優(yōu)選具有平坦的表面，但是出于擴展的分析可能性的目的，所述鏡也可以是在 (表面）曲率方面能夠被調(diào)節(jié)的。優(yōu)選，所述鏡使射束的超過95%的份額偏轉(zhuǎn)，而小于5% 的份額透過。尤其優(yōu)選地，所述鏡偏轉(zhuǎn)多于99%的份額、特別優(yōu)選多于99. 8%的份額。所 述鏡優(yōu)選由（石英）玻璃實施。干涉層（Interferenzschichten)優(yōu)選負(fù)責(zé)反射，其允許透 射千分之1到2。
[0018] 在此，中心縱軸線在主射束的傳播方向上延伸。所述中心縱軸線優(yōu)選相對于所述 鏡和所述射束傳感器定中心地布置。在此，傳播方向相應(yīng)于主光路中的主射束方向，激光射 束的主射束在所述主射束方向上指向到工件上。
[0019] 在此，第一及第二光學(xué)裝置優(yōu)選理解為具有光學(xué)功能的裝置，其構(gòu)造用于，能夠?qū)?現(xiàn)對第一及第二分析射束的分析和/或在此提供調(diào)節(jié)可能性，例如關(guān)于第一及第二分析射 束的焦散面方面提供調(diào)節(jié)可能性。所述光學(xué)裝置優(yōu)選具有用于聚焦射束的元件、用于過濾 預(yù)先確定的波長的射束的濾波器或者用于衰減所述射束的強度的元件。此外，所述光學(xué)裝 置中的至少一個優(yōu)選具有這樣的裝置，借助于所述裝置，所述光學(xué)裝置的光學(xué)器件是能夠 在觀察光路中移位的。
[0020] 根據(jù)一變型方案，所述第一和第二光學(xué)裝置能夠以概括成一個單一的光學(xué)裝置/ 光學(xué)器件部件的方式存在。由此，也可以提供一個單一的光學(xué)器件部件，其以組合的形式提 供兩個光學(xué)元件/光學(xué)裝置的功能，所述兩個光學(xué)元件/光學(xué)裝置是能夠分別自身地或者 相互獨立地相對于兩個分析射束中的一個來調(diào)節(jié)的。優(yōu)選地，所述光學(xué)元件中的至少一個 是能夠在觀察光路中被無功能地切換的，例如通過施加電壓、或者通過從觀察光路擺動出 來、或者通過這種調(diào)節(jié)（尤其是對光學(xué)表面的曲率的這種調(diào)節(jié)），使得分析射束不被所述光 學(xué)元件影響。
[0021] 在此，射束分析優(yōu)選理解為對主射束自身的特性的分析。這優(yōu)選通過對激光射束 的焦散面的分析、例如根據(jù)M2方法來進行。這種結(jié)果有助于判斷，工作射束是否無誤地成 像。在此，可以通過能夠移位的光學(xué)元件、優(yōu)選曲率可變的鏡或者可移動的透鏡經(jīng)過并測量 射束的焦散面（所謂的"定焦測量"，Primes-Messung)。
[0022] 工藝分析優(yōu)選理解為對影響激光加工工藝的裝置的分析、例如工作射束在激光 噴嘴內(nèi)的位置、或者激光加工工藝的流程（Ablauf)/進程（Fortschritt)。在此，優(yōu)選監(jiān) 控激光加工的工藝進展如何，例如通過監(jiān)控切割品質(zhì)或者工作射束在工件上的位置。為 了工藝分析，可以選擇式地使用與主激光射束不同的、單獨的光源/輻射源或者過程發(fā)光 (Prozessleuchten)，所述過程發(fā)光例如通過切割過程中的激光射束和工件的灼熱產(chǎn)生。在 第一種情形中，例如可以使用主動的輻射源，其優(yōu)選發(fā)射900納米至1000納米、特別優(yōu)選 920納米至980納米范圍中的射束、尤其優(yōu)選980納米的射束。優(yōu)選，所述輻射源包括至少 一個激光二極管或者半導(dǎo)體激光器，優(yōu)選具有980納米的發(fā)射的射束。選擇式地，優(yōu)選附加 地，也可以在較寬的波長范圍中發(fā)射（尤其是可見的）光，例如在大約350納米至850納米 的光譜上。通過所述主動的輻射源能夠照明為了工藝分析而在傳感器上待成像的區(qū)域并且 由此優(yōu)選也覆蓋現(xiàn)有的干擾的射束。因此，例如能夠?qū)崿F(xiàn)，抑制并且通過主動照亮來覆蓋通 過切割工件產(chǎn)生的、現(xiàn)有的過程輻射并且由所反射的信號獲得工作射束在工件中的切割幾 何形狀的未受干擾的成像。
[0023] 第一和第二分析射束理解為兩個射束，其基本上相互獨立并且分別為所述分析作 貢獻，在一種情形中為工藝分析作貢獻（第一分析射束），在另一種情形中對主射束的分析 作貢獻（第二分析射束）。所述射束-分析射束可以通過主射束的（尤其是借助于第一光 學(xué)裝置和所述鏡從主光路中耦合輸出的）一部分構(gòu)成，而工藝-分析射束可以是另一個射 束，其也能夠與所述主射束無關(guān)地產(chǎn)生，尤其是通過激光加工噴嘴的開口的成像或者所加 工的工件的成像、尤其是工作激光射束照到工件上的區(qū)域的成像。優(yōu)選地，所述（第一） 工藝-分析射束與主射束方向相反地在x方向上定向并且通過布置在噴嘴平面中的激光噴 嘴引導(dǎo)，借助于所述激光噴嘴能夠在使用激光射束的過程中調(diào)節(jié)過程參數(shù)。兩個分析射束 能夠通過（單一的）射束傳感器來感測并且然后通過控制裝置分析或者評估。
[0024] 特別優(yōu)選地，設(shè)置有同步控制，借助于所述同步控制使第一和第二分析射束在時 間上分開地偏轉(zhuǎn)到傳感器上。由此，能夠在不同的時間階段關(guān)于射束分析或者工藝分析方 面評估所探測的傳感器信號，在所述時間階段中，第一分析射束或者第二分析射束偏轉(zhuǎn)到 傳感器上。所述同步控制優(yōu)選包括擺動機構(gòu)，通過所述擺動機構(gòu)使第一光學(xué)裝置或者第二 光學(xué)裝置優(yōu)選交替地擺動到觀察光路中。還優(yōu)選，附加地或替代地，所述同步控制包括快 門，所述快門設(shè)置用于，在特別的時間階段或者允許工藝-分析射束或者允許射束-分析射 束照到傳感器上并且同時優(yōu)選阻塞另一個射束。優(yōu)選，所述快門設(shè)置用于，以1赫茲至3000 赫茲、優(yōu)選10赫茲至2000赫茲、特別優(yōu)選900赫茲至1100赫茲的頻率在兩個分析射束之 間切換。特別優(yōu)選地，所述同步控制也可以包括濾波器，所述濾波器在共同的光路中、優(yōu)選 在觀察光路中通過工藝-分析射束和射束-分析射束的不同頻率來阻塞當(dāng)時另外的射束并 且僅允許兩個分析射束中的一個通過到達所述傳感器上。
[0025] 通過剛剛描述的分析裝置，能夠借助于能夠布置在觀察光路中的不同的光學(xué)裝 置、尤其是透鏡來進行聚焦位置診斷（射束分析）和工藝分析之間的切換?？梢詫崿F(xiàn)組合 的工藝分析/射束分析，而不僅是單獨工藝分析。由此，能夠借助于僅一個傳感機構(gòu)、尤其 是攝像機來既感測射束參數(shù)而且也感測過程參數(shù)?？梢越柚谝粋€單一的分析裝置進行對 裝置參數(shù)和過程參數(shù)的范圍廣泛的監(jiān)控。這能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊的組裝件（Mimik)，所述組裝件也 可以集成到激光加工機中。所需傳感器的數(shù)量能夠被減少并且能夠簡化分析裝置的整體結(jié) 構(gòu)。
[0026] 此外，通過所描述的分析裝置能夠以連續(xù)的方式進行射束分析/工藝分析，即也 與激光加工工藝并列地進行。能夠連續(xù)地檢查分析射束中的至少一個，尤其其方式是，連續(xù) 地耦合輸出并且提供主射束的一部分，用于借助于攝像機芯片并且選擇式地借助于單獨的 控制裝置來分析。連續(xù)分析的可能性例如提供以下優(yōu)點：在激光材料加工中，能夠?qū)⒐ぜ?的瑕疵配屬于確定的加工步驟或者加工時刻并且能夠?qū)崿F(xiàn)激光射束的盡快的糾正，這確 保有針對性的品質(zhì)檢驗。因為射束幾何形狀在實際中是穩(wěn)定的，所以在實際中一次分析已 經(jīng)足夠，所述分析在一小時中提供一次所述信息。另一方面，優(yōu)選以1000赫茲實施工藝診 斷。由此，在具有2000赫茲的快門情況下能夠以實際多于足夠的1000赫茲的頻率來進行 兩個分析射束的分析。由此，具有2000赫茲頻率的兩個過程的分析引起對兩個參數(shù)的在線 監(jiān)控。特別優(yōu)選地，所述快門（僅）在這樣的時間上是起作用的，在所述時間中應(yīng)當(dāng)與所述 工藝診斷并列地分析所述射束幾何形狀。在其余的時間上，用于工藝分析的分析射束指向 到傳感器元件上。然后，在每個用于射束幾何形狀的測量間隔中、例如每一個小時15秒，通 過所述快門能夠并列地進行兩個射束的評估。
[0027] 在此，第一和第二光學(xué)裝置分別能夠在觀察光路中布置在可部分透射的鏡和射束 傳感器之間。所述第一光學(xué)裝置設(shè)置用于工藝分析并且構(gòu)造用于使第一分析射束、尤其是 基本與主射束無關(guān)的另一個射束指向到射束傳感器上。所述第二光學(xué)裝置布置用于射束 分析并且構(gòu)造用于使第二分析射束、尤其是激光射束的主射束的一部分指向到射束傳感器 上。
[0028] 由此，本發(fā)明基于以下認(rèn)識：用于射束分析的組件不是一定必須與用于工藝分析 的組件無關(guān)。更確切地說，所述組件能夠相互集成，從而能夠借助于所述分析裝置同時進行 射束分析和工藝分析。觀察光路可以這樣布置，使得能夠以簡單的方式、具有少的裝置技術(shù) 上的耗費地進行組合的射束分析/工藝分析。由此，兩個分析能夠通過僅一個硬件執(zhí)行，尤 其其方式是：使用共同的射束傳感器/攝像機芯片并且使觀察光路中的射束通過兩個可相 互獨立地使用的透鏡/光學(xué)器件指向到所述攝像機芯片上并且檢查（激光）主射束以及穿 過噴嘴/遮光板引導(dǎo)的另一個射束（第一分析射束）。
[0029] 在此，本發(fā)明也基于以下認(rèn)識：能夠以至少三個不同的方式實現(xiàn)組合的工藝分析 和射束分析：第一，能夠在相同的觀察光路中借助于不同的光學(xué)裝置與借助于兩個不同射 束的射束分析無關(guān)地進行工藝分析，尤其是在時間上分別前后相繼地進行；第二，能夠通過 適合的分束器或者射束偏轉(zhuǎn)裝置分開待觀察的射束（可修改的光路），這能夠?qū)崿F(xiàn)同時的 射束分析和工藝分析；第三，能夠借助于射束傳感器或者攝像機芯片也以區(qū)分的方式進行 射束分析和工藝分析，尤其是根據(jù)預(yù)先確定的射束參數(shù)來進行，可能是在時間上調(diào)整，可能 是在射束傳感器的不同表面區(qū)域上，或者可能是通過選擇確定的波長范圍（波長濾波器或 者頻率濾波器）。
[0030] 根據(jù)一個有利的實施例，第二分析射束通過可在光學(xué)部件上產(chǎn)生的激光反射射束 構(gòu)成。為此，所述光學(xué)部件優(yōu)選具有部分地反射主射束的表面，所述表面構(gòu)造用于通過所述 反射來提供主射束的一部分作為激光反射射束。因此，能夠以簡單的方式、沒有大量附加的 裝置技術(shù)耗費地使激光射束的一部分從主激光射束中耦合輸出。
[0031] 所述光學(xué)部件優(yōu)選這樣布置或者構(gòu)造，使得主射束的輻射的一部分可聚焦到所述 可部分透射的鏡上。由此，能夠尤其沒有大的功率損耗地使主射束的一部分耦合輸出并且 將其引入與主射束分離的觀察光路中，尤其是也在非常好地反射的鏡的情況下。同時，能夠 通過所述光學(xué)部件使主射束聚焦到加工平面或者噴嘴平面上，在所述噴嘴平面上優(yōu)選設(shè)置 有激光噴嘴，借助于所述激光噴嘴能夠調(diào)節(jié)激光加工工藝。所述光學(xué)部件優(yōu)選包括聚焦透 鏡或者構(gòu)造為聚焦透鏡。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述光學(xué)部件這樣布置或者這樣構(gòu)造，使得激光反 射射束能夠在這樣的點上聚焦到所述可部分透射的鏡上，射束的平行于射束傳播方向取向 的對稱軸線經(jīng)過所述點延伸。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)對稱的結(jié)構(gòu)并且能夠進行激光反射的少損耗 的耦合輸出。
[0033] 所述反射的表面優(yōu)選構(gòu)造用于，使所述主射束以照到所述反射的表面上的激光射 束的其前向功率（(乂〇『界&61^816181：11叩)）的0%至1%、優(yōu)選0.1%至0.5%、進一步優(yōu)選 0. 1%至0. 2%的百分比份額反射。由此，能夠檢查聚焦位置、尤其是最窄的橫截面的位置， 而不必可察覺地降低激光射束的功率。同時，即使當(dāng)高功率的激光射束指向或者也聚焦到 射束傳感器上時，能夠保護射束傳感器。
[0034] 根據(jù)一個有利的實施例，所述光學(xué)部件構(gòu)造為具有平直面的平凸透鏡，該平直面 提供激光反射射束。通過作為平凸透鏡的構(gòu)型與可部分透射的鏡相結(jié)合，能夠以簡單的方 式使激光反射從主激光射束中、例如設(shè)置用于激光材料加工的主激光射束中分離出去或者 耦合輸出并且在分開的觀察光路中被分析。在此，所述平直面優(yōu)選設(shè)置在所述光學(xué)部件的 表面上，所述表面在主射束方向上、即與x方向相反地看是透鏡的第二表面、即光學(xué)部件 的朝向工件并背離所述可部分透射的鏡的表面。
[0035] 特別優(yōu)選地，被所述可部分透射的鏡偏轉(zhuǎn)的工作射束照到所述光學(xué)部件上、尤其 是聚焦透鏡上、特別優(yōu)選是平凸透鏡上，大部分穿過所述光學(xué)部件，并且，通過這些光學(xué)部 件產(chǎn)生激光反射，所述激光反射被投回到所述可部分透射的鏡上。現(xiàn)在，所述激光反射又強 烈衰減地穿過所述可部分透射的鏡并且由此構(gòu)成分析射束，為了觀察光路中的射束分析， 所述分析射束可以用于分析射束品質(zhì)。通過一方面選擇光學(xué)部件的材料并且另一方面選擇 可部分透射的鏡的透射性，能夠調(diào)節(jié)衰減因子，一方面所述激光反射以所述衰減因子從工 作射束中耦合輸出，而另一方面所述激光反射在穿過所述可部分透射的鏡時以所述衰減因 子再一次衰減。此外，優(yōu)選設(shè)置，可以在觀察光路中設(shè)置另外的衰減的元件，由此能夠在分 析射束照到傳感器上之前調(diào)節(jié)所需的衰減，由此不損壞所述傳感器。
[0036] 根據(jù)一個有利的實施例，第一分析射束通過這樣的射束構(gòu)成，所述射束通過激光 噴嘴照到所述第一光學(xué)裝置上，所述激光噴嘴布置在沿主射束的傳播方向上看處于光學(xué)部 件后方的平面中。在此，傳播方向優(yōu)選相應(yīng)于主射束方向。由此，能夠借助于第一分析射束 也檢查用于調(diào)節(jié)激光工藝的一個/所述激光噴嘴。在此，激光噴嘴優(yōu)選構(gòu)成開口，主射束可 以經(jīng)過所述開口發(fā)射到工件上。所述激光噴嘴也提供對光學(xué)部件的保護不受材料噴濺。所 述激光噴嘴大多承受高的應(yīng)力并且是激光加工機的會磨損并因此能夠更換的部件。通常必 須監(jiān)控激光噴嘴的狀態(tài)，以便確保，能夠最優(yōu)地實施激光工藝。所述監(jiān)控或者品質(zhì)監(jiān)控能夠 借助于第一分析光路進行。
[0037] 優(yōu)選地，借助于單獨的光源照射并且檢查所述噴嘴/遮光板。換句話說，第一分析 射束優(yōu)選由附加光源的射束構(gòu)成。選擇式地，但是根據(jù)激光加工工藝或者工件而定，所述第 一分析射束也可以涉及被工件反射的射束。光學(xué)裝置能夠分別各自被引入到光路中，優(yōu)選 地，它們也能夠共同同時布置在光路中。優(yōu)選地，第一和第二光學(xué)裝置緊湊地集成在一個構(gòu) 件中，其中，能夠切換不同的光學(xué)裝置的各個功能。這例如可以通過濾波器元件的接通和關(guān) 斷來進行，所述濾波器元件允許當(dāng)時待分析的射束份額通過，而有關(guān)其他分析射束的其余 的射束份額被阻塞。
[0038] 根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，第一和/或第二光學(xué)裝置能夠在觀察光路中與中心縱軸 線平行地、尤其沿著中心縱軸線移位。由此，能夠在分析時良好地利用傳感器表面或者芯片 表面，并且能夠以靈活的方式檢查芯片表面上的確定的射束直徑，例如關(guān)于圓度方面來檢 查。能夠在被激光加工的工件上或者中的銳度平面（Schaerfeebenen)方面進行工藝分析 或者說對過程參數(shù)的影響的感測，并且通過所述光學(xué)裝置能夠定位在沿著中心縱軸線的不 同部位上，能夠進行對焦散面的詳細(xì)檢查。
[0039] 優(yōu)選地，第一和/或第二光學(xué)裝置能夠在沿射束傳播方向取向的滑動支架上無級 地移動并且能夠固定在滑動支架的任意部位上。所述滑動支架例如可以構(gòu)造為具有輪廓的 導(dǎo)軌，所述輪廓與（多個）光學(xué)裝置的保持件上的相應(yīng)輪廓對應(yīng)。
[0040] 根據(jù)一個有利的實施例，第一和/或第二光學(xué)裝置包括至少一個匯聚透鏡。通過 匯聚透鏡的使用，激光反射或者說穿過所述可部分透射的鏡延伸的第二分析射束能夠在分 離的觀察光路中被檢查并且被偏轉(zhuǎn)到傳感器或者攝像機芯片上。
[0041] 根據(jù)一個有利的實施例，第一和/或第二光學(xué)裝置具有放置裝置并且能夠借助于 所述放置裝置選擇式地布置在觀察光路之中或者之外，尤其是能夠在觀察光路中移動或者 移位。由此，所述光學(xué)裝置能夠分別以簡單的方式布置在光路之中或者之外。放置裝置可 以構(gòu)造為推動裝置或者擺動裝置，即移位可以包括垂直于中心縱軸線的y方向上移動或者 反向于y方向移動或者也可以包括以擺動的方式在y方向上移位。通過光學(xué)裝置的可變的 布置，每個分析射束能夠與其他分析射束無關(guān)地被分析，尤其是能夠在第二分析射束的情 況下例如根據(jù)M2方法分析焦散面。
[0042] 根據(jù)一個有利的實施例，分析裝置具有控制裝置，其構(gòu)造用于，使第一和第二分析 射束在時間上相互分離地分別指向到射束傳感器上。由此，能夠進一步簡化和/或以較靈 活的方式實施組合式分析。根據(jù)一個變型方案，控制裝置構(gòu)造用于，使兩個分析射束根據(jù)其 頻率或者波長相互分開地指向到射束傳感器上。
[0043] 根據(jù)一個變型方案，所述光學(xué)部件構(gòu)造用于產(chǎn)生所述第二分析射束，其中，所述光 學(xué)部件和所述第二光學(xué)裝置這樣相對于彼此布置，使所述第二分析射束能夠聚焦到射束 傳感器上。由此，第二光學(xué)裝置的焦距可以這樣選擇，使得經(jīng)過所述可部分透射的鏡的光路 聚焦到傳感器平面或者芯片平面上。由此能夠以非常精確的方式進行所述分析。
[0044]根據(jù)一個有利的實施例，第二光學(xué)裝置構(gòu)造為具有兩個相同曲率半徑的、對稱的、 用于1:1成像的雙凸透鏡。由此，第二光學(xué)裝置例如可以準(zhǔn)確地布置在可部分透射的鏡與 芯片平面之間在觀察光路中心一半的路徑處，尤其是當(dāng)?shù)诙治錾涫恢行目v軸線上的第 一光學(xué)裝置聚焦到可部分透射的鏡上時。聚焦到可部分透射的鏡上的第二分析射束則可以 在芯片平面和攝像機芯片方面被清晰地調(diào)節(jié)。
[0045]根據(jù)一個有利的實施例，第一光學(xué)裝置具有第一濾波器元件，所述第一濾波器元 件構(gòu)造用于，阻截預(yù)先確定的第一波長的激光射束、尤其是大于1000納米波長的激光射 束，和/或，第二光學(xué)裝置具有第二濾波器元件，所述第二濾波器元件構(gòu)造用于，阻截預(yù)先 確定的第二波長的射束、尤其是小于1000納米波長的射束。由此，能夠選擇待檢查的波長 范圍，并且通過射束光學(xué)裝置中的一個的加入能夠?qū)ｉT針對所述波長范圍進行分析。1000 納米的極限在1030到1070納米范圍內(nèi)的優(yōu)選可使用的激光波長方面尤其是符合目的的。 第一光學(xué)裝置優(yōu)選具有阻截大于1000納米波長的激光射束的表面，和/或，第二光學(xué)裝置 具有阻截小于1000納米波長的射束的表面。通過波長在所述表面上被阻截能夠降低散射。
[0046] 如果使用用于產(chǎn)生主射束的另外的激光波長，則也可以根據(jù)所述另外的激光波長 來選擇極限。1000納米的極限例如是符合目的的，以便使激光射束與傳統(tǒng)的輻射源、尤其是 光源的輻射分開。光學(xué)裝置的波長濾波器也能夠結(jié)合附加的、用于工藝分析的光源提供以 下優(yōu)點：射束分析能夠較容易地與工藝分析分開，而為此不一定必須設(shè)置兩個單獨的裝置。
[0047] 根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，分析裝置具有附加的輻射源，可以借助于所述輻射源提 供第一分析射束。附加的輻射源例如可以調(diào)節(jié)過程發(fā)光，即它能夠提供可由被工件和/或 激光噴嘴反射的射束（被動的輻射源）或者將附加的射束指向到噴嘴或者工件上（主動的 輻射源），然后所述附加的射束被工件和/或激光噴嘴反射并且使其在傳感器上成像。由 此，第一分析射束能夠以靈活的方式調(diào)節(jié)，而工藝分析能夠根據(jù)確定的問題選擇性地實施。 所述附加的（主動的）輻射源可以布置在觀察光路的區(qū)域中和/或主光路的區(qū)域中，或者 也可以布置在噴嘴平面的后方，在所述噴嘴平面中布置激光噴嘴。所述噴嘴也可以布置在 多個位置上。
[0048] 根據(jù)一個有利的實施例，分析裝置具有支承器件，借助于所述支承器件能夠使 所述鏡和射束傳感器相對于中心縱軸線相互對齊地定位。由此，可以限定觀察光路的取 向。支承器件例如可以構(gòu)造為能夠無級調(diào)節(jié)的滑動支架，從而所述鏡和所述射束傳感器例 如能夠沿著沿中心縱軸線的導(dǎo)軌定位。根據(jù)一個變型方案，分析裝置（選擇式地除所述 支承器件以外）具有連接器件，借助于所述連接器件能夠使所述鏡和所述射束傳感器相 對于主光路對齊地在激光加工機上取向。由此，觀察光路可以相對于主光路對中心地取 向?？梢愿鶕?jù)激光加工機上的相關(guān)連接器件將所述連接器件構(gòu)造為快速連接或者捕捉機構(gòu) (Schnappmechanismus)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)，分析裝置能夠以簡單的方式與激光加工機親合。

【附圖說明】

[0049] 以下根據(jù)實施例進一步描述本發(fā)明，其中，只要沒有明確地指出元件的不同功能 及不同結(jié)構(gòu)，則功能相同的元件設(shè)置有相同的參考標(biāo)記。在此示出：
[0050] 圖1以示意性剖視圖示出在根據(jù)本發(fā)明一實施例的分析裝置中光學(xué)裝置的光路 和布置，其中，能夠?qū)嵤┙M合的工藝分析和射束分析；
[0051] 圖2以示意性剖視圖示出在根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、用于組合的工藝分析和射 束分析的分析裝置中光學(xué)裝置的光路和布置，其中，第二分析射束的焦點以1:1的比例地 繪出，其中，噴嘴孔以1. 5:1的比例被縮小；并且
[0052] 圖3以示意性剖視圖示出在根據(jù)本發(fā)明另一實施例的、用于組合的工藝分析和射 束分析的分析裝置中光學(xué)裝置的光路和布置。

【具體實施方式】
[0053] 在圖1中示出分析裝置100,該分析裝置是激光加工機110的一部分。激光加工機 110具有激光器105或者說激光射束產(chǎn)生裝置，就激光射束S0 (主射束）的方向而言，所述 激光器或者說激光射束產(chǎn)生裝置布置在分析裝置100的前方。待加工的工件5可以在激光 加工機110中被放置在工件擱架（未示出）上并且在工件擱架上被引導(dǎo)。分析裝置100可 以支承在激光加工機110的支架（未示出）上并且借助于驅(qū)動裝置（未示出）相對于所述 支架移位、尤其與激光器105連接地移位。
[0054] 分析裝置100具有布置在平面B中的可部分透射的鏡2、第一光學(xué)裝置20和第二 光學(xué)裝置30以及布置在平面C中的射束傳感器3。兩個光學(xué)裝置20，30布置在鏡2和射束 傳感器3之間。射束傳感器3是CO)(ChargeCoupledDevice:電荷親合器件）芯片。在 平面B和C之間形成觀察光路，該觀察光路在路段BC上延伸，并且該觀察光路在此通過標(biāo) 以參考符號SI;S2的線不意性地標(biāo)不。參考符號SI;S2分別表不一分析射束，所述分析射 束能夠在觀察光路BC中傳播。在平面A中設(shè)置有激光噴嘴1，其具有噴嘴開口，并且，逆著 x方向（沿主射束方向）看在噴嘴開口后方或者說在平面A后方布置待借助于激光射束處 理的工件5。在平面A和B之間形成主光路，該主光路在路段AB上延伸。在主光路AB中， 選擇式地布置有光學(xué)部件、在此為聚焦透鏡10 (虛線示出）。同樣選擇式地設(shè)置有一個或者 多個（附加的）輻射源、在此為激光二極管40,尤其以便能夠提供（具有確定特性的）第一 分析射束S1，能夠借助于所述輻射源來照射激光噴嘴1和/或工件5。
[0055] (未示出的）激光加工機的激光射束的主射束S0由鏡2通過光學(xué)部件10大部分 與x方向相反地指向到工件5上。主射束S0的一小部分S2優(yōu)選作為光學(xué)元件10上的激 光反射從主射束S0中耦合輸出并且被引入到觀察光路BC中。射束傳感器3構(gòu)造為感測射 束的（未示出的）攝像機的攝像機芯片。在觀察光路BC中，一方面通過使用第一光學(xué)裝置 20來進行工藝分析，另一方面通過使用第二光學(xué)裝置30來進行射束分析。為了工藝分析， 觀察（第一分析射束的）光路S1，并且，為了射束分析，觀察（第二分析射束的）光路S2、即 主射束S0的一部分。特別優(yōu)選地，引導(dǎo)工作射束S0經(jīng)過光學(xué)元件10。在此，在工作射束經(jīng) 過時產(chǎn)生激光反射，所述激光反射被反射回到可部分透射的鏡2上。該激光反射的一部分 透過鏡2并且形成分析射束。該分析射束一方面被供入至第一光學(xué)裝置20,由激光反射形 成的分析射束是能夠在過程參數(shù)方面通過該第一光學(xué)裝置來分析的。另一方面，該分析射 束被供入至用于射束分析的第二光學(xué)裝置30。用于工藝分析和用于射束分析的兩個光學(xué)裝 置20, 30將通過它們調(diào)整的分析射束引導(dǎo)到傳感器3上。通過用于工藝分析的第一光學(xué)裝 置20,噴嘴頭的成像和/或照到工件5上的激光射束的成像被投射到芯片上。通過攝像機 圖像來評估，噴嘴是否無誤和/或工作射束相對于噴嘴開口是否正確地取向、即尤其中心 對準(zhǔn)。此外，可以評估切割幾何形狀看起來如何。所述成像由激光二極管40的射束的反射 來支持或者說由于激光二極管的射束的反射才能夠?qū)崿F(xiàn)，因為能夠通過激光二極管的射束 照亮切割區(qū)域并且能夠以這種方式在攝像機芯片上成像并且評估工件中的切割幾何形狀， 尤其即使在切割期間存在過程灼熱（ProzessglUhen)時。
[0056] 反射的激光射束經(jīng)過用于射束分析的第二光學(xué)裝置30并且通過M2測量來確定品 質(zhì)，尤其是射束的焦散面和擴散。通過校正因子，由激光反射的經(jīng)評估的激光射束推斷出工 作射束進而分析該工作射束。在此，替代地，光學(xué)裝置20, 30的分析射束被引導(dǎo)到傳感器3 上。該示意圖一方面直觀示出光學(xué)裝置20, 30交替地擺動到觀察光路中以及直觀示出透過 鏡2的激光反射被分配成分別經(jīng)過用于工藝分析的光學(xué)裝置20以及用于射束分析的光學(xué) 裝置30的兩個觀察光路。
[0057] 通過觀察觀察光路BC中的不同光路SI;S2,所述兩個光路被指向到射束傳感器3 上，能夠借助于單一的射束傳感器3既進行工藝分析而且也進行射束分析。光學(xué)裝置20, 30 可以交替地擺動到觀察光路BC中，或者可以對兩個待分析的射束或者說光路SI;S2進行受 時間控制的選擇，或者可以根據(jù)光的頻率或波長來進行選擇式的分析。在此，射束S1相應(yīng) 于第一分析射束，而射束S2在此相應(yīng)于第二分析射束。射束S1也可以借助于多個可選擇 的、單獨的輻射源40或者其中之一來產(chǎn)生，其方式是，激光加工噴嘴的開口的被照亮的成 像或者處于該開口下方的工件5的被照亮的成像被投射到芯片3上。該分析裝置100是簡 單建造的并且提供緊湊的結(jié)構(gòu)并且能夠通過簡單的方式集成到激光加工機110中。
[0058] 在圖2中示出分析裝置100，其中，在y方向上根據(jù)標(biāo)明的箭頭P使激光射束S0 (主 射束）指向到可部分透射的鏡2上，該鏡2使激光射束S0的大部分（例如在超過功率的 99%的范圍內(nèi)）與x方向相反地轉(zhuǎn)向并且指向到平面E1 (尤其所謂的噴嘴平面）上，在該 平面的后面能夠進行對工件的加工，如刻、切割、表面處理或者面式的材料平直。選擇式地， 也可以在主射束方向上在鏡2的前方設(shè)置有（在此虛線示意性標(biāo)明的）準(zhǔn)直透鏡或者準(zhǔn)直 儀12、尤其是為了主射束S0的較好的可調(diào)節(jié)性而設(shè)置。準(zhǔn)直儀12是能夠在光路中、尤其是 在y方向上移位的。
[0059] 此外，示出平凸的聚焦透鏡10,該聚焦透鏡在主光路中布置在（激光）射束通過口 或者說（遮光板類型的）噴嘴孔1和可部分透射的鏡2之間，所述（激光）射束通過口布 置在噴嘴平面E1或者說噴嘴壁中。噴嘴孔具有1至3毫米范圍內(nèi)的直徑。在該實施例中， 聚焦透鏡10構(gòu)造為具有平直面11的、平凸的透鏡。相對于噴嘴平面E1，聚焦透鏡10具有 準(zhǔn)確固定的焦距，例如flO,精確地為150毫米或者在150毫米左右。
[0060] 平凸的聚焦透鏡10具有光學(xué)的平直面11，尤其是在其逆著X方向看的第二表面上 具有光學(xué)的平直面，在該第二表面上由透射的工作射束SO產(chǎn)生光學(xué)的（激光）反射S2,該 反射與激光射束S0的方向相反地、即沿x方向落回到可部分透射的鏡2上并且部分地穿過 該鏡。在當(dāng)前情況中，工作射束至99. 9%透射過該平凸的透鏡，對準(zhǔn)噴嘴開口并且穿過該噴 嘴開口照到處于該噴嘴開口后方的工件上，而被反射回的激光反射為該工作射束的功率的 大約0. 1%并且被反射回到鏡2上。當(dāng)照到鏡2上時，該激光反射的99. 9%又被反射，而該 激光反射的〇. 1 %透過所述鏡。由此，在觀察光路中出現(xiàn)的激光反射已經(jīng)在該部位上相對于 工作射束減弱了 1〇6倍。在其后方，經(jīng)減弱的激光反射被引入到觀察光路中并且由光學(xué)裝 置30引導(dǎo)并且在另一個步驟中也被指向到布置在觀察光路中的攝像機芯片3上。光學(xué)裝 置20, 30還可以（在所有實施例中）包含另外的元件，以進一步降低觀察射束的強度，從而 不損壞傳感器、尤其攝像機芯片。這種強度衰減元件也可以是能夠在觀察光路中布置在光 學(xué)裝置20, 30之外的、特別優(yōu)選地是可擺動地布置。
[0061] 聚焦透鏡10或者平直面11構(gòu)造用于，產(chǎn)生具有被強烈降低的功率的、待測量的激 光反射S2,尤其是前向功率的0. 1 %至0. 2%。所述反射S2可以這樣產(chǎn)生，使得該反射會 聚、尤其具有降低的成像品質(zhì)地會聚。例如可以關(guān)于焦點位置或者關(guān)于射束橫截面的最窄 的位置來分析所述反射S2。在確定焦點直徑時也可以考慮，由于可能出現(xiàn)的成像錯誤而得 到大約20%過大的值。這種成像錯誤能夠借助于適合的測量軟件或者適合的計算單元計算 出，這能夠通過預(yù)先已知的方法和裝置來實現(xiàn)。
[0062] 為了射束分析，可以分析至此所描述的激光射束S0或者說由所述激光射束得到 的激光反射S2。此外，為了工藝分析，可以分析另一射束S1。所述另一射束S1可以通過來 源（Herkunft)減弱的射束構(gòu)成，例如通過布置在噴嘴壁E1的與x方向相反的后方的加工 件（未示出）所反射的激光射束（作為射束S0的一部分）、來自激光射束在工件中的切割 點中的過程灼熱的射束或者也通過（未示出的）單獨的輻射源的射束、尤其光源的射束構(gòu) 成，逆著X方向看，該光源也可以布置在噴嘴壁E1的后方。通過這種方式，例如可以關(guān)于激 光噴嘴1的損壞進行工藝分析。此外，所述另一射束S1 (第一分析射束）則優(yōu)選具有與所 述反射S2(第二分析射束）不同的射束特性、尤其不同的波長和不同的能量密度和能量分 布。
[0063] 在x方向上看，在可部分透射的鏡2的后方或者上方，分別相對于布置在芯片平面 E3中的攝像機芯片3而目，布置有具有例如精確100暈米或者100暈秒左右的焦距f20的 第一匯聚透鏡20和具有例如精確70毫米或者70毫米左右的焦距f30的第二匯聚透鏡30。 在x方向上在鏡2后方不再存在尤其設(shè)置用于激光材料加工的主射束S0,而是可以涉及觀 察光路，該觀察光路被激光反射S2和/或所述另一射束S1 (第一分析射束）照射經(jīng)過。由 此，主光路與觀察光路分開。
[0064] 所述第一匯聚透鏡20可以借助于滑閥（Schieber) 22被引入到光路中或者從觀察 光路中被取出，并且所述第二匯聚透鏡30也可以借助于滑閥32被引入到光路中或者從所 述光路中被取出。此外，兩個匯聚透鏡20，30可在x方向上移位地布置，尤其為了能夠?qū)崿F(xiàn) 對應(yīng)的射束Sl、S2的全面的分析。
[0065] 在該實施例中，可部分透射的鏡2允許通過少于0. 1 %的激光波長、尤其是就1030 納米和/或1070納米波長而言。為了良好地充分利用攝像機芯片3的芯片平面既用于射 束分析而且也用于噴嘴觀察（工藝分析），可以增大聚焦透鏡10和攝像機芯片3之間的間 距。換句話說，聚焦透鏡10可以沿x方向移位地或者反向于x方向移位地布置。在此，可 以利用可沿x方向移位的第二匯聚透鏡30,該匯聚透鏡優(yōu)選產(chǎn)生1 :1的成像。
[0066] 在噴嘴觀察時可以觀察噴嘴邊緣、例如變黑的金屬表面，其中，在噴嘴1的內(nèi)部由 于過程發(fā)光可以觀察到明亮的光球。借助于激光二極管能夠消除該光球，并且可識別出U 形的切割，其中，也可以觀察切割前跡（Schnittfront)、尤其例如5°范圍內(nèi)的傾斜。噴嘴1 或者遮光板優(yōu)選由深色的、尤其黑色的材料制造。特別優(yōu)選地，遮光板由金屬、尤其銅制造 并且優(yōu)選具有深色著色的內(nèi)側(cè)，尤其用于確保光學(xué)的對比度。
[0067] 第一匯聚透鏡20和第二匯聚透鏡30分別具有選擇式涂層的表面21，31，其中，表 面21，31能夠負(fù)責(zé)兩個功能：一方面，能夠根據(jù)波長或頻率、尤其根據(jù)大于或者小于1000納 米的波長來調(diào)節(jié)選擇式的作用，另一方面，能夠以所期望的強度進行射束的減弱、例如減弱 1000倍。從主射束S0出發(fā)，108或者10 9因子的范圍內(nèi)的絕對減弱可以是符合目的的、尤其 在產(chǎn)生激光反射時減弱例如1000至10000倍，然后在經(jīng)過所述部分透射的鏡2時減弱例如 1000倍，并且在第二透鏡30上以100至1000范圍內(nèi)的因子減弱。所述減弱首先在設(shè)置用 于射束分析的第二匯聚透鏡30中是符合目的的，尤其是為了使聚焦到攝像機芯片3的激光 反射S2進一步減弱。優(yōu)選地，第一匯聚透鏡20具有表面或者說涂層21，所述表面或者說涂 層阻截具有大于1000納米波長的射束。進一步優(yōu)選地，第二匯聚透鏡30具有表面或者說 涂層31，所述表面或者說涂層阻截具有小于1000納米波長的射束。由此，所述第二匯聚透 鏡30僅允許激光反射S2的波長經(jīng)過。
[0068] 兩個匯聚透鏡20, 30能夠如所提及的那樣可移動地布置在光路的方向上、即關(guān)于 所述可部分透射的鏡2和所述攝像機芯片3之間的位置方面可移動地布置在光路的方向 上。由此，能夠提供一種擴展的射束分析/工藝分析，尤其通過能夠相對于確定的平面來調(diào) 節(jié)的銳度平面、尤其是在攝像機芯片上。能夠進行對焦散面的拍攝，其方式是，移動匯聚透 鏡30中的一個，其中，優(yōu)選分析反射S2的焦散面。焦散面表示傳播的激光射束在空間中的 幾何結(jié)構(gòu)并且尤其表示射束在垂直于傳播方向的平面中的能量分布或者強度分布。焦點焦 散面（Fokuskaustik)表示當(dāng)激光射束聚焦時在焦點范圍內(nèi)沿著傳播方向的這種結(jié)構(gòu)。為 了射束分析，可以通過相應(yīng)的控制裝置不僅移動所述可部分透射的鏡2或者說鏡對而且 也移動攝像機芯片3前方的焦散面中的匯聚透鏡30的一個，也就是說，攝像機芯片3前方 的、在空間中成束的射束。通過芯片平面E3、噴嘴平面E1和反射的平直面11之間的幾何位 置關(guān)系以及成像長度或者說焦距，可以相對于噴嘴平面E1或者說噴嘴尖配置焦點的位置。
[0069]在激光加工工藝中，可以在第一分析射束S1中根據(jù)射束直徑的變化觀察攝像機 芯片3上的確定的射束直徑。在此，例如也可以檢查圓度或者感測盲斑產(chǎn)生，尤其由于噴濺 引起的盲斑產(chǎn)生。為了后調(diào)整（Nachregeln)變化的焦點位置，可以尤其通過熱透鏡檢查射 束直徑。
[0070] 如果接通與主激光射束分離的照明，并且如果構(gòu)造用于工藝分析的透鏡20被換 到觀察光路中，則可以借助于所述透鏡20清晰地成像噴嘴孔1、尤其聚焦到攝像機芯片上。 在此，可以基于完好度（Unversehrtheit)來控制噴嘴或者說噴嘴孔1。也可以基于對中性 (Zentrizitaet)來檢查光路。如果需要，能夠通過電子方式減去或者說計算出可能仍可見 的其余射束圖像。
[0071] 如果基于激光的射束品質(zhì)，雙凸的聚焦透鏡取代平凸的聚焦透鏡是符合目的的， 則激光反射也能夠在單獨的平直窗（Planfenster)或者單獨的平直表面（Planoberfldche )上產(chǎn)生，尤其在向著噴嘴平面的方向在聚焦透鏡后方布置的平直窗上產(chǎn)生。
[0072] 在圖3中示出分析裝置100,其中，（原本發(fā)射的）主激光射束S0在方向P上對準(zhǔn) 可部分透射的鏡2a，其中，所述鏡2a使主射束S0反向于x方向?qū)?zhǔn)噴嘴平面E1，在所述噴 嘴平面中設(shè)置有激光噴嘴或者遮光板1。在鏡2a和激光噴嘴1之間布置有平凸的聚焦透鏡 10。在聚焦透鏡10上，在平直表面11上產(chǎn)生激光反射S2,所述激光反射聚焦到鏡2a上。 激光反射S2為激光射束S0的前向功率的僅一小部分、尤其僅0. 1 % -0. 2%。所述激光反 射S2經(jīng)過鏡2a并且在鏡2a后方照到鏡2b上并且在此可以被分開或者完全偏轉(zhuǎn)。選擇式 地，在第一鏡2b和鏡2a之間設(shè)置有光學(xué)裝置10a，所述光學(xué)裝置將射束S0的激光反射這樣 投到鏡2b上，使得所述激光反射能夠被良好地檢查或者能夠在觀察光路中被繼續(xù)傳遞到 射束傳感器上。在此，第一鏡2b優(yōu)選是可部分透射的鏡，其將射束S0的激光反射的剩余部 分完全地繼續(xù)傳遞或者將射束S0的激光反射的剩余部分的至少主要部分、尤其超過90% 的部分作為部分射束S2繼續(xù)傳遞。在激光噴嘴1的后方，從工件表面通過反射來發(fā)射或者 借助于發(fā)光二極管來成像另一射束S1，所述另一射束照到第二鏡2c上。在此，所述第二鏡 2c優(yōu)選是這樣的鏡，其將射束S1完全地繼續(xù)傳遞或者將射束S1的至少主要部分、尤其超過 90 %的部分繼續(xù)傳遞。
[0073]在兩個射束Sl、S2的觀察光路中分別布置有光學(xué)裝置20, 30,所述光學(xué)裝置能夠 在x方向上移位。借助于這些光學(xué)裝置20, 30,可以通過更準(zhǔn)確的方式方法進行射束分析 或者工藝分析，其方式是，經(jīng)過（durchfahren)焦散面或者說可以使不同的平面在芯片上 成像。在此，所述光學(xué)裝置20, 30不必從對應(yīng)的光路中擺動出來，而是能夠保持在其各自的 x位置上，這確保簡單的機械結(jié)構(gòu)。兩個射束S1、S2能夠通過對應(yīng)的鏡2d引導(dǎo)并且繼續(xù)傳 遞。
[0074] 在所述結(jié)構(gòu)中，可以使兩個射束S1、S2指向到射束引導(dǎo)裝置4上，尤其從不同的側(cè) 指向到射束引導(dǎo)裝置上，在所述射束引導(dǎo)裝置中又將射束S1、S2偏轉(zhuǎn)到布置在芯片平面E3 中的射束傳感器3上、尤其攝像機芯片上。所述射束引導(dǎo)裝置4能夠以不同的方式起作用 或者負(fù)責(zé)多個功能：一方面，其可以包括控制裝置或者說同步裝置、尤其快門（Shutter)， 借助于控制裝置或者說同步裝置分別暫時（例如根據(jù)波長）阻斷射束Sl、S2中的一個，而 將另一個引導(dǎo)到射束傳感器3上并且分析所述另一個。在此，射束引導(dǎo)裝置4包括以1000 赫茲頻率運行的快門。由此，在一秒鐘內(nèi)，有關(guān)工藝分析射束的500個圖像和有關(guān)射束分析 的500個圖像產(chǎn)生到傳感器上。通過同步信息，在評估時能夠?qū)崿F(xiàn)，以高的頻率并列地實施 既對工藝而且也對射束品質(zhì)的兩個分析。由此，通過僅一個芯片能夠?qū)崿F(xiàn)兩個參數(shù)的在線 分析。
[0075]由此，本發(fā)明提供一種分析裝置，通過該分析裝置能夠在線地監(jiān)控并且能夠利用 不僅射束參數(shù)以及過程參數(shù)，以便在線地補償調(diào)節(jié)工作激光射束的品質(zhì)。在此，分析裝置僅 具有一個傳感器、尤其攝像機芯片已足夠。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于分析激光射束的分析裝置（100)，所述分析裝置具有： -布置在主光路（AB)中的光學(xué)部件（10)，所述光學(xué)部件構(gòu)造用于以光學(xué)方式調(diào)節(jié)所述 激光射束的主射束（SO); -射束傳感器（3)，用于分析所述激光射束，所述射束傳感器布置在與所述主光路（AB) 分開的觀察光路（BC)中； -布置在所述光學(xué)部件（10)和所述射束傳感器（3)之間的、可部分透射的鏡（2)， 其特征在于，所述分析裝置（100)具有用于借助于第一分析射束（SI)來進行工藝分析 的第一光學(xué)裝置（20)以及用于借助于第二分析射束（S2)來進行射束分析的第二光學(xué)裝置 (30)，其中，所述第一和第二分析射束（S1，S2)能夠?qū)?zhǔn)所述射束傳感器（3)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于，所述第二分析射束（S2)通過能夠在 所述光學(xué)部件（10)上產(chǎn)生的激光反射射束構(gòu)成。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分析裝置，其特征在于，所述光學(xué)部件（10)構(gòu)造為具有平直 面（11)的、平凸的透鏡，所述平直面提供所述激光反射射束。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的分析裝置，其特征在于，所述第一分析射束（SI)通過這 樣的射束構(gòu)成，所述射束經(jīng)過激光噴嘴（1)照到所述第一光學(xué)裝置（20)上，所述激光噴嘴 布置在這樣的平面（A;E1)中，該平面沿所述主射束（SO)的傳播方向看處于所述光學(xué)部件 (10)的后面。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的分析裝置，其特征在于，所述第一和/或第二光 學(xué)裝置（20, 30)能夠在所述觀察光路（BC)中平行于中心縱軸線（M)移位。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析裝置，其特征在于，所述第一和/或第二光學(xué)裝置 (20, 30)包括至少一個匯聚透鏡。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析裝置，其特征在于，所述第一和/或第二光學(xué)裝置 (20, 30)具有放置裝置（22, 32)并且能夠借助于所述放置裝置（22, 32)選擇式地布置在所 述觀察光路（BC)之中或者之外。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析裝置，其特征在于，所述分析裝置（100)具有控制裝 置，所述控制裝置構(gòu)造用于，使所述第一和第二分析射束（Sl，S2)在時間上相互分開地分 別對準(zhǔn)所述射束傳感器（3)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析裝置，其特征在于，所述第二光學(xué)裝置（30)構(gòu)造為 對稱的、具有兩個相同曲率半徑的、用于以1:1的比例成像的雙凸透鏡。10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析裝置，其特征在于，所述第一光學(xué)裝置（20)具有 第一濾波器元件，所述第一濾波器元件構(gòu)造用于阻截預(yù)先確定的第一波長的激光射束，和/ 或所述第二光學(xué)裝置（30)具有第二濾波器元件，所述第二濾波器元件構(gòu)造用于阻截預(yù)先 確定的第二波長的射束。11. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析裝置，其特征在于，所述分析裝置（100)具有附加 的輻射源（40)，借助于所述輻射源能夠提供所述第一分析射束（SI)。12. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析裝置，其特征在于，所述分析裝置（100)具有支承 器件，借助于所述支承器件，所述鏡（2)和所述射束傳感器（3)能夠相對于所述分析裝置 (100)的中心縱軸線（M)相互對齊地定位，和/或，所述分析裝置（100)具有連接器件，借助 于所述連接器件，所述鏡（2)和所述射束傳感器（3)能夠相對于所述主光路（AB)對齊地在 激光加工機（110)上定向。13. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析裝置，其特征在于，所述分析裝置（100)是用于在 激光材料加工時分析激光射束的分析裝置。14. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析裝置，其特征在于，所述射束傳感器（3)是攝像機 芯片。15. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析裝置，其特征在于，所述第一波長的激光射束是大 于1000納米波長的激光射束。16. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析裝置，其特征在于，所述第二波長的射束是小于 1000納米波長的射束。17. 激光加工機（110)，其具有根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的分析裝置（100)。
【文檔編號】G02B5-20GK204295135SQ201420586928
【發(fā)明者】J-M·魏克, D·韋斯, D·布格爾, M·黑克爾 [申請人]通快機床兩合公司