DE102021127152A1 - Laser device and laser processing method - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laservorrichtung und auf ein Laserbearbeitungsverfahren. Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Laservorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren bereitzustellen, mit welchen das Bearbeiten eines Werkstücks überprüft werden kann, welches von der Laservorrichtung und dem Laserbearbeitungsverfahren bearbeitet wird. Vorgesehen ist eine Laservorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, umfassend wenigstens eine Laserquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls von hoher Energie zum Aufbringen an das Werkstück, wenigstens eine Kamera zur Bildaufnahme bei dem zu bearbeitenden Werkstück und wenigstens eine Prozessoreinrichtung zum Auswerten von Bildaufnahmen der wenigstens einen Kamera, wobei die Prozessoreinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Kombination von durch den Laserstrahl verursachten Unebenheiten und durch den Laserstrahl verursachten Verfärbungen am Werkstück auszuwerten.

The invention relates to a laser device and a laser processing method. An object of the invention is to provide a laser device and a laser processing method with which the processing of a workpiece processed by the laser device and the laser processing method can be checked. A laser device is provided for processing a workpiece, comprising at least one laser source for generating a high-energy laser beam for application to the workpiece, at least one camera for recording images of the workpiece to be processed and at least one processor device for evaluating images recorded by the at least one camera, wherein the processor device is set up to evaluate a combination of unevenness caused by the laser beam and discoloration on the workpiece caused by the laser beam.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laservorrichtung und auf ein Laserbearbeitungsverfahren nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a laser device and a laser processing method according to the preamble of the independent patent claims.

Das Bearbeiten von Werkstücken mit Lasertechnologien gewinnt an wirtschaftlicher Bedeutung. In dem Zusammenhang ist insbesondere das Schweissen und Schneiden von Werkstücken zu nennen, etwa das präzise Schweissen oder Schneiden von Platten aus Blech oder anderen Materialien mit Lasern hoher Leistung für vielfältige industrielle Weiterverwendungen. Manchen derartigen Lasersystemen werden Kamerasysteme zugeordnet, welche Bilder der Werkstücke oder des Laserstrahls aufnehmen und weiterverarbeiten. Somit können etwa die Lage der Werkstücke oder Parameter des Lasersystems bestimmt und anschliessend korrigiert werden.The processing of workpieces with laser technologies is gaining in economic importance. In this context, the welding and cutting of workpieces should be mentioned in particular, such as the precise welding or cutting of plates made of sheet metal or other materials with high-power lasers for a wide range of industrial uses. Some such laser systems are associated with camera systems which record and process images of the workpieces or the laser beam. In this way, for example, the position of the workpieces or the parameters of the laser system can be determined and then corrected.

Die Anforderungen an die Qualität der Ergebnisse speziell beim Schweissen und Schneiden der Werkstücke sind hoch. Im Allgemeinen werden die derart bearbeiteten Werkstücke stichprobenartig oder vollständig von erfahrenen Maschinenbedienern auf sichtbare Fehler oder Intoleranzen überprüft. Die Güte dieser Prüfung der Qualität der Bearbeitungsergebnisse hängt zum einen von der Expertise des Maschinenbedieners ab, wobei zum anderen nicht alle unerwünschten Ergebnisse ohne weitere aufwändigere Prüfungen feststellbar sind.The demands on the quality of the results, especially when welding and cutting the workpieces, are high. In general, the workpieces processed in this way are randomly or completely checked for visible defects or intolerances by experienced machine operators. The quality of this check of the quality of the machining results depends on the one hand on the expertise of the machine operator, and on the other hand not all undesired results can be determined without further more complex checks.

Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Laservorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren bereitzustellen, mit welchen das Bearbeiten eines Werkstücks überprüft werden kann, welches von der Laservorrichtung und dem Laserbearbeitungsverfahren bearbeitet wird.An object of the invention is to provide a laser device and a laser processing method with which the processing of a workpiece processed by the laser device and the laser processing method can be checked.

Hierzu ist eine Laservorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen vorgesehen.For this purpose, a laser device and a laser processing method according to the independent patent claims are provided.

Erfindungsgemäss ist eine Laservorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks vorgesehen, umfassend wenigstens eine Laserquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls von hoher Energie zum Aufbringen an das Werkstück, wenigstens eine Kamera zur Bildaufnahme bei dem zu bearbeitenden Werkstück und wenigstens eine Prozessoreinrichtung zum Auswerten von Bildaufnahmen der wenigstens einen Kamera, wobei die Prozessoreinrichtung dazu eingerichtet ist, von durch den Laserstrahl verursachten Unebenheiten und/oder durch den Laserstrahl verursachten Verfärbungen am Werkstück auszuwerten. Weiterhin ist ein Laserbearbeitungsverfahren bereitgestellt zum Bearbeiten eines Werkstücks, umfassend die Verfahrensschritte

• - Erzeugen eines Laserstrahls von hoher Energie zum Aufbringen an ein Werkstück mittels einer Laservorrichtung;
• - Erstellen von Bildaufnahmen mittels wenigstens einer Kamera bei dem zu bearbeitenden Werkstück;
• - Auswerten der Bildaufnahmen der wenigstens einen Kamera mit einer Prozessoreinrichtung, mit dem

According to the invention, a laser device for processing a workpiece is provided, comprising at least one laser source for generating a laser beam of high energy for application to the workpiece, at least one camera for recording images of the workpiece to be processed and at least one processor device for evaluating images recorded by the at least one camera, wherein the processor device is set up to evaluate unevenness caused by the laser beam and/or discolorations on the workpiece caused by the laser beam. Furthermore, a laser processing method is provided for processing a workpiece, comprising the method steps

• - generating a laser beam of high energy for application to a workpiece by means of a laser device;
• - Creation of images by means of at least one camera in the workpiece to be machined;
• - Evaluation of the images of the at least one camera with a processor device with which

Auswerten der Bildaufnahmen der wenigstens einen Kamera mit der Prozessoreinrichtung hinsichtlich einer Kombination von Unebenheiten am Werkstück und durch den Laserstrahl verursachten Verfärbungen am Werkstück. In dem Zusammenhang ist eine hohe Energie des erzeugten Laserstrahls definiert als eine Energie, mit welcher die Materialbeschaffenheit eines Werkstücks veränderbar ist. Als Werkstück ist jeder Gegenstand definiert, dessen Materialbeschaffenheit mittels einer Laservorrichtung in irgendeiner Weise veränderbar ist. Beispielhaft genannt sind in dem Zusammenhang das Schweissen und Schneiden von Werkstücken. Ein Laserbearbeitungsverfahren ist definitionsgemäss ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels einer Laservorrichtung.Evaluation of the images recorded by the at least one camera with the processor device with regard to a combination of unevenness on the workpiece and discoloration on the workpiece caused by the laser beam. In this context, high energy of the generated laser beam is defined as energy with which the material properties of a workpiece can be changed. A workpiece is defined as any object whose material properties can be changed in any way by means of a laser device. The welding and cutting of workpieces are mentioned as examples in this context. A laser processing method is defined as a method for processing a workpiece using a laser device.

Vorteilhafte Beispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous examples of the invention are described in the subclaims.

Bei einem Beispiel ist die Prozessoreinrichtung dazu eingerichtet, den ausgewerteten Daten einen Qualitätsindikator der Bearbeitung des Werkstücks zuzuordnen. Der Qualitätsindikator stellt einem Maschinenbediener Hinweise bereit, mit welcher Güte das Werkstück bearbeitet ist, beispielsweise, ob die Laservorrichtung oder das Laserbearbeitungsverfahren das Werkstück mit einer für eine jeweilige Anwendung ausreichenden Güte oder Qualität bearbeitet.In one example, the processor device is set up to assign a quality indicator of the processing of the workpiece to the evaluated data. The quality indicator provides a machine operator with information as to the quality with which the workpiece has been processed, for example whether the laser device or the laser processing method processes the workpiece with a quality or quality sufficient for a particular application.

Bei einem weiteren Beispiel umfasst die Laservorrichtung einen Sensor, welcher mittels optischer Kohärenztomographie Längendifferenzen zwischen der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks zur Oberfläche des unbearbeiteten Werkstücks erfasst und die Prozessoreinrichtung dazu eingerichtet ist, den Daten der Längendifferenzen dem Qualitätsindikator der Bearbeitung des Werkstücks zuzuordnen. Mittels der Längendifferenzen sind Strukturen an der Oberfläche des Werkstücks bestimmbar, aus denen sich eine Güte oder Qualität der Bearbeitung durch die Laservorrichtung oder das Laserbearbeitungsverfahren herleiten lässt. Diese Strukturen beziehen sich auf Höhen und Tiefen von unerwünschten Unebenheiten in Bezug auf das Werkstück und auf eine Bearbeitungszone der Laservorrichtung, etwa eine Schweissnaht. In a further example, the laser device includes a sensor which uses optical coherence tomography to detect length differences between the surface of the machined workpiece and the surface of the unmachined workpiece, and the processor device is set up to assign the data on the length differences to the quality indicator of the machining of the workpiece. Structures on the surface of the workpiece can be determined by means of the differences in length, from which a grade or quality of the processing by the laser device or the laser processing method can be derived. These structures relate to peaks and valleys of undesirable bumps in relation to the workpiece and to a processing zone of the laser device, such as a weld seam.

Mit der optischen Kohärenztomographie sind hochpräzise Messungen an der Oberfläche des Werkstücks möglich. Beispielsweise kann die Struktur oder das Höhenprofil einer Schweissnaht in der Bearbeitungszone gemessen werden, aus welcher die Güte oder Qualität des Bearbeitens durch Schweissen bestimmt wird.With optical coherence tomography, high-precision measurements on the surface of the workpiece are possible. For example, the structure or the height profile of a weld seam can be measured in the processing zone, from which the grade or quality of the processing by welding is determined.

Bei einem Beispiel sind die vom Laserstrahl verursachten Unebenheiten Poren, Löcher, Spritzer und/oder Spalten und der Qualitätsindikator wird auf der Grundlage der Längendifferenzen an den Poren, Löchern, Spritzern und/oder Spalten an der Oberfläche des Werkstücks zugeordnet. Beim Bearbeiten des Werkstücks, etwa beim Schweissen, wird eine gewisse Menge von Material abgetragen, wobei unerwünscht Poren, Löcher und/oder Spalten entstehen und auch Material vom Werkstück abspritzt, so dass Spritzer des Materials auf die Oberfläche des Werkstücks treffen. Aus den Poren, Löchern, Spritzern und/oder Spalten lassen sich Rückschlüsse ziehen auf die Güte oder die Qualität etwa des Schweissvorgangs.In one example, the irregularities caused by the laser beam are pores, holes, spatters and/or crevices and the quality indicator is assigned based on the differences in length at the pores, holes, spatters and/or crevices on the surface of the workpiece. When the workpiece is machined, for example during welding, a certain amount of material is removed, with undesired pores, holes and/or gaps occurring and material also spattering off the workpiece, so that spatter of the material hits the surface of the workpiece. From the pores, holes, spatter and/or gaps, conclusions can be drawn about the quality of the welding process, for example.

Bei einem weiteren Beispiel sind ein Teil des Strahlengangs des optischen Kohärenzsensors und des Strahlengangs der Kamera koaxial zueinander angeordnet. Auf diese Weise ist eine kompakte Bauweise gewährleistet.In a further example, part of the optical path of the optical coherence sensor and the optical path of the camera are arranged coaxially with one another. In this way, a compact design is guaranteed.

Bei einem weiteren Beispiel werden die Bildaufnahmen durch die wenigstens eine Kamera nach dem Bearbeiten des Werkstücks erstellt.In a further example, the image recordings are created by the at least one camera after the workpiece has been processed.

Bei einem weiteren Beispiel wird eine beliebige Kombination von durch den Laserstrahl verursachten Unebenheiten am Werkstück, durch den Laserstrahl verursachten Verfärbungen oder Anlauffarben am Werkstück, von Positionen am Werkstück von durch den Laserstrahl verursachten Unebenheiten und/oder von Positionen am Werkstück von durch den Laserstrahl verursachten Unebenheiten von der Prozessoreinrichtung ausgewertet. Derart wird der Qualitätsindikator gebildet aus Daten der Kamera sowie aus Daten des optischen Kohärenzsensors. Hierbei beeinflusst den Qualitätsindikator nicht allein das Vorhandensein von Unebenheiten und Verfärbungen, sondern auch die jeweiligen Positionen von Unebenheiten und Verfärbungen. Eine beliebige Kombination aus Positionen von Poren, Löchern, Spritzern und/oder Spalten und deren Längendifferenzen, d.h. die Höhe bzw. Tiefe der Unebenheiten an der Oberfläche des Werkstücks, sowie von Verfärbungen am Werkstück kann zum Bilden des Qualitätsindikators beitragen. Beispielsweise kann die Kombination von Daten der Kamera zu Positionen der Spritzer und von Daten des optischen Kohärenzsensors zur Höhe der Spritzer mittels des Qualitätsindikators die Beschaffenheit oder Güte der Bearbeitung durch die Laservorrichtung oder das Laserbearbeitungsverfahren feststellen.In another example, any combination of laser beam induced bumps on the workpiece, laser beam induced discoloration or tarnish on the workpiece, positions on the workpiece of laser beam induced bumps, and/or positions on the workpiece of laser beam induced bumps evaluated by the processor device. In this way, the quality indicator is formed from data from the camera and from data from the optical coherence sensor. The quality indicator is influenced not only by the presence of bumps and discolorations, but also by the respective positions of bumps and discolorations. Any combination of positions of pores, holes, spatters and/or gaps and their differences in length, i.e. the height or depth of the unevenness on the surface of the workpiece, as well as discoloration on the workpiece can contribute to the formation of the quality indicator. For example, the combination of data from the camera on the positions of the spatter and data from the optical coherence sensor on the height of the spatter using the quality indicator can determine the condition or quality of the processing by the laser device or the laser processing method.

Ausführungsformen der Erfindung sind in weiteren Einzelheiten anhand der folgenden Figuren beschrieben.

• 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Laservorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, eine Kamera zum Erfassen von Bildaufnahmen vom Werkstück und einen optischen Kohärenzsensor zum Erfassen von Längendifferenzen am Werkstück, welche mit einer Prozessoreinrichtung verbunden sind;
• 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein beispielhaftes bearbeitetes Werkstück mit einer Bearbeitungszone, Unebenheiten und Verfärbungen.

Embodiments of the invention are described in more detail with reference to the following figures.

• 1 shows a schematic side view of an exemplary laser device for processing a workpiece, a camera for capturing images of the workpiece and an optical coherence sensor for detecting length differences on the workpiece, which are connected to a processor device;
• 2 shows a schematic plan view of an exemplary machined workpiece with a machining zone, unevenness and discoloration.

1 zeigt beispielhaft eine schematische Seitenansicht einer Laservorrichtung 2 zum Bearbeiten eines Werkstücks 5 auf einer Unterlage 55. Die Laservorrichtung 2 umfasst wenigstens eine Laserquelle 20, welche einen Laserstrahl 25 von hoher Energie erzeugt. Eine hohe Energie des erzeugten Laserstrahls 25 ist definiert als eine Energie, mit welcher die Materialbeschaffenheit eines Werkstücks veränderbar ist, etwa beim Schweissvorgang beim Verbinden von Werkstücken 5 oder beim Schneidvorgang beim Trennen von Werkstücken 5. In dem Beispiel wird der Laserstrahl 25 von der Laserquelle 20 über ein Laserlichtkabel 24 und angeordnete Spiegel 27c, 27d und einen Schneidkopf oder Bearbeitungskopf 26 dem Werkstück 5 zugeführt. Das Werkstück 5 ist ein Gegenstand aus einem beliebigen Material und von beliebiger Form. In diesem Beispiel ist das Werkstück 5 ein rechteckiges Metallblech. Die Laserquelle 20 ist in diesem Beispiel mit einer Prozessoreinrichtung 30 über wenigstens eine Datenleitung 34 verbunden. Die Prozessoreinrichtung 30 steuert hierbei die Laservorrichtung 2. Alternativ wird die Laservorrichtung 2 von einer weiteren Prozessoreinrichtung (nicht dargestellt) gesteuert, welche in der Laservorrichtung 2 integriert sein kann. Der Laserstrahl 25 wird an das Werkstück 5 geführt, rein schematisch dargestellt in 1 mit einem Strahlgang des Laserstrahls 25 von der Laserquelle 20, welcher über das Laserleitkabel 24, die Spiegel 27c, 27d und den Bearbeitungskopf 26 auf das Werkstück 5 auftrifft. Die Spiegel 27c, 27d sind Umlenkspiegel geeignet zum Umlenken von elektromagnetischer Strahlung. Nahe beim Bearbeitungskopf 26 ist eine geeignete Kamera 40 angeordnet zum Erfassen von Bildaufnahmen vom Werkstück 5. Weitere Kameras (nicht dargestellt) zum Aufnehmen von Bildern am Werkstück 5 sind ausführbar. Die Kamera 40 nimmt in diesem Beispiel Bilddaten nach dem Bearbeiten durch die Laservorrichtung 2 auf, auch als post-process bezeichnet. Das der Kamera 40 zugeführte Licht wird am Spiegel 27d reflektiert, passiert die Spiegel 27c, 27b, welche hierzu halbdurchlässig ausgeführt sind, und wird am Spiegel 27a zur Kamera 40 reflektiert. Der Spiegel 27c ist in einem Gehäuse 28 angeordnet, welches in diesem Beispiel zwischen dem Bearbeitungskopf 26 und einem optischer Kohärenzsensor (OCT-Sensor) 50 angeordnet ist. Die Bildaufnahmedaten der Kamera 40 werden über eine Datenleitung 34 zur Prozessoreinrichtung 30 übertragen. Der optischer Kohärenzsensor (OCT-Sensor) 50 ist bei der Kamera 40 angeordnet, in 1 zwischen der Kamera 40 und dem Bearbeitungskopf 26, und umfasst sämtliche Mittel zum Durchführen der optischen Kohärenztomographie. Der OCT-Sensor 50 wird über eine OCT-Faser 52 versorgt. Ein OCT-Messstrahl 51 wird reflektiert von dem geeigneten Spiegel 27b, passiert den halbdurchlässigen Spiegel 27c, wird reflektiert von dem Spiegel 27d und trifft auf das Werkstück 5. Vom Werkstück 5 wird der OCT-Messstrahl 51 reflektiert und nimmt denselben Weg zurück zum OCT-Sensor 50. Wie ersichtlich in 1 verlaufen der OCT-Messstrahl 51 und das der Kamera 40 zugeführte Licht oder Strahlengang parallel oder koaxial. Ein Teil des Strahlengangs des OCT-Sensors 50 und des Strahlengangs der Kamera 40 sind koaxial zueinander angeordnet. Der OCT-Sensor 50 erfasst mittels des Verfahrens der optischen Kohärenz (OCT = Optical Coherence Tomography) in präziser Weise eine Differenz von Längen an der Oberfläche des Werkstücks 5 in senkrechter Richtung nach 1, d.h. kleine Höhenschwankungen an der Oberfläche des Werkstücks 5 werden erkannt. Daher kann der OCT-Scanner Höhen, Höhenprofile und Positionen der Unebenheiten 7 erfassen. Mit anderen Worten werden Längendifferenzen zwischen der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks 5 zur Oberfläche des unbearbeiteten Werkstücks 5 erfasst. Das unbearbeitete Werkstück 5 ist hierbei in der Regel eben und glatt, das bearbeitete Werkstück 5 weist geringfügige Unebenheiten 7 auf, insbesondere an einer Bearbeitungszone 15 durch Materialveränderung durch die Laserbearbeitung sowie an weiteren Orten am Werkstück 5. 1 shows an example of a schematic side view of a laser device 2 for processing a workpiece 5 on a base 55. The laser device 2 comprises at least one laser source 20, which generates a laser beam 25 of high energy. A high energy of the generated laser beam 25 is defined as an energy with which the material properties of a workpiece can be changed, for example during the welding process when connecting workpieces 5 or during the cutting process when separating workpieces 5. In the example, the laser beam 25 is generated by the laser source 20 supplied to the workpiece 5 via a laser light cable 24 and arranged mirrors 27c, 27d and a cutting head or processing head 26. The workpiece 5 is an object of any material and any shape. In this example, the workpiece 5 is a rectangular metal sheet. In this example, the laser source 20 is connected to a processor device 30 via at least one data line 34 . In this case, the processor device 30 controls the laser device 2 . Alternatively, the laser device 2 is controlled by a further processor device (not shown), which can be integrated in the laser device 2 . The laser beam 25 is guided to the workpiece 5, shown purely schematically in 1 with a beam path of the laser beam 25 from the laser source 20, which impinges on the workpiece 5 via the laser guide cable 24, the mirrors 27c, 27d and the processing head 26. The mirrors 27c, 27d are deflection mirrors suitable for deflecting electromagnetic radiation. A suitable camera 40 for capturing images of the workpiece 5 is arranged near the processing head 26. Other cameras (not shown) for capturing images of the workpiece 5 can be implemented. In this example, the camera 40 records image data after processing by the laser device 2, also referred to as post-process. That the Light fed to camera 40 is reflected at mirror 27d, passes through mirrors 27c, 27b, which are designed to be semi-transparent for this purpose, and is reflected at mirror 27a to camera 40. The mirror 27c is arranged in a housing 28 which is arranged between the processing head 26 and an optical coherence sensor (OCT sensor) 50 in this example. The image recording data of the camera 40 are transmitted to the processor device 30 via a data line 34 . The optical coherence sensor (OCT sensor) 50 is arranged at the camera 40, in FIG 1 between the camera 40 and the processing head 26, and includes all means for performing the optical coherence tomography. The OCT sensor 50 is powered via an OCT fiber 52 . An OCT measurement beam 51 is reflected by the appropriate mirror 27b, passes through the semi-transparent mirror 27c, is reflected by the mirror 27d and strikes the workpiece 5. The OCT measurement beam 51 is reflected by the workpiece 5 and takes the same path back to the OCT Sensor 50. As seen in 1 the OCT measurement beam 51 and the light or beam path supplied to the camera 40 run parallel or coaxially. A part of the optical path of the OCT sensor 50 and the optical path of the camera 40 are arranged coaxially with one another. The OCT sensor 50 precisely detects a difference in lengths on the surface of the workpiece 5 in the vertical direction using the method of optical coherence (OCT=Optical Coherence Tomography). 1 , ie small height fluctuations on the surface of the workpiece 5 are detected. The OCT scanner can therefore record heights, height profiles and positions of the bumps 7 . In other words, differences in length between the surface of the machined workpiece 5 and the surface of the unmachined workpiece 5 are recorded. The unprocessed workpiece 5 is generally flat and smooth, the processed workpiece 5 has minor bumps 7, in particular in a processing zone 15 due to material changes due to laser processing and at other locations on the workpiece 5.

Vorrichtungen und Verfahren zum Messen von Strukturen mittels OCT sind aus dem Stand der Technik bekannt. Das hochpräzise Messen mit OCT erfolgt durch Interferenz des OCT-Messstrahls 51 mit einem Referenzstrahl in bekannter Weise. Die Daten der Längenmessungen und Längendifferenzen des OCT-Sensors 50, d.h. der an der Oberfläche des Werkstücks 5 gemessenen Höhen, werden über die Datenleitung 34 zur Prozessoreinrichtung 30 übertragen. In 1 sind der Laserstrahl 25 und der OCT-Messstrahl 51 an verschiedenen Positionen zum Werkstück 5 dargestellt, womit die Auslenkung des Laserstrahls 25 und des OCT-Messstrahls 51 mittels des verschwenkbaren Spiegels 27d zu verschiedenen Zeiten gezeigt ist. Gewöhnlich wird ein Laserstrahl 25 und ein OCT-Messstrahl 51 an das Werkstück gebracht.Devices and methods for measuring structures using OCT are known from the prior art. The high-precision measurement with OCT takes place by interfering the OCT measuring beam 51 with a reference beam in a known manner. The data of the length measurements and length differences of the OCT sensor 50, ie the heights measured on the surface of the workpiece 5, are transmitted to the processor device 30 via the data line 34. In 1 the laser beam 25 and the OCT measuring beam 51 are shown at different positions relative to the workpiece 5, which shows the deflection of the laser beam 25 and the OCT measuring beam 51 by means of the pivotable mirror 27d at different times. A laser beam 25 and an OCT measuring beam 51 are usually brought to the workpiece.

Wie beschrieben sind in diesem Beispiel die Laservorrichtung 2, die Kamera 40 und der OCT-Sensor 50 mit der Prozessoreinrichtung 30 verbunden, welche Daten von der Kamera 40 und vom OCT-Sensor 50 empfängt und die Laservorrichtung 2 steuert. Die Steuerung der Laservorrichtung 2 kann auch von weiteren Prozessoreinrichtungen (nicht dargestellt) durchgeführt werden. Die Prozessoreinrichtung 30 umfasst zu diesem Zweck geeignete Rechnerkomponenten, Software und Ausgabekomponenten (nicht dargestellt), etwa Displays, zur Ausgabe der Ergebnisse der Auswertungen der eingehenden Daten an einen Maschinenbediener.As described, in this example the laser device 2 , the camera 40 and the OCT sensor 50 are connected to the processor device 30 which receives data from the camera 40 and the OCT sensor 50 and controls the laser device 2 . The laser device 2 can also be controlled by further processor devices (not shown). For this purpose, the processor device 30 includes suitable computer components, software and output components (not shown), such as displays, for outputting the results of the evaluations of the incoming data to a machine operator.

Das Werkstück 5 bewegt sich im Betrieb in waagerechter Richtung auf der Unterlage 55, dargestellt durch einen Pfeil in 1, während die Laservorrichtung 2, die Kamera 40 und die Prozessoreinrichtung 30 stationär sind. Die Ausdehnung der Breite des Werkstücks 5 ist demnach in Richtung der Bildebene von 1, die Länge in Richtung des Pfeils. Mit dem Laserstrahl 25 der Laservorrichtung 2 wird das Werkstück 5 bearbeitet. Das Bearbeiten des Werkstücks 5 umfasst beispielsweise das Schweissen oder Verschweissen des Werkstücks 5 mit einem weiteren Werkstück (nicht dargestellt) oder das Trennen oder Teilen des Werkstücks 5.During operation, the workpiece 5 moves in the horizontal direction on the base 55, represented by an arrow in FIG 1 , while the laser device 2, the camera 40 and the processor device 30 are stationary. The expansion of the width of the workpiece 5 is therefore in the direction of the image plane 1 , the length in the direction of the arrow. The workpiece 5 is processed with the laser beam 25 of the laser device 2 . The processing of the workpiece 5 includes, for example, welding or welding the workpiece 5 to another workpiece (not shown) or separating or dividing the workpiece 5.

Die Kamera 40 erfasst einen Bereich am Werkstück 5, welcher vom Laserstrahl 25 bearbeitet ist, hierbei als die Bearbeitungszone 15 bezeichnet, und weitere Bereiche um die Bearbeitungszone 15 herum. Die Kamera 40 erfasst die Bearbeitungszone 15 und die benachbarten Bereiche am Werkstück 5 nachdem die Laservorrichtung 2 das Werkstück 5 bearbeitet hat, auch als post-processing bezeichnet. Die Bildaufnahme ist alternativ während des Bearbeitens des Werkstücks 5 durchführbar. In einem Beispiel erfasst die Kamera 40 die vollständige Breite des Werkstücks 5 und einen Teil der Länge des transportierten Werkstücks 5.The camera 40 captures an area on the workpiece 5 which is machined by the laser beam 25, referred to here as the machining zone 15, and other areas around the machining zone 15. The camera 40 captures the processing zone 15 and the adjacent areas on the workpiece 5 after the laser device 2 has processed the workpiece 5, also referred to as post-processing. Alternatively, the image recording can be carried out while the workpiece 5 is being machined. In one example, the camera 40 captures the full width of the workpiece 5 and a portion of the length of the transported workpiece 5.

Beim Bearbeiten des Werkstücks 5 können neben dem erwünschten Ergebnis unerwünschte Unebenheiten 7 am Werkstück 5 auftreten. Die Unebenheiten 7 bilden, wie erwähnt, Längenabweichungen oder Längendifferenzen an der planaren Oberfläche des Werkstücks 5, in 1 senkrecht zum Werkstück 5. Die Unebenheiten 7 sind am Werkstück 5 insbesondere Poren, Löcher, Spritzer 10 oder Spalten 12, die beim Bearbeiten auftreten können. Weitere Unebenheiten 7 können von der Kamera 40 und/oder vom OCT-Sensor 50 erfasst werden. Der Laserstrahl 25 mit hoher Energie trifft auf das Material des Werkstücks 5, wobei mit hoher Temperatur die Materialstruktur an den Stellen verändert wird und Material schmilzt und später wieder erhärtet. Bei diesem Vorgang kann beispielsweise von der Bearbeitungszone 15 verflüssigtes Material abspritzen und auf das Werkstück 5 auftreffen. Das verspritzte Material oder der Spritzer 10 erhärten am Werkstück 5 und bilden eine Unebenheit 7 am Werkstück 5, dessen Vorhandensein und Position von der Kamera 40 erfasst wird. Der OCT-Sensor 50 ermittelt die Längendifferenz am Spritzer 10 zwischen der Oberfläche des Werkstücks 5 und dem Umriss des Spritzers 10, welche der Höhe oder dem Höhenprofil des Spritzers 10 am Werkstück 5 entspricht. Da der Spritzer 10 uneben ausgebildet ist, können je nach Auflösung des OCT-Sensors 50 mehrere Längendifferenzen an einem Spritzer 10 ermittelt werden und ein Höhenprofil des Spritzers 10 erstellt werden.When machining the workpiece 5, undesired unevenness 7 can occur on the workpiece 5 in addition to the desired result. As mentioned, the bumps 7 form length deviations or differences in length on the planar surface of the workpiece 5, in 1 perpendicular to the workpiece 5. The bumps 7 are in particular pores, holes, splashes 10 or gaps 12 on the workpiece 5, which can occur during machining. Further bumps 7 can be detected by the camera 40 and/or by the OCT sensor 50 . The high-energy laser beam 25 strikes the material of the workpiece 5, with the material structure being changed at the points at high temperature and the material melting and later melting again hardened. In this process, for example, material liquefied from the processing zone 15 can spray off and impinge on the workpiece 5 . The splattered material or spatter 10 hardens on the workpiece 5 and forms an unevenness 7 on the workpiece 5, the presence and position of which is detected by the camera 40. The OCT sensor 50 determines the length difference on the spatter 10 between the surface of the workpiece 5 and the outline of the spatter 10, which corresponds to the height or the height profile of the spatter 10 on the workpiece 5. Since the spatter 10 is uneven, depending on the resolution of the OCT sensor 50, several length differences can be determined on a spatter 10 and a height profile of the spatter 10 can be created.

Ferner können beim Bearbeiten des Werkstücks 5 neben dem erwünschten Ergebnis und den Unebenheiten 7 auch Verfärbungen 8 am Werkstück 5 auftreten. Verfärbungen 8 treten überwiegend nahe der Bearbeitungszone 15 auf, insbesondere durch thermische Effekte. Die Kamera 40 erfasst mit Bildaufnahmen die Verfärbungen 8 oder Farbänderungen an der Oberfläche des Werkstücks 5 und überträgt die Daten an die Prozessoreinrichtung 30. In ähnlicher Weise wie beim Ermitteln der Positionen der Unebenheiten 7 kann die Kamera 40 neben dem Vorhandensein der Verfärbungen 8 auch deren Positionen ermitteln.Furthermore, in addition to the desired result and the unevenness 7, discoloration 8 can also occur on the workpiece 5 when the workpiece 5 is being machined. Discolorations 8 occur predominantly near the processing zone 15, in particular as a result of thermal effects. The camera 40 uses images to capture the discoloration 8 or color changes on the surface of the workpiece 5 and transmits the data to the processor device 30. In a similar way to when determining the positions of the bumps 7, the camera 40 can determine not only the presence of the discolorations 8 but also their positions determine.

Zu erwähnen ist, dass die Verfärbungen 8 und Unebenheiten 7 auch ohne den OCT-Sensor 50 des vorigen Beispiels erfasst werden können, der OCT-Scanner 50 jedoch Höhen und Höhenprofile der Unebenheiten 7 und der Bearbeitungszone 15 bereitstellt. Hierbei werden die Bildaufnahmedaten der Kamera 40 verwendet, um die Kombination von Verfärbungen 8 und Unebenheiten 7 in der Prozessoreinrichtung 30 auszuwerten und einem Qualitätsindikator zuzuordnen. Die Laservorrichtung 2 ist in diesem Fall ähnlich zu der Laservorrichtung 2 nach 1, jedoch ohne den OCT-Sensor 50.It should be mentioned that the discolorations 8 and bumps 7 can also be detected without the OCT sensor 50 of the previous example, but the OCT scanner 50 provides heights and height profiles of the bumps 7 and the processing zone 15 . In this case, the image recording data from the camera 40 are used to evaluate the combination of discoloration 8 and unevenness 7 in the processor device 30 and assign it to a quality indicator. The laser device 2 in this case is similar to the laser device 2 according to FIG 1 , but without the OCT sensor 50.

Der von der Prozessoreinrichtung 30 zugeordnete Qualitätsindikator liefert dem Maschinenbediener einen Hinweis, ob das Werkstück 5 in ausreichender Qualität bearbeitet ist oder ob da Werkstück 5 mangelhaft bearbeitet ist und demnach nicht weiter verarbeitet wird. Der Qualitätsindikator aus den ausgewerteten Daten wie beschrieben, kann dem Maschinenbediener an einem Display angezeigt werden und umfasst beispielsweise die Daten „Bearbeitung fehlerfrei“ und „Bearbeitung fehlerhaft“.The quality indicator assigned by the processor device 30 provides the machine operator with an indication of whether the workpiece 5 has been machined with sufficient quality or whether the workpiece 5 has been machined poorly and is therefore not processed further. The quality indicator from the evaluated data, as described, can be shown to the machine operator on a display and includes, for example, the data "processing without errors" and "processing with errors".

Der Qualitätsindikator kann in Abhängigkeit von der Art des Werkstücks 5 zugeordnet werden. Beispielsweise kann einem Werkstück 5 mit sehr hoher Güteanforderung bei geringfügigen Unebenheiten 7 und/oder Verfärbungen 8 der Qualitätsindikator „Bearbeitung fehlerhaft“ zugeordnet werden, während die gleichen Unebenheiten 7 und/oder Verfärbungen 8 bei einer weniger hohen Güteanforderung der Qualitätsindikator „Bearbeitung fehlerfrei“ zugeordnet wird.The quality indicator can be assigned depending on the type of workpiece 5 . For example, a workpiece 5 with a very high quality requirement for minor bumps 7 and/or discolorations 8 can be assigned the quality indicator “machining faulty”, while the same bumps 7 and/or discolorations 8 with a less high quality requirement are assigned the quality indicator “machining faultless”. .

2 zeigt eine rein schematische Draufsicht auf ein beispielhaftes bearbeitetes Werkstück 5, welches mit einer Laservorrichtung 2 bearbeitet ist. In diesem Beispiel ist das Bearbeiten ein Schweissvorgang, wobei am Werkstück 5 eine Schweissnaht ausgebildet ist. Die Bearbeitungszone 15 ist hierbei die Schweissnaht, an welcher die Laservorrichtung 2 das Werkstück 5 verschweisst. Dargestellt sind in schematischer Weise verschiedene Unebenheiten 7, welche bei diesem Beispiel nach 2 ein Spalt 12 und zwei Spritzer 10 sind. Weiter dargestellt ist eine Verfärbung 8 am Werkstück 5 benachbart zur Bearbeitungszone 15 nahe beim auftreffenden Laserstrahl 25. Zu erwähnen ist, dass die Verfärbung 8 und die Unebenheiten 7 aus Darstellungsgründen grösser und stärker ausgeprägt gezeigt sind, in der Praxis eher in mikroskopischen oder kaum sichtbaren Grössenordnungen liegen. Der nach oben gerichtete Pfeil in 2 bezeichnet die Vorschubrichtung des Werkstücks 5 gemäss 1. 2 shows a purely schematic top view of an exemplary machined workpiece 5 which is machined with a laser device 2 . In this example, the processing is a welding process, with a weld seam being formed on the workpiece 5 . In this case, the processing zone 15 is the weld seam to which the laser device 2 welds the workpiece 5 . Are shown in a schematic way different bumps 7, which in this example 2 a gap 12 and two squirts 10 respectively. Also shown is a discoloration 8 on the workpiece 5 adjacent to the processing zone 15 near the impinging laser beam 25. It should be mentioned that the discoloration 8 and the unevenness 7 are shown larger and more pronounced for reasons of representation, in practice they are more on the microscopic or barely visible scale lay. The up arrow in 2 denotes the feed direction of the workpiece 5 according to 1 .

In einem ersten Beispiel umfasst die Laservorrichtung 2 die Kamera 40 und im Gegensatz zum Aufbau nach 1 keinen OCT-Sensor 50. Die Kamera 40 erzeugt Bilddaten vom Werkstück 5, welche über die Datenleitung 34 zur Prozessoreinrichtung 30 übertragen werden. Die Prozessoreinrichtung 30 erkennt in diesem ersten Beispiel aus den Bilddaten mittels Bildverarbeitung die Verfärbung 8 und die Unebenheiten 7, hierbei die Spritzer 10 und den Spalt 12. Die Unebenheiten 7 deuten auf eine instabile Situation im Schweißprozess hin, insbesondere besteht ein Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Spritzern 10 zur Qualität einer Schweissnaht. Die Prozessoreinrichtung 30 wertet die Verfärbung 8 sowie die Spritzer 10 und den Spalt 12 aus in einer Weise, dass die Anzahl der Verfärbungen 8 und der Unebenheiten 7 ermittelt wird. Weiterhin kann auch der Durchmesser der Spritzer 10 und der Verfärbung 8 sowie die Länge des Spalts 12 ermittelt werden. Eine Gewichtung der jeweiligen Anzahl und eine Gewichtung der Verfärbungen 8 und der Unebenheiten 7 kann einem Qualitätsindikator zugeordnet werden. Etwa kann die Gewichtung eines Spalts 12 am Werkstück höher sein als die Gewichtung einer Verfärbung 8, jedoch werden beide einzeln einem positiven Qualitätsindikator zugeordnet. Die Kombination einer Verfärbung 8 mit einem Spalt 12 wird jedoch einem negativen Qualitätsindikator zugeordnet. Ähnliches gilt für die Spritzer 10 in Kombination mit den Verfärbungen 8 und dem Spalt 12. Etwa kann die Gewichtung eines Spalts 12 am Werkstück höher sein als die Gewichtung eines Spritzers 10, jedoch ist die Gewichtung von zwei oder mehr Spritzern 10 höher als die Gewichtung eines Spalts 12. Die Kriterien für die Gewichtungen sind für verschiedene Qualitätsanforderungen in der Prozessoreinrichtung 30 gespeichert.In a first example, the laser device 2 comprises the camera 40 and in contrast to the structure according to FIG 1 no OCT sensor 50. The camera 40 generates image data from the workpiece 5, which are transmitted via the data line 34 to the processor device 30. In this first example, the processor device 30 uses image processing to identify the discoloration 8 and the bumps 7 from the image data, in this case the spatter 10 and the gap 12. The bumps 7 indicate an unstable situation in the welding process, in particular there is a connection between the occurrence of Spatter 10 on the quality of a weld seam. The processor device 30 evaluates the discoloration 8 as well as the spatter 10 and the gap 12 in such a way that the number of discolorations 8 and unevenness 7 is determined. Furthermore, the diameter of the spatter 10 and the discoloration 8 and the length of the gap 12 can also be determined. A weighting of the respective number and a weighting of the discoloration 8 and the unevenness 7 can be assigned to a quality indicator. For example, the weighting of a gap 12 on the workpiece can be higher than the weighting of a discoloration 8, but both are individually assigned a positive quality indicator. However, the combination of a discoloration 8 with a gap 12 is associated with a negative quality indicator. The same applies to the spatter 10 in combination with the discoloration 8 and the gap 12. For example, the weighting of a gap 12 on the workpiece can be higher than the weight direction of a spatter 10, but the weighting of two or more spatters 10 is higher than the weighting of a gap 12. The criteria for the weightings are stored in the processor means 30 for different quality requirements.

In einem zweiten Beispiel umfasst die Laservorrichtung 2 die Kamera 40 und im Gegensatz zum Aufbau nach 1 keinen OCT-Sensor 50, ähnlich wie im ersten Beispiel. Der Qualitätsindikator kann von den Qualitätsanforderungen an das Ergebnis des Schweissvorgangs abhängen. In diesem zweiten Beispiel erzeugt eine beliebige Kombination der Positionen der zwei Spritzer 10, welche beim Schweissvorgang aus Materialauswurf vom Werkstück 5 entstehen, der Position der Verfärbung 8 und der Position des Spalts 12 einen Qualitätsindikator, welcher dem Maschinenbediener auf einen Qualitätsmangel hinweist. Die Positionen sind in 2 schematisch als Abstände d der Spritzer 10 und der Verfärbung 8 von der Bearbeitungszone 15 oder Schweissnaht dargestellt. Entsprechend wird die Position des Spalts 12 ermittelt, wobei der Spalt 12 in 2 an der Bearbeitungszone 15 anliegt und einen Abstand d von Null aufweist. Hierbei findet in der Prozessoreinrichtung 30 eine Gewichtung in Abhängigkeit von den Abständen d statt, je grösser der Abstand d, desto höher ist die Gewichtung bezüglich eines Qualitätsmangels, der sich durch den Qualitätsindikator ausdrückt. Die Prozessoreinrichtung 30 wertet die Position der Verfärbung 8 sowie die Positionen der Spritzer 10 und die Position des Spalts 12 aus. Eine Gewichtung der Positionen der Spritzer 10, der Verfärbungen 8 und der Unebenheiten 7 wird dem Qualitätsindikator zugeordnet. In 2 führen die Positionen der Verfärbung 8 und des Spalts 12 allein nahe bei der Bearbeitungszone 15 zu einem positiven Qualitätsindikator. Die Positionen der beiden Spritzer 10 mit grösserem Abstand d zur Bearbeitungszone 15 deuten jedoch auf Bearbeitungsfehler hin und führen in Kombination mit den Positionen der Verfärbung 8 und des Spalts 12 zu einem negativen Qualitätsindikator, etwa „Bearbeitung fehlerhaft“.In a second example, the laser device 2 comprises the camera 40 and in contrast to the structure according to FIG 1 no OCT sensor 50, similar to the first example. The quality indicator can depend on the quality requirements for the result of the welding process. In this second example, any combination of the positions of the two spatters 10, which arise during the welding process from material ejection from the workpiece 5, the position of the discoloration 8 and the position of the gap 12, generates a quality indicator which alerts the machine operator to a quality defect. The positions are in 2 shown schematically as distances d of spatter 10 and discoloration 8 from processing zone 15 or weld seam. The position of the gap 12 is determined accordingly, with the gap 12 in 2 rests against the processing zone 15 and has a distance d of zero. In this case, a weighting takes place in the processor device 30 as a function of the distances d, the larger the distance d, the higher the weighting with regard to a quality defect, which is expressed by the quality indicator. The processor device 30 evaluates the position of the discoloration 8 and the positions of the splashes 10 and the position of the gap 12 . A weighting of the positions of the splashes 10, the discolorations 8 and the bumps 7 is assigned to the quality indicator. In 2 the positions of the discoloration 8 and the gap 12 alone close to the processing zone 15 lead to a positive quality indicator. However, the positions of the two spatters 10 at a greater distance d from the processing zone 15 indicate processing errors and, in combination with the positions of the discoloration 8 and the gap 12, lead to a negative quality indicator, such as "processing faulty".

In einem dritten Beispiel umfasst die Laservorrichtung 2 die Kamera 40 und den OCT-Sensor 50 entsprechend dem Aufbau nach 1. Die Kamera 40 erzeugt Bilddaten vom Werkstück 5, der OCT-Sensor 50 erzeugt Daten, welche jeweils über die Datenleitungen 34 zur Prozessoreinrichtung 30 übertragen werden. Im dritten Beispiel ermittelt der OCT-Sensors 50 Längendifferenzen an den Unebenheiten 7 am Werkstück 5, welche über die Datenleitung 34 an die Prozessoreinrichtung 30 übertragen werden. Der OCT-Messstrahl 51 scannt oder überfährt zu diesem Zweck das Werkstück 5 senkrecht zur Vorschubrichtung, in 2 parallel zur Waagerechten, wobei die Vorschubrichtung in Richtung des Pfeils ist. Alternativ können mehrere OCT-Messstrahlen 51 vorgesehen sein, welche im Wesentlichen die ganze Breite des Werkstücks 5 erfassen. Die Prozessoreinrichtung 30 erkennt in diesem dritten Beispiel aus den Bilddaten der Kamera 40 mittels Bildverarbeitung die Verfärbung 8. Aus den Daten des OCT-Sensors 50 erkennt die Prozessoreinrichtung 30 die Unebenheiten 7, hierbei die Spritzer 10 und den Spalt 12, sowie die Bearbeitungszone 15, hierbei eine Schweissnaht. Die Prozessoreinrichtung 30 wertet die Verfärbung 8 sowie die Spritzer 10 und den Spalt 12 aus in einer Weise, dass die Anzahl der Verfärbungen 8 und der Unebenheiten 7 ermittelt wird. Ausserdem wertet die Prozessoreinrichtung 30 aus den Daten des OCT-Sensors 50 Längendifferenzen zwischen der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks 5 zur Oberfläche des unbearbeiteten Werkstücks 5 hinsichtlich der Unebenheiten 7 und der Bearbeitungszone 15 aus, sprich die Höhen der Spritzer 10, die Tiefe des Spalts 12 und ein Höhenprofil der Bearbeitungszone 15, hierbei eine Schweissnaht, am Werkstück 5. Der Qualitätsindikator wird von der Prozessoreinrichtung 30 demnach aus einer beliebigen Kombination der Anzahl der Verfärbungen 8 und der Unebenheiten 7 sowie der Höhen und Tiefen der Unebenheiten 7 und des Höhenprofils der Schweissnaht an der Bearbeitungszone 15 zugeordnet. Im Allgemeinen ist ein gleichmässiges Höhenprofil der Schweissnaht gewünscht. Vorstehende Faktoren können herbei unterschiedliche Gewichtungen aufweisen, welche den Qualitätsindikator beeinflussen. Etwa hat das Höhenprofil der Schweissnaht eine hohe Gewichtung, ein Spritzer 10 mit einer mikroskopisch kleinen Höhe eine geringe Gewichtung. Eine Kombination einer gleichmässigen Schweissnaht mit dem Vorhandensein von zwei Spritzern 10 von geringer Höhenausdehnung wird von der Prozessoreinrichtung 30 einem positiven Qualitätsindikator zugeordnet.In a third example, the laser device 2 includes the camera 40 and the OCT sensor 50 according to the structure shown in FIG 1 . The camera 40 generates image data from the workpiece 5, the OCT sensor 50 generates data which are transmitted to the processor device 30 via the data lines 34 in each case. In the third example, the OCT sensor 50 determines length differences at the unevennesses 7 on the workpiece 5 , which are transmitted to the processor device 30 via the data line 34 . For this purpose, the OCT measuring beam 51 scans or passes over the workpiece 5 perpendicular to the feed direction, in 2 parallel to the horizontal, with the feed direction being in the direction of the arrow. Alternatively, multiple OCT measuring beams 51 can be provided, which cover essentially the entire width of the workpiece 5 . In this third example, the processor device 30 recognizes the discoloration 8 from the image data from the camera 40 by means of image processing. From the data from the OCT sensor 50, the processor device 30 recognizes the unevenness 7, in this case the spatter 10 and the gap 12, as well as the processing zone 15, a weld seam. The processor device 30 evaluates the discoloration 8 as well as the spatter 10 and the gap 12 in such a way that the number of discolorations 8 and unevenness 7 is determined. In addition, the processor device 30 uses the data from the OCT sensor 50 to evaluate length differences between the surface of the machined workpiece 5 and the surface of the unmachined workpiece 5 with regard to the unevenness 7 and the machining zone 15, i.e. the height of the spatter 10, the depth of the gap 12 and a height profile of the processing zone 15, in this case a weld seam, on the workpiece 5. The quality indicator is therefore generated by the processor device 30 from any combination of the number of discolorations 8 and the bumps 7 as well as the heights and depths of the bumps 7 and the height profile of the weld seam on the Processing zone 15 assigned. In general, a uniform height profile of the weld seam is desired. The above factors can have different weightings that influence the quality indicator. For example, the height profile of the weld seam has a high weighting, a spatter 10 with a microscopically small height has a low weighting. A combination of an even weld seam with the presence of two spatters 10 of small height extension is assigned by the processor device 30 to a positive quality indicator.

In einem vierten Beispiel ähnlich zum dritten Beispiel umfasst die Laservorrichtung 2 die Kamera 40 und den OCT-Sensor 50 entsprechend dem Aufbau nach 1. Zusätzlich zu den im dritten Beispiel genannten Daten, den Bilddaten der Kamera 40 und den Daten des OCT-Sensors 50, wertet die Prozessoreinrichtung 30 Bilddaten der Kamera 40 hinsichtlich der Positionen der Unebenheiten 7 und der Verfärbungen 8 aus. Diese Daten umfassen eine beliebige Kombination der Positionen der zwei Spritzer 10 in 2, welche beim Schweissvorgang aus Materialauswurf vom Werkstück 5 entstehen, der Position der Verfärbung 8 und der Position des Spalts 12. Der Qualitätsindikator wird im vierten Beispiel von der Prozessoreinrichtung 30 demnach aus einer beliebigen Kombination der Anzahl und der Positionen der Verfärbungen 8 und der Unebenheiten 7 sowie der Höhen und Tiefen der Unebenheiten 7 und des Höhenprofils der Schweissnaht an der Bearbeitungszone 15 zugeordnet. Die Positionen der Verfärbungen 8 und der Unebenheiten 7 beziehen sich wie im zweiten Beispiel auf Abstände d der Verfärbungen 8 und der Unebenheiten 7 zu der Bearbeitungszone 15, können jedoch auch anders definiert werden.In a fourth example similar to the third example, the laser device 2 includes the camera 40 and the OCT sensor 50 according to the structure of FIG 1 . In addition to the data mentioned in the third example, the image data from the camera 40 and the data from the OCT sensor 50, the processor device 30 evaluates image data from the camera 40 with regard to the positions of the unevenness 7 and the discoloration 8. This data includes any combination of the locations of the two spatters 10 in 2 , which arise during the welding process from material ejection from the workpiece 5, the position of the discoloration 8 and the position of the gap 12. In the fourth example, the quality indicator is therefore generated by the processor device 30 from any combination of the number and positions of the discolorations 8 and the unevenness 7 as well as the heights and depths of the bumps 7 and the height profile of the weld seam in the processing zone 15. The positions As in the second example, the discoloration 8 and the unevenness 7 relate to distances d of the discoloration 8 and the unevenness 7 from the processing zone 15, but can also be defined differently.

Zu erwähnen ist, dass die beschriebene Laservorrichtung 2 und das Laserbearbeitungsverfahren besonders geeignet sind bei Schweissverfahren für Brennstoffzellen. It should be mentioned that the described laser device 2 and the laser processing method are particularly suitable for welding methods for fuel cells.

BezugszeichenlisteReference List

22

Laservorrichtunglaser device

55

Werkstückworkpiece

77

Unebenheitenbumps

88th

Verfärbungendiscoloration

1010

Spritzersplash

1212

Spaltgap

1515

Bearbeitungszoneprocessing zone

2020

Laserquellelaser source

2424

Laserlichtkabellaser light cable

2525

Laserstrahllaser beam

2626

Bearbeitungskopfprocessing head

27a27a

SpiegelMirror

27b27b

SpiegelMirror

27c27c

SpiegelMirror

27d27d

SpiegelMirror

2828

Gehäuse für Spiegelhousing for mirrors

3030

Prozessoreinrichtungprocessor device

3434

Datenleitungdata line

4040

Kameracamera

5050

optischer Kohärenzsensor (OCT-Sensor)optical coherence sensor (OCT sensor)

5151

OCT-MessstrahlOCT measurement beam

5252

OCT-FaserOCT fiber

5555

Unterlagedocument

Claims (12)

Laservorrichtung (2) zum Bearbeiten eines Werkstücks (5), umfassend wenigstens eine Laserquelle (20) zum Erzeugen eines Laserstrahls (25) von hoher Energie zum Aufbringen an das Werkstück (5), wenigstens eine Kamera (40) zur Bildaufnahme bei dem zu bearbeitenden Werkstück (5) und wenigstens eine Prozessoreinrichtung (30) zum Auswerten von Bildaufnahmen der wenigstens einen Kamera (40), dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, eine Kombination von durch den Laserstrahl (25) verursachten Unebenheiten (7) und durch den Laserstrahl (25) verursachten Verfärbungen (8) am Werkstück (5) auszuwerten.Laser device (2) for processing a workpiece (5), comprising at least one laser source (20) for generating a laser beam (25) of high energy for application to the workpiece (5), at least one camera (40) for image recording at the one to be processed Workpiece (5) and at least one processor device (30) for evaluating images recorded by the at least one camera (40), characterized in that the processor device (30) is set up to detect a combination of unevenness (7) caused by the laser beam (25) and evaluate discolorations (8) on the workpiece (5) caused by the laser beam (25). Laservorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, den ausgewerteten Daten einen Qualitätsindikator der Bearbeitung des Werkstücks (5) zuzuordnen.Laser device (2) after claim 1 , characterized in that the processor device (30) is set up to assign a quality indicator of the processing of the workpiece (5) to the evaluated data. Laservorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, den Qualitätsindikator in Abhängigkeit von der Art des Werkstücks (5) zuzuordnen.Laser device (2) after claim 2 , characterized in that the processor device (30) is set up to assign the quality indicator depending on the type of workpiece (5). Laservorrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laservorrichtung (2) einen optischen Kohärenzsensor (50) umfasst, welcher mittels optischer Kohärenztomographie an den Unebenheiten (7) und/oder an einer Bearbeitungszone (15) Längendifferenzen zwischen der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks (5) zur Oberfläche des unbearbeiteten Werkstücks (5) erfasst und die Prozessoreinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, den Daten der Längendifferenzen dem Qualitätsindikator der Bearbeitung des Werkstücks (5) zuzuordnen.Laser device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the laser device (2) comprises an optical coherence sensor (50) which, by means of optical coherence tomography, detects length differences between the surface at the unevenness (7) and/or at a processing zone (15). of the machined workpiece (5) to the surface of the unmachined workpiece (5) and the processor device (30) is set up to assign the data of the length differences to the quality indicator of the machining of the workpiece (5). Laservorrichtung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Strahlengangs des optischen Kohärenzsensors (50) und des Strahlengangs der Kamera (40) koaxial zueinander angeordnet sind.Laser device (2) after claim 4 , characterized in that a part of the optical path of the optical coherence sensor (50) and the optical path of the camera (40) are arranged coaxially to each other. Laservorrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, eine beliebige Kombination von durch den Laserstrahl (25) verursachten Unebenheiten (7) am Werkstück (5), durch den Laserstrahl (25) verursachten Verfärbungen (8) am Werkstück (5), von Positionen am Werkstück (5) von durch den Laserstrahl (25) verursachten Unebenheiten (7) und/oder von Positionen am Werkstück (5) von durch den Laserstrahl (25) verursachten Unebenheiten (7) auszuwerten.Laser device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the processor device (30) is set up to process any combination of unevenness (7) on the workpiece (5) caused by the laser beam (25) by the laser beam (25) discolorations (8) caused on the workpiece (5), from positions on the workpiece (5) from bumps (7) caused by the laser beam (25) and/or from positions on the workpiece (5) from bumps caused by the laser beam (25) ( 7) to evaluate. Laserbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (5), umfassend die Verfahrensschritte - Erzeugen eines Laserstrahls (25) von hoher Energie zum Aufbringen an ein Werkstück (5) mittels einer Laservorrichtung (2); - Erstellen von Bildaufnahmen mittels wenigstens einer Kamera (40) bei dem zu bearbeitenden Werkstück (5); - Auswerten der Bildaufnahmen der wenigstens einen Kamera (40) mit einer Prozessoreinrichtung (30), gekennzeichnet durch Auswerten der Bildaufnahmen der wenigstens einen Kamera (40) mit der Prozessoreinrichtung (30) hinsichtlich einer Kombination von Unebenheiten (7) am Werkstück (5) und durch den Laserstrahl (25) verursachten Verfärbungen (8) am Werkstück (5).Laser processing method for processing a workpiece (5), comprising the steps of - generating a laser beam (25) of high energy for application to a workpiece (5) by means of a laser device (2); - Creating images by means of at least one camera (40) in the workpiece (5) to be machined; - Evaluation of the images recorded by the at least one camera (40) with a processor device (30), characterized by evaluating the image recordings of the at least one camera (40) with the processor device (30) with regard to a combination of unevenness (7) on the workpiece (5) and discolorations (8) on the workpiece caused by the laser beam (25) ( 5). Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Zuordnen eines Qualitätsindikators zu den ausgewerteten Daten der Bearbeitung des Werkstücks (5) durch die Prozessoreinrichtung (30).laser processing method claim 7 , characterized by assigning a quality indicator to the evaluated data of the processing of the workpiece (5) by the processor device (30). Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch - Erfassen von Längendifferenzen an den Unebenheiten (7) zwischen der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks (5) zur Oberfläche des unbearbeiteten Werkstücks (5) mit einem optischen Kohärenzsensor (50); - Zuordnen des Qualitätsindikators zu den Daten der Längendifferenzen der Bearbeitung des Werkstücks (5) durch die Prozessoreinrichtung (30).laser processing method claim 7 or 8th , characterized by - detection of length differences at the bumps (7) between the surface of the machined workpiece (5) to the surface of the unmachined workpiece (5) with an optical coherence sensor (50); - Allocation of the quality indicator to the data of the differences in length of the machining of the workpiece (5) by the processor device (30). Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Laserstrahl (25) verursachten Unebenheiten (7) Poren, Löcher, Spritzer (10) und/oder Spalten (12) sind und der Qualitätsindikator auf der Grundlage der Längendifferenzen an den Poren, Löchern, Spritzern (10) und/oder Spalten (12) an der Oberfläche des Werkstücks (5) zugeordnet wird.laser processing method claim 9 , characterized in that the unevenness (7) caused by the laser beam (25) are pores, holes, spatter (10) and/or gaps (12) and the quality indicator based on the length differences at the pores, holes, spatter (10) and/or columns (12) on the surface of the workpiece (5). Laserbearbeitungsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch Erstellen der Bildaufnahmen durch die wenigstens eine Kamera (40) nach dem Bearbeiten des Werkstücks (5).Laser machining method according to one of the preceding claims, characterized by the at least one camera (40) producing the images after the workpiece (5) has been machined. Laserbearbeitungsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch Zuordnen einer beliebigen Kombination von durch den Laserstrahl (25) verursachten Unebenheiten (7) am Werkstück (5), durch den Laserstrahl (25) verursachten Verfärbungen (8) am Werkstück (5), von Positionen am Werkstück (5) von durch den Laserstrahl (25) verursachten Unebenheiten (7) und/oder von Positionen am Werkstück (5) von durch den Laserstrahl (25) verursachten Unebenheiten (7) zu dem Qualitätsindikator.Laser processing method according to one of the preceding claims, characterized by assigning any combination of unevenness (7) on the workpiece (5) caused by the laser beam (25), discoloration (8) on the workpiece (5) caused by the laser beam (25), positions on the workpiece (5) from bumps (7) caused by the laser beam (25) and/or from positions on the workpiece (5) from bumps (7) caused by the laser beam (25) to the quality indicator.

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