專利名稱：用于監(jiān)視激光加工過程的裝置和激光加工頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于監(jiān)視激光加工過程、特別是激光焊接或激光切 割過程的裝置，以及借助激光束加工工件的激光加工頭，該激光加工頭 裝備有這種裝置，以通過相應(yīng)的控制或調(diào)節(jié)保證激光加工過程的品質(zhì)， 或者至少與加工同時(shí)記錄激光加工過程的品質(zhì)。
背景技術(shù)：
為了在激光加工、特別是在激光焊接或切割中進(jìn)行過程監(jiān)視，在激 光加工過程的監(jiān)視中使用了監(jiān)視裝置，這些裝置被作為輻射敏感的接收器光電二極管或CCD圖像傳感器使用，它們?cè)诩庸み^程期間檢測(cè)并記錄 光學(xué)發(fā)射。為此，其中使用了外部的系統(tǒng)，它們使用了外部地附加在激光加工 頭上的傳感器，例如平面照相機(jī)、即具有以平面方式布置的接收器元件 的CCD圖像傳感器，行照相機(jī)(Zeilenkamera)、即具有以行方式布置的 接收器元件的CCD圖像傳感器，或者光電二極管系統(tǒng)。在DE 100 13 892 Al中公開了這種用于確定在工件之間的焊接部分 的焊接質(zhì)量的外部裝置。該裝置包括第一和第二傳感器設(shè)備，它們二者 都與測(cè)量裝置相連，并且檢測(cè)由焊接部分在不同角度下側(cè)向地發(fā)射的光 的發(fā)射強(qiáng)度。DE39 08 187 Al中公開了一種另外的方法用于在激光焊接和切割中 的質(zhì)量保證，其中來(lái)自激光束和工件之間的相互作用區(qū)的區(qū)域中的輻射 以一個(gè)或多個(gè)接收器設(shè)備檢測(cè)，以在合適的信號(hào)處理之后獲得這樣的信 號(hào)，它示出是否在激光加工中出現(xiàn)了缺陷。除了用于監(jiān)視激光加工過程的外部系統(tǒng)，還使用了這樣的系統(tǒng)，其
中為了從在激光束和工件之間的相互作用區(qū)至輻射敏感的接收器的輻射 傳輸，在激光加工頭內(nèi)使用了激光束引導(dǎo)系統(tǒng)的至少單個(gè)的元件。例如在DE 101 20 251 Al中公開了一種方法和一種裝置用于監(jiān)視在 工件上待執(zhí)行的激光加工過程，其中來(lái)自激光束和工件之間的相互作用 區(qū)的過程輻射(Prozessstrahlung)通過工作激光束的聚焦透鏡到達(dá)分光鏡， 借助分光鏡，來(lái)自相互作用區(qū)的輻射被從工作光路中輸出耦合(couple out)。布置在分光鏡之后的成像光學(xué)系統(tǒng)隨后將輻射聚焦到一個(gè)位置分辨 的接收器設(shè)備上，該設(shè)備具有光闌用于確定在工件上的觀察范圍。除了位置分辨的接收器設(shè)備，在這種已公開的裝置中，觀察照相機(jī)， 例如攝像機(jī)借助連接殼體(Anschlussgehaeuse)被安裝在激光加工頭的殼 體上。在此，攝像機(jī)用于在接收器設(shè)備的校準(zhǔn)期間觀察工件表面。DE 101 60 623 Al涉及用于監(jiān)視激光加工過程的一種另外的裝置。這 種已公開的監(jiān)視裝置隨著激光加工頭使用，其中被對(duì)準(zhǔn)的工作激光束通 過轉(zhuǎn)向鏡(Umlenkspiegel)被轉(zhuǎn)向到作為聚焦光學(xué)系統(tǒng)起作用的凹面反 射鏡上。在此，凹面反射鏡具有有效的開口，它大于轉(zhuǎn)向鏡的開口。由 此，來(lái)自在激光束和工件之間的相互作用區(qū)的、到達(dá)凹面反射鏡上的輻 射的一部分在轉(zhuǎn)向鏡上環(huán)形地通過并且可以被布置在轉(zhuǎn)向鏡后面的聚光 透鏡聚焦到接收器設(shè)備的入射光闌(Eintrittsblende)中。若在此在光闌 和聚光透鏡之間的距離變化，則在相互作用區(qū)的區(qū)域中的觀察區(qū)域也被 相應(yīng)地轉(zhuǎn)移。在此，接收器設(shè)備裝備有位置敏感的檢測(cè)器，它提供相應(yīng) 于被接收的光學(xué)輻射的光譜分布的重心的信號(hào)。除了這些使用工作光路的用于反映射束控制的元件的監(jiān)視裝置之 夕卜，DE 198 52 302A1中還公開了一種過程監(jiān)視設(shè)備，其中設(shè)置了具有孔 的用于工作激光束的聚焦鏡，來(lái)自在激光束和工件之間的相互作用區(qū)的 輻射可以穿過該孔，以被布置在孔之后的光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)到檢測(cè)器上。在 此，檢測(cè)器可以使用行或平面?zhèn)鞲衅鳌?br> 在這種監(jiān)視裝置中，被使用的接收器必須分別按照待執(zhí)行的加工過 程及/或待監(jiān)視的特性被選擇。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的任務(wù)在于，提供另外的用于監(jiān)視激光加工過程的裝置 以及激光加工頭，該裝置或加工頭能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)及/或監(jiān)視加工過程及/ 或加工進(jìn)程的質(zhì)量。該任務(wù)通過根據(jù)本發(fā)明的裝置和根據(jù)本發(fā)明的激光加工頭解決。本 實(shí)用新型的有利的改進(jìn)方案和擴(kuò)展方案在下文中被描述。根據(jù)本實(shí)用新型的用于監(jiān)視激光加工頭的裝置具有輻射敏感的接收 器設(shè)備、至少一個(gè)成像裝置以及用于接收器設(shè)備的信號(hào)的分析電路，該 分析電路在它那方面提供表明激光加工過程的進(jìn)程的特征的輸出信號(hào)。 為了能夠執(zhí)行對(duì)加工過程的高品質(zhì)的、不依賴于過程的監(jiān)視，用于檢測(cè) 來(lái)自在激光束和工件之間的相互作用區(qū)的區(qū)域中的輻射的接收器設(shè)備包 括至少一個(gè)輻射敏感的接收器、例如光電二極管，以及至少一個(gè)照相機(jī)、例如具有CCD的圖像傳感器，它們的相應(yīng)的輸出信號(hào)被同時(shí)輸送給分析電路。通過這種方式，在監(jiān)視裝置中相應(yīng)于各個(gè)加工過程及/或加工進(jìn)程可 能使用依賴于過程的、單個(gè)接收器和照相機(jī)的特定的強(qiáng)度。為了進(jìn)一步改進(jìn)激光加工過程的監(jiān)視與特定的加工過程的匹配，在 根據(jù)本實(shí)用新型的一種有利的擴(kuò)展方案中設(shè)置了接收器設(shè)備，其包括第 一和第二輻射敏感的接收器，它們具有不同的光譜敏感性，其中該或這 些輻射敏感的接收器分別包括一個(gè)光電二極管。根據(jù)待執(zhí)行的激光加工 過程的類型，該或這些輻射敏感的接收器也可以根據(jù)目的地包括光電二 極管陣列、PSD或CMOS接收器。特別使用一維的或優(yōu)選地為二維的CCD圖像傳感器作為照相機(jī)。
為了將待觀察的區(qū)域與輻射敏感的接收器及/或照相機(jī)的特性相匹 配，當(dāng)它們被分配確定待觀察的區(qū)域的光闌時(shí)，是符合目的的。該光闌 在此可以作為正或負(fù)光闡構(gòu)建，這樣只有來(lái)自在相互作用區(qū)的環(huán)境中的 確定區(qū)域的輻射到達(dá)接收器，或者來(lái)自相互作用區(qū)的特定區(qū)域的輻射被 阻止到達(dá)接收器上。
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的監(jiān)視裝置的特別緊湊的構(gòu)造，該監(jiān)視裝 置至少具有一個(gè)成像裝置、 一個(gè)為激光束定義工作光路的聚焦光學(xué)系統(tǒng)、一個(gè)用于將來(lái)自在激光束和工件之間的相互作用區(qū)的區(qū)域中的輻射從工 作光路中輸出耦合的元件以及至少一個(gè)用于將被輸出耦合的輻射聚焦到 至少一個(gè)輻射敏感的接收器上的聚焦光學(xué)系統(tǒng)，以及接收器設(shè)備的所述 至少一個(gè)照相機(jī)，其中獨(dú)特的聚焦光學(xué)系統(tǒng)被根據(jù)目的地分配給所述的 至少一個(gè)輻射敏感的接收器和接收器設(shè)備的所述的至少一個(gè)照相機(jī)，并 且特別是每個(gè)輻射敏感的接收器都被分配一個(gè)獨(dú)特的聚焦光學(xué)系統(tǒng)。
為了將來(lái)自相互作用區(qū)的區(qū)域中的輻射從工作光路中輸出耦合，可以設(shè)置不同的分光元件(Strahlteilerelemente)，它們分別讓輻射的一部分 通過，而將另外的部分轉(zhuǎn)向到輻射接收器的方向上。除了傳統(tǒng)的、引起 輻射的根據(jù)強(qiáng)度或取決于波長(zhǎng)的分離的分光鏡，還可以使用所謂的刮刀 鏡(Scraperspiegel)，它們引起輻射的空間分離，即它們例如讓輻射束的 位于外部或內(nèi)部的區(qū)域通過，而輻射束的位于內(nèi)部或外部的區(qū)域被轉(zhuǎn)向。 而在本實(shí)用新型的一種有利的擴(kuò)展方案中設(shè)置了，用于將輻射從工作光 路中輸出耦合的元件是一種部分透明的(teildurchlaessig)鏡，特別是二 色性的(dichroitisch)鏡，它讓激光束通過并且將來(lái)自另外的與該激光束 不同的光譜范圍中的輻射轉(zhuǎn)向到接收器設(shè)備的方向上，其中來(lái)自待觀察 區(qū)域中的輻射借助鏡的轉(zhuǎn)向?yàn)?0。。
此外，當(dāng)從工作光路中被輸出耦合的輻射借助至少一個(gè)分光鏡被分 離到不同的、分別被引導(dǎo)到單個(gè)的接收器和照相機(jī)上的射束中時(shí)，是符
合目的的。在本實(shí)用新型的另一種擴(kuò)展方案中設(shè)置了，照相機(jī)以分配給它的聚 焦光學(xué)系統(tǒng)直接觀察相互作用區(qū)的區(qū)域。在本實(shí)用新型的一種特別優(yōu)選的實(shí)施形式中設(shè)置了，處理接收器設(shè) 備輸出信號(hào)的分析電路為控制或調(diào)節(jié)激光束及/或激光加工過程的控制或 調(diào)節(jié)電路提供輸出信號(hào)。在此，還使用分析電路的輸出信號(hào)用于激光加 工過程的質(zhì)量的記錄是特別符合目的的。這種記錄可以與每個(gè)被加工的 工件一同給出，這樣在以后出現(xiàn)工件的使用損壞時(shí)，對(duì)此的原因可以被 簡(jiǎn)單地查明。為了在制造中的實(shí)際使用，當(dāng)激光加工頭裝備以根據(jù)本實(shí)用新型的 裝置用于監(jiān)視激光加工過程時(shí)，其中該加工頭具有一個(gè)殼體，激光束的 工作光路通過該殼體被引導(dǎo)，還具有聚焦光學(xué)系統(tǒng)用于將激光束聚焦到 設(shè)置在該殼體外的工作焦點(diǎn)中，是符合目的的。在此，當(dāng)至少接收器設(shè) 備的所述的至少一個(gè)輻射敏感的接收器被集成在殼體中時(shí)，是符合目的 的。在本實(shí)用新型的一種替代的擴(kuò)展方案中設(shè)置了，接收器設(shè)備的輻射 敏感的接收器分別被容納在一個(gè)殼體中，這些殼體被安裝在激光加工頭 的殼體上，其中所述的至少一個(gè)照相機(jī)為了接收來(lái)自相互作用區(qū)的區(qū)域 中的、從工作激光束中被輸出耦合的輻射而被安裝在激光加工頭的殼體 上。這也能夠?qū)崿F(xiàn)將已經(jīng)存在的激光加工頭加裝以根據(jù)本實(shí)用新型的監(jiān) 視裝置。


以下參照附圖進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。其中圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的用于監(jiān)視激光加工過程 的裝置的極大簡(jiǎn)化的示意圖，并且
圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另外的一種實(shí)施例的帶有監(jiān)視裝置的 激光加工頭的示意性剖面圖。
具體實(shí)施方式
在附圖的不同圖形中，彼此相應(yīng)的部件具有相同的參考標(biāo)號(hào)。在圖1中示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的用于監(jiān)視激光加工過程的裝置，以下簡(jiǎn)稱為監(jiān)視裝置，該裝置被集成到激光加工頭io中，該加工頭僅僅通過聚焦光學(xué)系統(tǒng)11和由此確定的工作光路12表明。在根據(jù) 本實(shí)用新型的監(jiān)視裝置中設(shè)置的成像裝置除了用于激光束13的聚焦光學(xué) 系統(tǒng)11之外，還包括第一部分透明鏡14用于將待觀察的福射從工作光 路12中輸出耦合，第二部分透明鏡15用于將被輸出耦合的輻射分離到 輻射敏感的接收器16和照相機(jī)17上，聚焦光學(xué)系統(tǒng)18用于將從工作光 路中被輸出耦合的輻射聚焦到輻射敏感的接收器16上，以及未被進(jìn)一歩 示出的在照相機(jī)17中的聚焦光學(xué)系統(tǒng)。在輻射敏感的接收器16之前根據(jù)目的地布置了光闌19，借助它可以 選出在激光束13和工件21之間的相互作用區(qū)20中的區(qū)域。相應(yīng)的光闌 也可以被布置在照相機(jī)17之前或優(yōu)選地被布置在照相機(jī)17中。輻射敏感的接收器16和照相機(jī)17將相應(yīng)于被接收的輻射的輸出信 號(hào)提供給分析電路22，它將接收器16和照相機(jī)17的信號(hào)進(jìn)行處理，以 在它那方面提供合適的輸出信號(hào)用于質(zhì)量保證和用于激光加工機(jī)的控制 或調(diào)節(jié)。分析電路22的輸出信號(hào)，例如可以是表明激光加工過程的質(zhì)量 或品質(zhì)特征的狀態(tài)信號(hào)，例如可以被輸送給一個(gè)控制或調(diào)節(jié)電路23，該 電路在輸出端A提供相應(yīng)的控制信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)激光加工機(jī)，在該加工機(jī) 的激光加工頭10中集成了根據(jù)本實(shí)用新型的監(jiān)視裝置。特別的是，當(dāng)設(shè)置了裝備以二維的接收器、例如CCD圖像傳感器的 照相機(jī)作為照相機(jī)17時(shí)，照相機(jī)17的輸出信號(hào)也可以在輸出端B被提
供用于連接顯示器，這樣在激光加工過程期間也可以由操作人員視覺地 評(píng)估激光加工。在激光加工機(jī)的運(yùn)行期間，即例如在激光焊接或激光切割過程進(jìn)行 期間，激光束13從聚焦光學(xué)系統(tǒng)11聚焦到工件21的表面上，在那里激光與工件相互作用，這樣在相互作用區(qū)20的區(qū)域中的工件材料被熔化。 來(lái)自相互作用區(qū)20的區(qū)域中的輻射隨后被聚焦光學(xué)系統(tǒng)11引導(dǎo)回工作 光路12中，在那里它借助第一部分透明鏡14被從工作光路12中輸出耦部分透明鏡14在此根據(jù)目的地是一個(gè)二色性的鏡，它實(shí)際上讓工作 激光輻射無(wú)阻礙地通過，而它將來(lái)自其它的光譜范圍中的輻射幾乎完全 地反射。而該部分透明鏡14也可以作為圍繞工作激光束13的刮刀鏡構(gòu)建。從工作光路12中被輸出耦合的輻射隨后借助第二部分透明鏡15被 分離到照相機(jī)17和輻射敏感的接收器16上。該部分透明鏡15在此同樣 可以具有二色性的特征，這些特征與照相機(jī)17和輻射敏感的接收器16 的光譜敏感性匹配。借助光闌19可以在相互作用區(qū)20的區(qū)域中選出確定的觀察區(qū)域， 該區(qū)域同樣可以相應(yīng)于接收器16的光譜敏感性地被選擇。換句話說，輻 射敏感的接收器16可以考慮到其光譜敏感性地相應(yīng)于待觀察的區(qū)域地被 選擇。如果企圖要檢測(cè)來(lái)自在相互作用區(qū)上方的等離子云中的輻射，則 優(yōu)選地使用UV敏感的接收器16，若反之要檢測(cè)來(lái)自熔池或其邊沿的區(qū) 域中的輻射，則接收器的敏感性被設(shè)置到可見的及/或近紅外光上?？梢栽O(shè)置相應(yīng)的光電二極管作為輻射敏感的接收器16。然而也可能 使用位置敏感的檢測(cè)器或CMOS接收器。光或輻射敏感的接收器16的輸出信號(hào)被與照相機(jī)17的輸出信號(hào)同 時(shí)地提供給分析電路22，該電路以合適的方式處理這些信號(hào)，以形成品
質(zhì)、狀態(tài)及/或故障信號(hào)。這種品質(zhì)、狀態(tài)及/或故障信號(hào)可以隨后在控制 或調(diào)節(jié)電路23中被用于激光加工機(jī)的控制或調(diào)節(jié)，以形成為加工過程用 于調(diào)整激光功率及/或用于調(diào)整運(yùn)行參數(shù)的相應(yīng)的信號(hào)，該信號(hào)在相應(yīng)的 機(jī)器控制裝置的輸出端A被遞交。根據(jù)目的地，分析電路22被設(shè)置有另外的輸出端C，在該輸出端上提供相應(yīng)的信號(hào)用于記錄及/或顯示，這樣監(jiān)視過程可以被記錄。如在圖2中所示，在激光加工頭10上借助相應(yīng)的連接殼體31、 32 安裝了第一輻射敏感的接收器16'，第二輻射敏感的接收器16"和照相機(jī) 17，該激光加工頭10僅僅通過其殼體30的一部分、聚焦光學(xué)系統(tǒng)11和 具有激光束13的工作光路12表明。激光加工頭10的殼體30此外具有 連接部分33，分光鏡14被布置其中，以將來(lái)自待觀察區(qū)域或來(lái)自在激光 束13和工件21之間的相互作用區(qū)20范圍內(nèi)的區(qū)域的輻射從工作光路12 中輸出耦合并且引導(dǎo)到接收器設(shè)備的方向中。在第一輻射敏感的接收器16'的連接殼體31中布置了射束分離器 (Strahlteiler) 15'，它將被輸出耦合的輻射的一部分引導(dǎo)到輻射敏感的接 收器16'的方向中。在部分透明的鏡15'和輻射敏感的接收器16'之間設(shè)置 了相應(yīng)的聚焦光學(xué)系統(tǒng)18'和可選的濾色鏡(Filter) 34，這樣光譜特征通 過濾色鏡34的光譜傳輸特性以及輻射敏感的接收器16'的光譜敏感性被 確定。該連接殼體31 —方面用于在激光加工頭10的殼體30上接納和固定 第一輻射敏感的接收器16'，并且另--方面也用于固定第二連接殼體32， 在該第二連接殼體中又布置了部分透明的鏡15"，該鏡讓被部分透明的鏡 15"允許通過的輻射的一部分通過到達(dá)照相機(jī)17，并且將另外的部分引導(dǎo) 到第二輻射敏感的接收器16"上。在被輸出耦合的輻射的方向中在部分透明的鏡15"之后又有聚焦光 學(xué)系統(tǒng)18"以將來(lái)自待觀察區(qū)域的輻射聚焦到輻射敏感的接收器16"上。
雖然原則上有可能，來(lái)自待觀察區(qū)域的、從工作光路中被輸出耦合 的輻射以單個(gè)的聚焦光學(xué)系統(tǒng)聚焦到所有被連接的輻射敏感的接收器和 照相機(jī)上，然而根據(jù)本實(shí)用新型有利的是，每個(gè)輻射敏感的接收器和每 個(gè)照相機(jī)都分配有獨(dú)特的聚焦光學(xué)系統(tǒng)，因?yàn)檫@樣每個(gè)輻射敏感的接收 器也可以分配有獨(dú)特的觀察區(qū)域。單個(gè)接收器的光譜特征也還可以進(jìn)一步地通過相應(yīng)的二色性的分光 鏡15'、 15"調(diào)整，這些分光鏡分別僅僅將對(duì)于后接的輻射敏感的接收器 感興趣的輻射輸出耦合，并且讓其余部分透過并到達(dá)一個(gè)或多個(gè)(未被 示出的)照相機(jī)17。根據(jù)本實(shí)用新型，來(lái)自在相互作用區(qū)的區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中 的輻射為了在激光加工過程中的過程監(jiān)視而以一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)(未被 示出的)輻射敏感的接收器以及以至少一個(gè)照相機(jī)同時(shí)地在不同光譜范 圍中檢測(cè)，以能夠根據(jù)待執(zhí)行的加工過程充分利用不同監(jiān)視的優(yōu)點(diǎn)。由 不同接收器和照相機(jī)提供的信號(hào)隨后為了控制及/或調(diào)節(jié)相應(yīng)的激光加工 過程而被使用。特別可能的是，在此根據(jù)加工過程的類型或根據(jù)待加工 的材料的類型，接收器之一的輸出信號(hào)優(yōu)選地或僅僅被用于評(píng)估加工過 程的品質(zhì)或效率。借助根據(jù)本實(shí)用新型的監(jiān)視裝置由此可能，對(duì)于特定的加工過程分 別選擇接收器設(shè)備或照相機(jī)，對(duì)于該過程，它們?cè)诩庸べ|(zhì)量和信號(hào)之間 具有最有效的相關(guān)性。
權(quán)利要求1.用于監(jiān)視激光加工過程的裝置，包括——輻射敏感的接收器設(shè)備(16、17)，用于檢測(cè)來(lái)自在激光束(13)和工件(21)之間的相互作用區(qū)(20)中的輻射，——至少一個(gè)成像裝置(11、14、15、18)，該裝置將相互作用區(qū)(20)中的至少一個(gè)待觀察區(qū)域顯示到接收器設(shè)備(16、17)上，以及——分析電路(22)，其特征在于，——所述輻射敏感的接收器設(shè)備(16、17)包括至少一個(gè)輻射敏感的接收器(16)和至少一個(gè)照相機(jī)(17)，以及——所述的至少一個(gè)輻射敏感的接收器(16)和所述的至少一個(gè)照相機(jī)(17)的輸出信號(hào)被同時(shí)輸送給該分析電路(22)，并且該分析電路處理接收到的接收器設(shè)備的輸出信號(hào)，以在它那方面提供表明激光加工過程的進(jìn)程特征的輸出信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其特征在于，接收器設(shè)備包括第一和第 二輻射敏感的接收器(16'、 16")，它們具有不同的光譜敏感性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其特征在于，該或這些輻射敏感的接收 器(16、 16'、 16")各包括光電二極管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，該或這些輻射敏感的接收 器(16、 16'、 16")包括光電二極管陣列、PSD或CMOS接收器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述的至少一個(gè)照相機(jī)(17) 具有一維或二維的CCD圖像傳感器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其特征在于，至少一個(gè)輻射敏感的接收 器(16)及/或照相機(jī)(17)設(shè)置有確定待觀察的區(qū)域的光闌(19)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，設(shè)置了正或負(fù)光闌作為光 闌(19)。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)成像 裝置具有——為激光束(13)限定工作光路(12)的聚焦光學(xué)系統(tǒng)(11)， ——用于將來(lái)自在激光束(13)和工件(21)之間的相互作用區(qū)(20)中的輻射從工作光路(12)中輸出耦合的元件(14)以及——至少一個(gè)用于將被輸出耦合的輻射聚焦到所述至少一個(gè)輻射敏感的接收器(16)以及接收器設(shè)備的所述至少一個(gè)照相機(jī)(17)上的聚焦光學(xué)系統(tǒng)(18)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)輻射敏感的 接收器U6)以及接收器設(shè)備的所述至少一個(gè)照相機(jī)(17)分別配有獨(dú) 特的聚焦光學(xué)系統(tǒng)(18)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，每個(gè)輻射敏感的接收器 (16'、 16")均配有獨(dú)特的聚焦光學(xué)系統(tǒng)(18'、 18")。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，用于將輻射從工作光路 (12)中輸出耦合的元件是部分透明的鏡(14)，該鏡讓激光束(13)通過并且將來(lái)自與激光束(13)的光譜范圍不同的光譜范圍中的輻射轉(zhuǎn)向 接收器設(shè)備的方向中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的裝置，其特征在于，該部分透明的鏡(14) 是一種二色性的鏡。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll的裝置，其特征在于，來(lái)自待觀察區(qū)域中的輻 射的借助鏡(14)的轉(zhuǎn)向?yàn)?0。。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，設(shè)有至少一個(gè)分光鏡(15)， 所述分光鏡將從工作光路(12)中輸出耦合的輻射分離到不同的射束中， 這些射束被分別引導(dǎo)到單個(gè)的接收器(16)和照相機(jī)(17)上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，照相機(jī)(17)具有成像 裝置，借助所述成像裝置照相機(jī)直接觀察相互作用區(qū)(20)的區(qū)域。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，處理接收器設(shè)備(16、 17)的輸出信號(hào)的分析電路(22)是一種分析電路，其為控制或調(diào)節(jié)激光束(13)及/或激光加工過程的控制或調(diào)節(jié)電路(23)提供輸出信號(hào)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，處理接收器設(shè)備(16、 17)的輸出信號(hào)的分析電路(22)是一種分析電路，其提供輸出信號(hào)用 于監(jiān)視及/或記錄激光加工過程的質(zhì)量。
18. —種激光加工頭，用于借助激光束(13)加工工件(21)，該激 光加工頭具有——?dú)んw(30)，激光束(13)的工作光路(12)通過該殼體被引導(dǎo)；以及——聚焦光學(xué)系統(tǒng)(11)用于將激光束(13)聚焦到設(shè)置在該殼體 (30)外的工作焦點(diǎn)，即相互作用區(qū)(20)中； 其特征在于，該激光加工頭還具有 ——根據(jù)權(quán)利要求1的用于監(jiān)視激光加工過程的裝置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的激光加工頭，其特征在于，至少接收器設(shè)備 的所述的至少一個(gè)輻射敏感的接收器(16)被集成在殼體(30)中。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18的激光加工頭，其特征在于，接收器設(shè)備的輻 射敏感的接收器(16'、 16")分別被容納在殼體(31、 32)中，這些殼 體被安裝在激光加工頭(10)的殼體(30)上。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18、 19或20的激光加工頭，其特征在于，用于 接收從工作射束(12)中被輸出耦合的、來(lái)自相互作用區(qū)(20)的區(qū)域 中的輻射的所述至少一個(gè)照相機(jī)(17)被安裝在激光加工頭(10)的殼 體(30)上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用于監(jiān)視激光加工過程、特別是激光焊接或激光切割過程的裝置，該裝置至少具有一個(gè)輻射敏感的接收器(16)和至少一個(gè)照相機(jī)(17)，還包括至少一個(gè)成像裝置，該成像裝置將相互作用區(qū)(20)中的至少一個(gè)待觀察區(qū)域顯示到接收器設(shè)備(16、17)上；以及包括分析電路(22)，所述的至少一個(gè)輻射敏感的接收器(16)和所述的至少一個(gè)照相機(jī)(17)的輸出信號(hào)同時(shí)輸送給該分析電路，并且該分析電路處理被接收到的接收器設(shè)備的輸出信號(hào)，以在它那方面提供表明激光加工過程的進(jìn)程特征的輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)B23K26/04GK201015816SQ20062011564
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者阿克塞爾·克特溫克爾, 馬庫(kù)斯·科格爾-霍拉赫爾 申請(qǐng)人:普雷茨特兩合公司