DE112015001163T5

DE112015001163T5 - Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit Kameramonitor

Info

Publication number: DE112015001163T5
Application number: DE112015001163.3T
Authority: DE
Inventors: Kazuki Kuba; Naoyuki Nakamura; Akihiro Ueno
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-11-24
Also published as: JP6180620B2; JPWO2015137179A1; US20170043431A1; CN106102981A; CN106102981B; WO2015137179A1; US10166631B2

Abstract

Die Erfindung stellt eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor bereit, bei der eine Lichtquelle zur Beleuchtung eine Nahinfrarot-Laserdiode umfasst, die einen Nahinfrarot-Laserstrahl erzeugt, dessen oberer Grenzwert eine Wellenlänge eines Laserstrahls zur Bearbeitung ist, und aus einem vom Bearbeitungspunkt emittierten Licht, einem vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl und einem Beleuchtungslicht zur Bildgebung, die durch eine Sammellinse und einen Laserstrahl-Reflexionsspiegel gelangt sind bzw. auf die Kamera gerichtet wurden, ein optisches Filter einen Durchlass des vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts und des vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahls abblockt und das Beleuchtungslicht zur Bildgebung durchlässt.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor, die einen Laserstrahl zur Bearbeitung auf einen Bearbeitungspunkt eines Bearbeitungsmaterials bündelt und eine Laserbearbeitung ausführt, und den Zustand des Bearbeitungspunkts und dessen Umfangsbereichs unter Verwendung einer Kamera abbildet.
Stand der Technik
Bei einer Laserbearbeitung ist es von kritischer Bedeutung, ein Bild eines Bearbeitungspunkts und dessen Umfangsbereichs in Echtzeit in Bezug darauf zu beobachten, die Bearbeitungsphänomene zu erklären, die Bearbeitungsqualität zu überwachen und eine adaptive Bearbeitungssteuerung vorzunehmen, weshalb die potentiellen Anforderungen für eine Echtzeitbeobachtung hoch sind.
Herkömmlicherweise ist eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor bekannt, die dazu ausgelegt ist, einen Laserstrahl abzustrahlen, der von einem Strahlteiler in einem rechten Winkel auf einen Bearbeitungspunkt eines Bearbeitungsmaterials abgelenkt wird, und den Bearbeitungspunkt und dessen Umfangsbereich unter Verwendung einer Kamera abzubilden, die auf der Rückseite des Strahlteilers und auf derselben Achse wie der auf das Bearbeitungsmaterial gerichtete Laserstrahl angeordnet ist (siehe z.B. Patentschrift 1).
Bei dieser Vorrichtung ist ein Beleuchtungskopf, der dazu ausgelegt ist, Licht aus einer gepulsten Lichtquelle hoher Helligkeit auf einen Bearbeitungspunkt auf einer Oberfläche eines Bearbeitungsmaterial abzugeben, mindestens an zwei Stellen neben der Kamera angeordnet. Von diesen Beleuchtungsköpfen werden vom Bearbeitungspunkt emittiertes Licht, einschließlich durch die Laserbearbeitung entstandenes Plasma, und kurzgepulstes Laserbeleuchtungslicht, das eine größere Helligkeit hat als ein vom Bearbeitungspunkt reflektierter Laserstrahl, aktiv auf den Bearbeitungspunkt abgestrahlt, dann wird dieser Abschnitt direkt von oben unter Verwendung der Kamera betrachtet, und der Bearbeitungspunkt und dessen Umfangsbereich werden abgebildet und beobachtet.
Anführungsliste
Patentliteratur
Patentschrift 1

Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2001-287064

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei dieser Vorrichtung wird jedoch eine starke schwarzkörperstrahlungsartige Lichtemission in einem breiten Wellenlängenbereich von sichtbarem Licht bis in einen nahen Infrarotbereich in dem vorstehend erwähnten vom Bearbeitungspunkt emittierten Licht beobachtet, und die Stärke ist besonders hoch, wenn das vom Bearbeitungspunkt emittierte Licht im Bereich sichtbaren Lichts ist, und von daher wird die Spitzenstärke des zur Abbildung im sichtbaren Lichtbereich erforderlichen Beleuchtungslichts hoch.
Deshalb muss ein teurer gepulster Laserstrahl als Lichtquelle zur Beleuchtung verwendet werden, was ein Problem darstellt. Darüber hinaus muss im Falle dieser Vorrichtung, die einen gepulsten Laserstrahl für die Beleuchtungslichtquelle verwendet, die Abbildung unter Verwendung der Kamera synchronisierend mit dem Impuls der Beleuchtungslichtquelle erfolgen. Dies macht eine Systemsteuerung kompliziert, und es ist unvermeidbar, dass die einvernehmliche Auswahl der Beleuchtungslichtquelle und der Kamera eingeschränkt ist.
Darüber hinaus kann das vom Bearbeitungspunkt emittierte Licht und der vom Bearbeitungspunkt reflektierte Laserstrahl eine starke Lichthofbildung am Bearbeitungspunkt bewirken, was es schwierig macht, den Bearbeitungspunkt und dessen Umfangsbereich im Bild zu erkennen.
Mit Blick auf das Vorstehende besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor bereitzustellen, die zum Beispiel kostengünstig ist und den Zustand eines Bearbeitungspunkts und dessen Umfangsbereichs abbilden und dabei den Einfluss eine Lichthofbildung reduzieren kann.
Lösung für das Problem
Eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einer Kamera nach der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Laserstrahl-Reflexionsspiegel, der einen Laserstrahl zur Bearbeitung reflektiert und ablenkt; eine Sammellinse, die einen reflektierten Laserstrahl zur Bearbeitung, der durch den Laserstrahl-Reflexionsspiegel reflektiert wurde, auf einen Bearbeitungspunkt eines Bearbeitungsmaterials bündelt; eine Kamera, die auf der zur Sammellinse entgegengesetzten Seite des Laserstrahl-Reflexionsspiegels und auf derselben Achse wie eine optische Achse des reflektierten Laserstrahls zur Bearbeitung angeordnet ist; ein bildgebendes optisches System, das zwischen der Kamera und dem Laserstrahl-Reflexionsspiegel und auf derselben Achse wie die optische Achse des reflektierten Laserstrahls zur Bearbeitung angeordnet ist; ein optisches Beleuchtungssystem, das auf der Seite des bildgebenden optischen Systems des Laserstrahl-Reflexionsspiegels angeordnet ist; eine Lichtquelle zur Beleuchtung, die ein Beleuchtungslicht erzeugt, das durch das optische Beleuchtungssystem und den Laserstrahl-Reflexionsspiegel hindurchgeht und den Bearbeitungspunkt bestrahlt; und ein optisches Filter, das auf einer Seite des Laserstrahl-Reflexionsspiegels des bildgebenden optischen Systems angeordnet ist, wobei der reflektierte Laserstrahl zur Bearbeitung ein vom Bearbeitungspunkt emittiertes Licht einschließlich Plasma durch Bestrahlen des Bearbeitungspunkts erzeugt, am Bearbeitungspunkt reflektiert wird und zu einem vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl wird, und das Beleuchtungslicht am Bearbeitungspunkt reflektiert wird und zu Beleuchtungslicht zur Bildgebung wird, die Lichtquelle zur Beleuchtung eine Nahinfrarot-Laserdiode umfasst, die einen Nahinfrarot-Laserstrahl erzeugt, dessen oberer Grenzwert eine Wellenlänge des Laserstrahls zur Bearbeitung ist, und aus dem vom Bearbeitungspunkt emittierten Licht, dem vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl und dem Beleuchtungslicht zur Bildgebung, die durch die Sammellinse und den Laserstrahl-Reflexionsspiegel gelangt sind bzw. auf die Kamera gerichtet wurden, das optische Filter einen Durchlass des vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts und des vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahls abblockt und das Beleuchtungslicht zur Bildgebung durchlässt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor wird der Zustand des Bearbeitungspunkts und dessen Umfangsbereichs unter Verwendung eines Infrarotlaserstrahls abgebildet, der von der Lichtquelle zur Beleuchtung erzeugt wird, die eine Nahinfrarot-Laserdiode umfasst, und ein Eintreten des vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts und des vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahls, die auf die Kamera gerichtet sind, wird durch das optische Filter abgeblockt, von daher kann der Zustand des Bearbeitungspunkts und dessen Umfangsbereichs kostengünstig und mit weniger Lichthofbildungseinfluss abgebildet werden.
Darüber hinaus sind das bildgebende optische System und das optische Beleuchtungssystem auf der zur Sammellinse entgegengesetzten Seite des Laserstrahl-Reflexionsspiegels und nicht zwischen der Sammellinse und dem Bearbeitungsmaterial angeordnet, von daher wird die Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung kompakt und eine durch Zerstäubung u. dgl. verursachte Kontamination des bildgebenden optischen Systems und des optischen Beleuchtungssystems kann verhindert werden.
Kurze Zeichnungsbeschreibung
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem CMOS-Kameramonitor nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine Kennliniendarstellung, die eine Spektralempfindlichkeitskennlinie der CMOS-Kamera von 1 darstellt,
3A ist eine Querschnittsansicht eines Laserschweißens des Bearbeitungsmaterials, und 3B ist eine Draufsicht auf 3A.
4A ist eine Querschnittsansicht eines Laserschneidens des Bearbeitungsmaterials, und 4B ist eine Draufsicht auf 4A.
5 ist eine Spektralverteilungsdarstellung, die vom Bearbeitungspunkt emittiertes Licht darstellt.
6 ist eine Kennliniendarstellung, die eine Reflexionskennlinie des Laserstrahl-Reflexionsspiegels von 1 darstellt.
7A ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem CMOS-Kameramonitor nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt, und 7B ist eine Draufsicht auf den Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel von 7A.
8A ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem CMOS-Kameramonitor nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt, und 8B ist eine Draufsicht auf den Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel von 8A.
9A ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem CMOS-Kameramonitor nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellt, und 9B ist eine Draufsicht auf den Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel von 9A.
10A ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem CMOS-Kameramonitor nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung darstellt, 10B ist eine Draufsicht auf den Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel von 10A, und 10C ist eine Draufsicht auf eine Modifizierung des Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels.
11A bis 11D sind schematische Darstellungen, die jeweils eine Lichtquelle zur Beleuchtung der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem CMOS-Kameramonitor nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung darstellen.
12 ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem CMOS-Kameramonitor nach Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung darstellt.
13 ist eine Kennliniendarstellung, die die Reflexionskennlinie des Laserstrahl-Reflexionsspiegels von 12 darstellt.
14A ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem CMOS-Kameramonitor nach Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung darstellt, 14B ist eine Draufsicht auf den Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel von 14A.
15 ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem CMOS-Kameramonitor nach Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung darstellt.
16 ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem CMOS-Kameramonitor nach Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit Kameramonitor nach jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. In jeder Zeichnung ist ein gleiches oder gleichwertiges Teil oder Bestandteil mit ein und demselben Bezugszeichen bezeichnet.
Ausführungsform 1
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor (im Folgenden „Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung“ genannt) nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung verfügt über: eine Bearbeitungskopf-Haupteinheit 1, die direkt über einem Bearbeitungsmaterial 3 angeordnet ist; ein optisches Beleuchtungssystem 2, das auf der zum Bearbeitungsmaterial 3 entgegengesetzten Seite der Bearbeitungskopf-Haupteinheit 1 angeordnet ist, und durch welches Beleuchtungslicht 4 zur Beleuchtung des Bearbeitungsmaterials 3 hindurchtritt; ein bildgebendes optisches System 5, das auf der entgegengesetzten Seite des Bearbeitungsmaterials 3 in Bezug auf das optische Beleuchtungssystem 2 angeordnet ist; und eine CMOS-(komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter)-Kamera (im Folgenden „Kamera“ genannt) 6, die auf der entgegengesetzten Seite des optischen Beleuchtungssystem 2 in Bezug auf das bildgebende optische System 5 angeordnet ist.
Die Bearbeitungskopf-Haupteinheit 1 umfasst eine Sammellinse 7 und einen Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8, der auf der Seite des optischen Beleuchtungssystems 2 in Bezug auf die Sammellinse 7 angeordnet ist.
Die Kamera 6 ist ein Siliciumhalbleiter und hat eine in 2 gezeigte Spektralempfindlichkeitskennlinie, worin die Spitze in Rot ist, und die Empfindlichkeit in sichtbarem Licht bis 1100 nm Nahinfrarot beobachtet und ein Bild auf einer Bildgebungsebene 9 der Kamera 6 gemacht wird.
In der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung wird ein Laserstrahl zur Bearbeitung 10, der in den Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 eintritt, in einem rechten Winkel abgelenkt und an einer Oberfläche 8a des Laserstrahl-Reflexionsspiegels 8 totalreflektiert, wie durch die Pfeilmarkierung auf der rechten Seite von 1 gezeigt ist, und wird über die Sammellinse 7 auf das Bearbeitungsmaterial 3 gebündelt. Der Laserstrahl zur Bearbeitung 10 wird durch einen Festkörperlaser oder Faserlaser erzeugt, dessen Wellenlänge um die 1000 nm bis 1100 nm beträgt. Für den Laserstrahl zur Bearbeitung 10 kann zum Beispiel eine Nahinfrarot-Laserdiode (LD), deren Wellenlänge 800 nm bis 1100 nm beträgt, oder ein CO₂-Laser verwendet werden, dessen Wellenlänge 10 µm beträgt.
3A ist eine Querschnittsansicht, wenn das Bearbeitungsmaterial 3 lasergeschweißt wird, 3B ist eine Draufsicht auf 3A, 4A ist eine Querschnittsansicht, wenn das Bearbeitungsmaterial 3 lasergeschnitten wird, 4B ist eine Draufsicht davon auf 4A. In einem Abbildungsbereich 17, bei dem es sich um einen Umfangsbereich eines Bearbeitungspunkts 11 handelt, in dem Licht auf das Bearbeitungsmaterial 3 gebündelt wird, werden eine Bearbeitungsöffnung 12 und ein Schweißbad 13 gebildet. Im Falle des Laserschweißens wird eine Schweißraupe 14 gebildet, und im Falle des Laserschneidens wird eine Schneiderille 15 gebildet. Die Bearbeitungsöffnung 12, das Schweißbad 13, die Schweißraupe 14 und die Schneiderille 15 im Abbildungsbereich 17, die auf der Oberfläche 16 des Bearbeitungsmaterials 3 gebildet sind, werden durch die Kamera 6 abgebildet, die auf der entgegengesetzten Seite der Sammellinse 7 in Bezug auf den Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 und auf derselben Achse wie die optische Achse eines reflektieren Laserstrahls zur Bearbeitung 10A angeordnet ist, der durch den Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 totalreflektiert wurde. Ein Bestrahlungsstrahldurchmesser des Laserstrahls zur Bearbeitung 10 beträgt 0,1 mm bis 1 mm, eine Breite der Schweißraupe 14 beträgt ca. 0,1 mm bis 3 mm, und der Abbildungsbereich 17 beträgt vertikal und horizontal ca. 1 mm bis 20 mm. Das optische Bildgebungssystem 5 reagiert auf die Veränderungen des Abbildungsbereichs und eine Brennweite der Sammellinse 7 der Bearbeitungskopf-Haupteinheit 1, deshalb kann das bildgebende optische System 5 eine Zoom-Funktion umfassen, deren Vergrößerung variabel ist. In dieser Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung wird ein Bild des Bearbeitungspunkts 11 und dessen Umfangsbereichs in dem durch das Beleuchtungslicht 4 erzeugten Abbildungsbereich 17 auf der CMOS-Kamera-Abbildungsebene 9 über das bildgebende optische System 5 und die Sammellinse 7 gemacht.
Das durch eine Lichtquelle zur Beleuchtung 18 erzeugte Beleuchtungslicht 4 wird über eine Übertragungsfaser 19 an das optische Beleuchtungssystem 2 übertragen. Die Lichtquelle zur Beleuchtung 18 verfügt über eine Nahinfrarot-Laserdiode (LD), die kontinuierlich im Nahinfrarotbereich schwingt, dessen Wellenlänge 700 nm bis 1000 nm beträgt. Das Beleuchtungslicht 4 durchläuft die Übertragungsfaser 19, wird durch das optische Beleuchtungssystem 2 so verarbeitet, dass der Divergenzwinkel reduziert ist, und beleuchtet dann den Bearbeitungspunkt 11 und dessen Umfangsbereich im Abbildungsbereich 17 über den Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 und die Sammellinse 7. Die optische Achse des Beleuchtungslichts 4 ist in etwa parallel mit der optischen Achse des reflektierten Laserstrahls zur Bearbeitung 10A angeordnet und verläuft ungeachtet des Verschiebungsbetrags in der Durchmesserrichtung durch die Fokusposition der Sammellinse 7. Deshalb wird das Beleuchtungslicht 4 sich um den Bearbeitungspunkt 11 zentrierend aufgestrahlt, bei dem es sich um die Fokusposition der Sammellinse 7 handelt.
Der reflektierte Laserstrahl zur Bearbeitung 10A, der auf den Bearbeitungspunkt 11 aufgestrahlt und am Bearbeitungspunkt reflektiert wird, wird zu einem vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl 20 und läuft linear zum Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 weiter. An dem durch den reflektierten Laserstrahl zur Bearbeitung 10A bestrahlten Bearbeitungspunkt 11 wird vom Bearbeitungspunkt emittiertes Licht 21 erzeugt, das Plasma enthält. 5 zeigt ein Emissionsspektrum des in diesem Fall vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts 21, und wie in 5 gezeigt ist, ist eine starke schwarzkörperstrahlungsartige Lichtemission durch einen weiten Wellenlängenbereich hindurch im sichtbaren Licht bis zu einem Nahinfrarotbereich zu beobachten. Das Beleuchtungslicht 4, das auf den Bearbeitungspunkt 11 aufgestrahlt und dann reflektiert wird, wird zu Beleuchtungslicht zur Bildgebung 4A und läuft linear zum Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 weiter.
Wie in 6 gezeigt ist, ist eine optische Beschichtung auf der Oberfläche 8a des Laserstrahl-Reflexionsspiegels 8 so ausgebildet, dass 99% oder mehr des vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahls 20, dessen Wellenlänge 1030 nm bis 1070 nm beträgt, reflektiert werden, 50% oder mehr des roten Laserstrahls zum Leiten, dessen Wellenlänge ca. 650 nm beträgt und er sich dem vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl 20 überlagert, reflektiert werden, und 80% oder mehr des Beleuchtungslichts zur Abbildung und Bildgebung 4A, dessen Wellenlänge 700 nm bis 1000 nm im Infrarotbereich beträgt, durchgelassen werden. Eine Antireflexionsbeschichtung, die eine geringe Verlustkennlinie in Bezug auf das Licht in einem ultravioletten bis nahen infraroten Bereich hat, kann auf der Rückseite des Laserstrahl-Reflexionsspiegels 8 ausgebildet sein, um den Transmissionsgrad des Beleuchtungslichts zur Bildgebung 4A, bei dem es sich um Abbildungslicht handelt, zu erhöhen. Ein optisches Filter 22, welches das Beleuchtungslicht zur Bildgebung 4A durchlässt und einen Durchlass des vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahls 20 und des vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts 21 abblockt, ist auf der Vorderseite des bildgebenden optischen Systems 5 angeordnet.
Gemäß der vorstehend erwähnten Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung wird eine Nahinfrarot-Laserdiode (LD), die einen Nahinfrarot-Laserstrahl erzeugt, bei dessen Wellenlänge es sich um irgendeinen Wert in einem Bereich von 700 nm bis 100 nm handelt, für die Lichtquelle zur Beleuchtung 18 verwendet, und dieser Wert ist kürzer als der Wellenlängenbereich des Laserstrahls zur Bearbeitung 10, der 1030 nm bis 1070 nm beträgt.
Die Kamera 6 ist eine CMOS-Kamera 6 mit einer Empfindlichkeit im sichtbaren Licht bis 1100 nm Nahinfrarotbereich, wie in 2 gezeigt ist, und diese Kamera 6 bildet den Abbildungsbereich 17 auf der Oberfläche 16 des Bearbeitungsmaterials 3 ab, das mit dem Beleuchtungslicht 4 bestrahlt wird, dessen Wellenlänge in einem Infrarotbereich von 700 nm bis 1000 nm liegt, was sich vom vorstehend erwähnten Wellenlängenbereich des Laserstrahls zur Bearbeitung 10 unterscheidet. Als Konsequenz ist für die Lichtquelle zur Beleuchtung 18 zum Erzeugen des Beleuchtungslichts 4 eine Impulsschwingung zum Sicherstellen von Helligkeit nicht wesentlich, und es kann eine kostengünstige Nahinfrarot-Laserdiode (LD) verwendet werden, die kontinuierlich schwingt. Ferner ist es unnötig, die Kamera 6 zur Bildgebung mit der Lichtquelle zur Beleuchtung 18 zu synchronisieren, von daher wird der Einstellbereich der Abbildungsbedingungen (z.B. Bildrate, Belichtungszeit) drastisch weiter, und es kann ein Bild des Bearbeitungspunkts mit ausgezeichneter Helligkeit und Kontrastschärfe aufgenommen werden. Außerdem ist die Systemsteuerung vereinfacht und eine einvernehmliche Auswahl der Lichtquelle zur Beleuchtung 18 und der Kamera 6 wird nicht durch Kompatibilitätsbelange eingeschränkt.
Eine optische Beschichtung ist auf der Oberfläche 8a des Laserstrahl-Reflexionsspiegels 8 so ausgebildet, dass 99% oder mehr des vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahls 20, was ein Faktor zum Unterbrechen einer Abbildung des Bearbeitungspunkts 11 ist, reflektiert werden, 50% oder mehr des roten Laserstrahls zum Leiten, dessen Wellenlänge ca. 650 nm beträgt und er sich dem vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl 20 überlagert, reflektiert werden, und 80% oder mehr des Beleuchtungslichts zur Bildgebung 4A, dessen Wellenlänge 700 nm bis 1000 nm im Infrarotbereich beträgt, durchgelassen werden, und darüber hinaus werden das vom Bearbeitungspunkt emittierte Licht 21 und der vom Bearbeitungspunkt reflektierte Laserstrahl 20, die Hauptunterbrechungen für eine Abbildung des Bearbeitungspunkts 9 darstellen, durch das optische Filter 22 abgeblockt. Im Ergebnis wird die vom Bildmonitor ausgehende Lichthofentstehung reduziert, und ein Bild, in dem die Kontrastschärfeabnahme aufgrund von Licht mit allgemeinem Rauschen drastisch abgenommen hat, kann erkannt werden.
Dies bedeutet, dass bei der Laserbearbeitung die Bearbeitungsöffnung 12, das Schweißbad 13, die Schweißraupe 14 und die Schneiderille 15, die auf der Oberfläche 16 des Abbildungsbereichs 17 des Bearbeitungsmaterials 3 ausgebildet sind, klar abgebildet werden können. Die Kamera 6 ist auf der Rückseite des Laserstrahl-Reflexionsspiegels 8 und auf derselben Achse wie der reflektierte Laserstrahls zur Bearbeitung 10A angeordnet, der durch den Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 totalreflektiert wurde, von daher kann das Innere der Bearbeitungsöffnung 12 und der Schneiderille 15 gut beobachtet werden.
Ferner sind das optische Beleuchtungssystem 2 und das bildgebende optische System 5 auf der entgegengesetzten Seite der Sammellinse 7 in Bezug auf den Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 angeordnet, von daher kann eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung implementiert werden, deren Abstand zwischen der Sammellinse 7 und dem Bearbeitungsmaterial 3 kurz ist, und eine durch Zerstäubung u. dgl. verursachte Kontamination des optischen Beleuchtungssystems 2 und des bildgebenden optischen Systems 5 kann verhindert werden.
Ausführungsform 2
7A ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt, und 7B ist eine Draufsicht auf einen Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23 von 7A. In Ausführungsform 2 ist der Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23, der das Beleuchtungslicht 4 totalreflektiert, bei dem es sich um einem durch die Lichtquelle zur Beleuchtung 18 erzeugten Infrarot-Laserstrahl handelt, auf einem Teil des Bildgebungslichtwegs zwischen der Kamera 6 und dem Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 angeordnet. Das Beleuchtungslicht 4, das durch den halbkreisförmigen Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23 totalreflektiert wird, beleuchtet den Bearbeitungspunkt 11. Bei der Oberfläche des Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels 23 handelt es sich um eine Metalloberfläche, die das Beleuchtungslicht 4 totalreflektiert. Das optische Beleuchtungssystem 2 ist in der Durchmesserrichtung von der Projektionsfläche des bildgebenden optischen Systems 5 aus geneigt angeordnet. Der Rest der Auslegung ist derselbe wie bei der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 1.
Gemäß der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 2, kann das zum Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23 geleitete Beleuchtungslicht 4 so vorgesehen werden, dass es den Rand 24 des Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels 23 berührt, deshalb wird die in 7B gezeigte obere Hälfte des Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels 23 zum Abbildungsbereich 25 und die untere Hälfte wird zum Beleuchtungslicht-Reflexionsbereich 26. Auf diese Weise wird die linke Hälfte ausgehend von der Mitte des Laserstrahl-Reflexionsspiegels 8 in 7A zum Abbildungslichtweg, und dessen rechte Hälfte wird zum Beleuchtungslichtweg, wodurch verschwenderische Zwischenräume zwischen dem Abbildungslichtweg und dem Beleuchtungslichtweg eliminiert werden, wobei das Beleuchtungslicht 4 mit einer zur Bildgebung ausreichenden Lichtmenge sichergestellt werden kann, ohne die Öffnung des Abbildungslichtwegs sehr zu verkleinern, und ein klares Bild des Bearbeitungspunkts 11 aufgenommen werden kann.
Ferner ist das optische Beleuchtungssystem 2 außerhalb des Abbildungslichtwegs, von daher ist es, selbst wenn die Größe des optischen Beleuchtungssystems 2 in der Richtung der optischen Achse und der Durchmesserrichtung groß ist, unnötig, den Abstand zwischen der Kamera 6 und dem Laserstrahl-Reflexionsspiegeln 8 zu vergrößern, und eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung kann implementiert werden, bei der die Strecke des reflektierten Laserstrahls zur Bearbeitung 10A in der Richtung der optischen Achse kurz ist. Wenn ein kleiner Strahldurchmesser des Beleuchtungslichts 4 am Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23 durch das optische Beleuchtungssystem 2 implementiert wird, kann die Oberfläche des Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels 23 verkleinert und der Querschnitt des Abbildungslichtwegs vergrößert werden, wodurch ein klareres Bild unter Verwendung einer größeren Lichtmenge des Beleuchtungslichts zur Bildgebung 4A aufgenommen werden kann. In dieser Ausführungsform hat der LD-Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23 eine Metalloberfläche, von daher kann im Vergleich zu dem Teilreflexionsspiegel, der durch ein dielektrisches Substrat (z.B. Glas) und einen dielektrischen Mehrschichtfilm gebildet ist (d.h., einem Reflexionsspiegel, dessen gesamte Reflexionsfläche eine gleichmäßigen Partialtransmissionsgrad hat), eine Mehrfachreflexion und Streuung des Beleuchtungslichts 4 verhindert und ein klares Bild mit ausgezeichneter Kontrastschärfe aufgenommen werden.
Ausführungsform 3
8A ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt, und 8B ist eine Draufsicht auf einen Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23A von 8A. In Ausführungsform 3 hat der Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23A ein Ringform mit einer Öffnung in der Mitte, und mehrere Beleuchtungslichtstrahlen 4 bilden in gleichen Abständen jeweils in der Umfangsrichtung mehrere unabhängige Beleuchtungslicht-Reflexionsbereiche 26A auf der Oberfläche dieses Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels 23A. Darüber hinaus sind mehrere Lichtquellen zur Beleuchtung 18, Übertragungsfasern 19 und optische Beleuchtungssysteme 2 jeweils jedem Beleuchtungslicht 4 entsprechend angeordnet. Der Rest der Auslegung ist derselbe wie bei der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 2.
Gemäß der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 3 können viele Lichtquellen zur Beleuchtung 18 zum Emittieren von Beleuchtungslichtstrahlen 4 am Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23A angeordnet werden, von daher kann im Vergleich zu einem einzigen Beleuchtungslicht 4 eine Lichtmenge des Beleuchtungslichts, das auf den Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23A abgestrahlt wird, und eine Lichtmenge des Lichts, das reflektiert wird, jeweils erhöht werden, und eine hellere und klarere Abbildung kann erfolgen. Insbesondere wird beim Abbilden unter Verwendung der Kamera 6 die Abbildungszeit so eingeschränkt, dass sie kürzer ist als eine Abbildung bei einer normalen Bildrate, deshalb ist es wichtig, die Beleuchtungslichtmenge sicherzustellen, was eine Hauptwirkung von Ausführungsform 3 ist. Ferner ist die optische Achse des Beleuchtungslichts 4 um den Bearbeitungspunkt 11 ausgehend von der optischen Achse des Laserstrahls zur Bearbeitung 10 etwas geneigt, und wenn ein einzelnes Beleuchtungslicht 4 verwendet wird, durchdringt ein Schatten des Beleuchtungslichts 4 einen Teil der in etwa vertikalen Innenwand der Bearbeitungsöffnung 12. In Ausführungsform 3 jedoch wird die gesamte Bearbeitungsöffnung 12 durch viele Beleuchtungslichtstrahlen 4 von überall um die Bearbeitungsöffnung 12 herum ausgeleuchtet, von daher kann die gesamte Innenwand der Bearbeitungsöffnung 12 beleuchtet werden, und der innere Teil der Bearbeitungsöffnung 12 kann klar abgebildet werden.
Der Zustand der Laserbearbeitung wird durch die Bearbeitungsöffnung 12, die durch das Aufstrahlen des Laserstrahls zur Bearbeitung 10 gebildet wird, und das Schweißbad 13 bestimmt, das durch Erwärmen der Bearbeitungsöffnung 12 gebildet wird, deshalb ist das Verständnis des Zustands der Bearbeitungsöffnung 12 und deren inneren Teils von extrem kritischer Bedeutung, um den Laserbearbeitungszustand zu verstehen, und die Wirkung von Ausführungsform 3, die eine exakte Beobachtung im Inneren der Bearbeitungsöffnung 12 ermöglicht, ist signifikant.
Ausführungsform 4
9A ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellt, und 9B ist eine Draufsicht auf einen Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23B von 9A. In Ausführungsform 4 hat der Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23B eine Ringform mit einer Öffnung in der Mitte, und ein Beleuchtungslicht-Reflexionsbereich 26B, auf den ringförmiges Beleuchtungslicht 4 aufgestrahlt wird, ist auf der Oberfläche dieses Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels 23B gebildet. Das ringförmige Beleuchtungslicht 4 wird durch eine Konvexlinse 27 des optischen Beleuchtungssystems 2 kollimiert und durchläuft ein Paar konvexer Axiconlinsen 28, die einander zugewandt sind, wodurch dieses kollimierte ringförmige Beleuchtungslicht 4 gebildet wird, das eine Hohlkegelform hat. Der Rest der Auslegung ist derselbe wie bei der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 2.
Gemäß der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 4 wird das ringförmige Beleuchtungslicht 4 auf der Oberfläche des ringförmigen Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels 23B angeordnet, und der Bearbeitungspunkt 11 und dessen Umfangsbereich werden im Abbildungsbereich 17 mit der optischen Achse als Zentrum isotropisch beleuchtet, von daher kann eine Bildungleichmäßigkeit reduziert werden. Außerdem werden der Bearbeitungspunkt 11 und dessen Umfangsbereich von überall um die Bearbeitungsöffnung 12 herum beleuchtet, die in etwa vertikal zur Oberfläche 16 der Bearbeitungsmaterials 3 ist, von daher entsteht kein Schatten an der Innenwand der Verarbeitungsöffnung 12, das Beleuchtungslicht 4 erreicht den inneren Teil der Bearbeitungsöffnung 12, und auch das Innere der Bearbeitungsöffnung 12 kann klar abgebildet werden. Darüber hinaus wird das ringförmige Beleuchtungslicht 4 durch die einzige Lichtquelle zur Beleuchtung 18, die Übertragungsfaser 19, die Konvexlinse 27 und das Paar Axiconlinsen 28 gebildet, deshalb kann das Licht aus der Lichtquelle zur Beleuchtung 18 ohne Verlust in einen ringförmigen Strahl umgewandelt werden, und ein Beleuchtungslicht 4, das keine Verteilung in der Umfangsrichtung hat, kann gebildet werden. Dadurch wird der Bearbeitungspunkt 11 ohne Beleuchtungsungleichmäßigkeit und Schatten klar abgebildet. Ferner können die Lichtquelle zur Beleuchtung 18, die Übertragungsfaser 19 und das optische Beleuchtungssystem 2 jeweils als eine Einzeleinheit implementiert werden. Ferner kann, wenn das ringförmige Beleuchtungslicht 4 gebildet wird, eine Übertragungsfaser verwendet werden, in der sich der Laserstrahl spiralförmig fortbewegt. Wenn der Eintritt des Laserstrahls in die Übertragungsfaser von der Mitte der Faser verschoben und in der in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Faserachse etwas geneigt ist und sich das Licht spiralförmig in der Faser fortbewegt, wird der ringförmige Laserstrahl aus dem Auslassende ausgegeben. Wenn diese Übertragungsfaser verwendet wird, wird das Paar Axiconlinsen 28 nicht benötigt, und der ringförmige Beleuchtungsstrahl kann durch die Kollimierungslinse allein gebildet werden, was Kosten senkt.
Ausführungsform 5
10A ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung darstellt, und 10B ist eine Draufsicht auf einen Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23C von 10A. In Ausführungsform 5 ist der Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23C, der durch einen (nicht dargestellten) Spiegelhalter über Stützteile 29A und 29B gehaltert ist, zwischen der Kamera 6 und dem Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 angeordnet. Der Umfangsbereich des Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels 23C wird zum Beleuchtungslicht-Reflexionsbereich, und der Umfangsraum des Beleuchtungslicht-Reflexionsbereichs bildet einen Lichtwegraum zur Abbildung mit der Kamera. Der Rest der Auslegung ist derselbe wie bei der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 2.
Gemäß dieser Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung kann die optische Achse des Beleuchtungslichts 4 genau dieselbe sein wie die optische Achse des reflektierten Laserstrahls zur Bearbeitung 10A, und das Beleuchtungslicht 4 kann von der Vorderseite des Bearbeitungspunkts 11 her aufgestrahlt werden, von daher kann im Vergleich zu den Laserbearbeitungskopf-Vorrichtungen der Ausführungsformen 3 und 4 ein noch tieferer Teil im Inneren der Bearbeitungsöffnung 12 ausgeleuchtet werden. Dadurch kann der Zustand eines tiefen Teils der Bearbeitungsöffnung 12 auch dann beobachtet werden, wenn die Bearbeitungsöffnung 12 klein und tief ist. Ferner kann, wenn das optische Beleuchtungssystem 2 so eingestellt wird, dass der Strahldurchmesser des auf den Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23C gerichteten Beleuchtungslichts 4 verkleinert wird, die Durchmessergröße des Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels 23C verkleinert werden, das heißt, die Bildgebungsapertur kann größer sein, wodurch die Lichtmenge des Beleuchtungslichts zur Bildgebung zunimmt und ein klareres Bild aufgenommen werden kann. Darüber hinaus reflektiert der Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23C in Ausführungsform 5 Licht an der Metalloberfläche, deshalb kann im Vergleich zu einem halbdurchlässigen Spiegel, der aus einem dielektrischen Substrat (z.B. Glas) und einem dielektrischen Mehrschichtfilm besteht, eine Mehrfachreflexion und Streuung des Beleuchtungslichts verhindert und ein klares Bild mit ausgezeichneter Kontrastschärfe aufgenommen werden.
Wie in 10C gezeigt ist, kann eine über Totalreflexion verfügende kreisförmige Metallplatte 31 in die Mitte der Oberfläche des dielektrischen Substrats 30 (z.B. Glas) geklebt sein, das in Bezug auf das Beleuchtungslicht 4 durchlässig ist. Eine Totalreflexionsbeschichtung kann im Mittelteil der Oberfläche des dielektrischen Substrats 30 ausgebildet sein. Wenn das dielektrische Substrat 30 verwendet wird, sind die Stützteile 29A und 29B unnötig und der durch die Stützteile 29A und 29B verursachte Verlust an Lichtmenge zur Abbildung kann verhindert werden, wodurch ein klareres Bild aufgenommen werden kann.
Ausführungsform 6
Bei 11 handelt es sich um schematische Darstellungen, die Beispiele einer Lichtquelle zur Beleuchtung 18 einer Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung darstellen. Wenn ein Bild mit einer CMOS-Kamera o. dgl. unter Verwendung eines Laserstrahls mit hoher Kohärenz als Lichtquelle zur Beleuchtung aufgenommen wird, entstehen ein feiner Blendeffekt und Sprenkel im aufgenommenen Bild, wodurch die Bildqualität abnimmt. Zwar entstehen, wenn eine Lichtquelle verwendet wird, deren Spektralbereich weit und Kohärenz sehr gering ist, wie etwa eine herkömmliche Bogenlampe oder Halogenlampe, keine Sprenkel, und es kann ein qualitativ hochwertiges Bild aufgenommen werden. Um jedoch die Lichthofbildung des vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts zu reduzieren, ist es notwendig, den Spektralbereich einzuschränken, und es wird eine Lampenleistung von 100 W oder mehr benötigt, was die Lichtquelle zur Beleuchtung groß werden lässt. Darüber hinaus verfügt die Lampe über eine isotropische Emission und keine Richtcharakteristik, deshalb ist es schwierig, Lampenlicht ausgehend von der Rückseite des Laserstrahl-Reflexionsspiegels (Durchmesser: 70 mm oder weniger) mit einem kleinen Öffnungswinkel effizient abzugeben.
In Ausführungsform 6 besteht die Lichtquelle zur Beleuchtung 18 aus mehreren Laserdioden (LD), deren emittierte Lichtstrahlen durch Fasern übertragen und gemischt werden, von daher ist die Kohärenz gering und Sprenkel im Bild werden weniger. Außerdem werden, im Gegensatz zu einer einfachen Überlagerung von Licht in einem Raum, die Lichtstrahlen über die Fasern übertragen und gemischt, von daher ist die Lichtstärke am Ausgang der Faser gleichmäßig, und auch der Mischzustand von Licht aus jedem LD-Emissionspunkt ist gleichmäßig, deshalb ist die Lichtstärke der Lichtquelle zur Beleuchtung gleichmäßig, und auch der Grad an übrigen Sprenkeln nach einer Reduktion ist gleichmäßig, und im Ergebnis kann eine ideale Lichtquelle zur Beleuchtung implementiert werden.
11A ist ein Beispiel, wenn eine LD-Leiste 40, die mehrere Emissionspunkte hat, optisch mit einem formgebenden und sammelnden optischen System 41 gekoppelt wird, und der Schwingungswellenlängenbereich jedes Emissionspunkts kleiner als 1 nm ist, was relativ klein ist. Allerdings ist ein einzelner LD-Emissionspunkt unabhängig und hat eine unterschiedliche Schwingungswellenlänge, und die Phasen der LD-Emissionspunkte sind nicht synchronisiert, von daher ist die Kohärenz jedes Emissionspunkts geringer und erzeugt im Vergleich zu einer LD mit einem einzigen Emissionspunkt weniger Sprenkel.
In diesem Beispiel ist die Verbindung des formgebenden und sammelnden optischen Systems 41 mit der Übertragungsfaser 19 einfach, und es wird eine einzelne LD-Leiste 40 als LD-Vorrichtung verwendet, von daher ist der Einheitspreis pro Leistung niedriger als derjenige von 11B bis 11D, die unten noch beschrieben werden.
11B ist ein Beispiel, wenn mehrere LD-Chips 42 optisch mit einer einzelnen Übertragungsfaser 19 gekoppelt sind. Da eine beliebige Wellenlänge für jeden LD-Chip 42 ausgewählt werden kann, der Wellenlängenabstand auf 10 nm oder mehr, 200 nm oder weniger eingestellt werden kann, kann die Kohärenz noch mehr gesenkt werden als bei der LD-Leiste 40, und die Entstehung von Sprenkeln kann größtenteils unterbunden werden. Eine Verbindung des sammelnden optischen Systems mit der Übertragungsfaser 19 ist wie im Falle der LD-Leiste 40 von 11A einfach, und der Einheitspreis pro Leistung ist niedriger als derjenige von 11C und 11D, die unten noch beschrieben werden.
11C ist ein Beispiel, wenn zwei LD-Chips 42 polarisiert und unter Verwendung eines Polarisationsstrahlteilers 43 gekoppelt sind. Nur zwei LD-Chips 42 können gekoppelt werden, und es ist schwierig, den Wellenlängenabstand so auszulegen, dass er 10 nm überschreitet, um einen Verlust an Lichtmenge am Strahlteiler 43 zu senken, aber die Konvergenzleistung beim Koppeln nimmt nicht ab, und es kann eine hohe Konvergenzkopplung der Lichtquelle mit der Faser implementiert werden. Indem die Konvergenz der Lichtquelle zur Beleuchtung 18 erhöht wird, kann das optische Beleuchtungssystem 2, nachdem Licht an die Übertragungsfaser 19 abgegeben wurde, verkleinert werden, und eine Unterbrechung des Abbildungslichtwegs zwischen der Kamera 6 und dem Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 durch den Abbildungslichtweg kann reduziert werden, wodurch ein helles Bild aufgenommen werden kann. In diesem Beispiel werden ein optisches Element, das die S-Polarisierung auf einer Seite dreht (nicht dargestellt), und der Polarisationsstrahlteiler 43 neben dem formgebenden optischen System 44 und dem sammelnden optischen System 45 benötigt, also steigen die Kosten im Vergleich zu den Fällen von 11A und 11B.
11D ist ein Beispiel, wenn mehrere LD-Chips 42 unter Verwendung von dichroitischen Spiegeln 46 wellenlängengekoppelt werden. Die Kosten steigen etwas, weil eine Anzahl von dichroitischen Spiegeln 46, die einer Anzahl von zu koppelnden LDs (Wellenlängen) entspricht, benötigt wird, es kann aber eine erhöhte Anzahl von LD-Chips gekoppelt werden, ohne die Konvergenzleistung sinken zu lassen, von daher kann eine Lichtquelle zur Beleuchtung 18, die eine viel geringere Kohärenz hat, mit hoher Leistung und hoher Kohärenz implementiert werden, und ein helles und klares Bearbeitungspunktbild mit weniger Sprenkeln kann unter Verwendung einer kompakten Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung abgebildet werden.
Ausführungsform 7
12 ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung nach Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung darstellt, und 13 ist eine Kennliniendarstellung, die eine Spektralreflexionskennlinie eines Laserstrahl-Reflexionsspiegels 8 von 12 darstellt.
In Ausführungsform 7 reflektiert die Oberfläche 8Aa des Laserstrahl-Reflexionsspiegels 8A 99,5% oder mehr der Wellenlänge des Laserstrahls zur Bearbeitung 10, der Wellenlängenbereich des Beleuchtungslichts 4 hat eine hohe Transmission, und ein kurzer Wellenlängenbereich, der die Wellenlänge des sichtbaren Lichts des Beleuchtungslichts 4 enthält, hat eine hohe Reflexion, wie in 13 gezeigt ist. Das optische Filter 22 ist entfallen, das in den Ausführungsformen 1 bis 6 separat auf der entgegengesetzten Seite der Kamera 6 in Bezug auf das bildgebende optische System 5 angeordnet ist. Der Rest der Auslegung ist derselbe wie bei der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 1.
Gemäß dieser Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 7 kann der Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8A den Eintritt des Lichts mit Abbildungsrauschen, wie etwa des vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts 21 im sichtbaren Licht bis Infrarotbereich, das eine starke Lichthofbildung verursacht, in die Kamera 6 aus dem Beleuchtungslicht zur Bildgebung 4A abblocken, das von einem Bereich nahe dem Bearbeitungspunkt 11 zur Kamera 6 über den Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8A verläuft, wodurch ein klares Bild aufgenommen werden kann. Ferner beträgt die Reflexion des Rauschlichts durch den Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8A 99% oder mehr, und das optische Filter 22 von Ausführungsform 1, das separat auf der Vorderseite des bildgebenden optischen Systems 5 angeordnet ist, ist unnötig, was die Größe und die Kosten der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung reduziert.
Ausführungsform 8
14 ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung nach Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Ausführungsform ist die Lichtquelle zur Beleuchtung 18, im Gegensatz zu den Laserbearbeitungskopf-Vorrichtungen des Übertragungsfaserkopplungstyps der Ausführungsformen 1 bis 7, direkt mit dem optischen Beleuchtungssystem 2 gekoppelt. Der Rest der Auslegung ist derselbe wie bei der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 3.
Gemäß der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 8 sind das Mischen verschiedener LD-Lichtstrahlen und die Gleichmäßigkeit beim Querschnitt von Strahlen dem Übertragungsfaserkopplungstyp unterlegen, aber die Strahlen sind auf ca. 100% der Oberfläche 16 des Bearbeitungsmaterials 3, bei dem es sich um ein Beleuchtungsziel handelt, überlagert, und es können eine gleichmäßige Ausleuchtung und Sprenkelreduktion implementiert werden. Ferner ist die Übertragungsfaser 19 nicht vorgesehen, was die Größe und die Kosten der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung reduziert.
Ausführungsform 9
15 ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung nach Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung darstellt. In den Ausführungsformen 1 bis 8 wird der Laserstrahl zur Bearbeitung 10 durch den Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 bzw. 8A abgelenkt, und das bildgebende optische System 5 und das optische Beleuchtungssystem 2 sind auf der entgegengesetzten Seite der Sammellinse 7 in Bezug auf den Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8 angeordnet. In Ausführungsform 9 ist jedoch ein dichroitischer Spiegel 50 im Lichtweg des Laserstrahls zur Bearbeitung 10 angeordnet, und das bildgebende optische System 5 und das optische Beleuchtungssystem 2 sind auf der Seite der Sammellinse 7 des dichroitischen Spiegels 50 in einem Abstand von den optischen Achsen des Laserstrahls zur Bearbeitung 10 und des vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahls 20 in der Durchmesserrichtung angeordnet. Der dichroitische Spiegel 50 lässt 99% oder mehr des Laserstrahls zur Bearbeitung 10 und des vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahls 20 durch und reflektiert 80% oder mehr des Beleuchtungslichts 4, des Beleuchtungslichts zur Bildgebung 4A und des vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts 21. Der dichroitische Spiegel 50 lässt auch 50% oder mehr des sichtbaren Laserstrahls zum Leiten durch, der mit dem Laserstrahl zur Bearbeitung 10 überlagert ist. Der Rest der Auslegung ist derselbe wie bei der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 3. Gemäß der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 9 ist der dichroitische Spiegel 50, der den Laserstrahl zur Bearbeitung 10 und den vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl 20 durchlässt und das Beleuchtungslicht 4, das Beleuchtungslicht zur Bildgebung 4A und das vom Bearbeitungspunkt emittierte Licht 21 reflektiert, im Lichtweg des Laserstrahls zur Bearbeitung 10 angeordnet, wodurch das Gehäuse 55, das den Lichtweg des Laserstrahls zur Bearbeitung 10 einschließt, linear wird, die Bearbeitungskopf-Haupteinheit 1, die eine Wasserkühlung braucht, eine schlanke Konstruktionsform annehmen kann, und die Installation der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung in den Scanning-Mechanismus einfach wird. Das Beleuchtungslicht 4, das in der Durchmesserrichtung in Bezug auf das Gehäuse 55 angeordnet ist und das optische Beleuchtungssystem 2 und das bildgebende optische System 5 durchläuft, beträgt, genau wie dasjenige der Ausführungsformen 1 bis 8, mehrere zehn W oder weniger (Licht schwacher Leistung), deshalb ist es unnötig, den umgebenden Bereich mit Wasser zu kühlen, und der Querschnitt des Beleuchtungslichts 4 kann kleiner sein als das Gehäuse 55. Indem das Laserlicht zur Bearbeitung 10 in einem rechten Winkel in Bezug auf die optische Achse des Beleuchtungslichts zur Bildgebung 4A abgelenkt wird, die durch das bildgebende optische System 5 verläuft, kann die Größe der Kamera 6 in der Durchmesserrichtung der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung verkleinert werden.
Ausführungsform 10
16A ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung nach Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung darstellt, und 16B ist eine Draufsicht auf den Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23B von 15A.
In Ausführungsform 10 ist ein Strahlteiler 60 auf dem Bildgebungslichtweg zwischen dem Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel 23B und der Kamera 6 angeordnet, und ein teil des vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts 21 vom Bearbeitungspunkt 11, das mit dem Strahlteiler 60 reflektiert wird, wird mit einem Fotosensor 61 überwacht. Der Wellenlängenbereich des zu überwachenden, vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts 21, ist ein Teil des Wellenlängenbereichs oder der gesamte Wellenlängenbereich. Der Rest der Auslegung ist derselbe wie bei der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 4.
Gemäß der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 10 kann das vom Bearbeitungspunkt emittierte Licht 21 im Ultrarot- bis Infrarotbereich mit dem Fotosensor 61 überwacht werden, der auf der Seite des bildgebenden optischen Systems 5 des Laserstrahl-Reflexionsspiegels 8 angeordnet ist, von daher kann der Emissionsspektralzustand, wie etwa die Stärke von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge, die sich auf die Qualität des Laserbearbeitungszustands bezieht, überwacht werden, und die Qualität des Laserbearbeitungszustands kann auf Grundlage der Bildinformationen über den Bearbeitungspunkt 11 und dessen Umfangsbereich im Abbildungsbereich 17 genau beurteilt werden. Ferner können das optische Beleuchtungssystem 2, das bildgebende optische System 5 und der Fotosensor 61 insgesamt mit der Bearbeitungskof-Haupteinheit 1 integriert und auf der Rückseite des Laserstrahl-Reflexionsspiegels 8 angeordnet werden, von daher kann der Abstand zwischen der Sammellinse 7 und dem Bearbeitungsmaterial 3 verkleinert werden, eine kompakte Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung kann implementiert werden, und eine durch Zerstäubung u. dgl. verursachte Kontamination des optischen Beleuchtungssystems 2 und des bildgebenden optischen Systems 5 kann verhindert werden.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen wird eine CMOS-Kamera 6 als Kamera verwendet, stattdessen kann aber auch eine CCD-Kamera (CCD – ladungsgekoppelte Vorrichtung) verwendet werden. Die Verwendung des Fotosensors 61 zur genauen Beuteilung der Qualität des Laserbearbeitungszustands lässt sich auch auf Laserbearbeitungskopf-Vorrichtungen von anderen Ausführungsformen als Ausführungsform 4 anwenden. Ferner kann in der Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung von Ausführungsform 7 ein Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel, der dazu ausgelegt ist, das in der Lichtquelle zur Beleuchtung 18 erzeugte Beleuchtungslicht 4 zum Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8A zu reflektieren, auf einem Teil des Bildgebungslichtwegs zwischen dem bildgebenden optischen System 5 und dem Laserstrahl-Reflexionsspiegel 8A angeordnet werden.
Bezugszeichenliste

1: Bearbeitungskopf-Haupteinheit
2: optisches Beleuchtungssystem
3: Bearbeitungsmaterial
4: Beleuchtungslicht
4A: Beleuchtungslicht zur Bildgebung
5: bildgebendes optisches System
6: CMOS-Kamera
7: Sammellinse
8, 8A: Laserstrahl-Reflexionsspiegel
8a, 8Aa: Oberfläche
9: Abbildungsebene
10: Laserstrahl zur Bearbeitung
10A: reflektierter Laserstrahl zur Bearbeitung
11: Bearbeitungspunkt
12: Bearbeitungsöffnung
13: Schweißbad
14: Schweißraupe
15: Schneiderille
16: Oberfläche
17: Abbildungsbereich
18: Lichtquelle zur Beleuchtung
19: Übertragungsfaser
20: vom Bearbeitungspunkt reflektierter Laserstrahl
21: vom Bearbeitungspunkt emittiertes Licht
22: optisches Filter
23, 23A, 23B, 23C: Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel
24: Rand/Kante
25: Abbildungsbereich
26, 26A, 26B: Beleuchtungslicht-Reflexionsbereich
27: Konvexlinse
28: Axiconlinse
29: Stützteil
30: dielektrisches Substrat
31: Metallplatte
40: LD-Leiste
41: formgebendes/sammelndes optisches System
42: LD-Chip
43: Polarisationsstrahlteiler
44: formgebendes optisches System
45: sammelndes optisches System
46, 50: dichroitischer Spiegel
55: Gehäuse
60: Strahlteiler
61: Fotosensor

Claims

Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor, Folgendes umfassend: einen Laserstrahl-Reflexionsspiegel, der einen Laserstrahl zur Bearbeitung reflektiert und ablenkt; eine Sammellinse, die einen reflektierten Laserstrahl zur Bearbeitung, der durch den Laserstrahl-Reflexionsspiegel reflektiert wurde, auf einen Bearbeitungspunkt eines Bearbeitungsmaterials bündelt; eine Kamera, die auf der zur Sammellinse entgegengesetzten Seite des Laserstrahl-Reflexionsspiegels und auf derselben Achse wie eine optische Achse des reflektierten Laserstrahls zur Bearbeitung angeordnet ist; ein bildgebendes optisches System, das zwischen der Kamera und dem Laserstrahl-Reflexionsspiegel und auf derselben Achse wie die optische Achse des reflektierten Laserstrahls zur Bearbeitung angeordnet ist; ein optisches Beleuchtungssystem, das auf der Seite des bildgebenden optischen Systems des Laserstrahl-Reflexionsspiegels angeordnet ist; eine Lichtquelle zur Beleuchtung, die ein Beleuchtungslicht erzeugt, das durch das optische Beleuchtungssystem und den Laserstrahl-Reflexionsspiegel hindurchgeht und den Bearbeitungspunkt bestrahlt; und ein optisches Filter, das auf einer Seite des Laserstrahl-Reflexionsspiegels des bildgebenden optischen Systems angeordnet ist, wobei der reflektierte Laserstrahl zur Bearbeitung ein vom Bearbeitungspunkt emittiertes Licht einschließlich Plasma durch Bestrahlen des Bearbeitungspunkts erzeugt, oder am Bearbeitungspunkt reflektiert wird und zu einem vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl wird, und das Beleuchtungslicht am Bearbeitungspunkt reflektiert wird und zu Beleuchtungslicht zur Bildgebung wird, die Lichtquelle zur Beleuchtung eine Nahinfrarot-Laserdiode umfasst, die einen Nahinfrarot-Laserstrahl erzeugt, dessen oberer Grenzwert eine Wellenlänge des Laserstrahls zur Bearbeitung ist, aus dem vom Bearbeitungspunkt emittierten Licht, dem vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl und dem Beleuchtungslicht zur Bildgebung, die durch die Sammellinse und den Laserstrahl-Reflexionsspiegel gelangt sind bzw. auf die Kamera gerichtet wurden, das optische Filter einen Durchlass des vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts und des vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahls abblockt und das Beleuchtungslicht zur Bildgebung durchlässt.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor, Folgendes umfassend: einen Laserstrahl-Reflexionsspiegel, der einen Laserstrahl zur Bearbeitung reflektiert und ablenkt; eine Sammellinse, die einen reflektierten Laserstrahl zur Bearbeitung, der durch den Laserstrahl-Reflexionsspiegel reflektiert wurde, auf einen Bearbeitungspunkt eines Bearbeitungsmaterials bündelt; eine Kamera, die auf der zur Sammellinse entgegengesetzten Seite des Laserstrahl-Reflexionsspiegels und auf derselben Achse wie eine optische Achse des reflektierten Laserstrahls zur Bearbeitung angeordnet ist; ein bildgebendes optisches System, das zwischen der Kamera und dem Laserstrahl-Reflexionsspiegel und auf derselben Achse wie die optische Achse des reflektierten Laserstrahls zur Bearbeitung angeordnet ist; ein optisches Beleuchtungssystem, das auf der Seite des bildgebenden optischen Systems des Laserstrahl-Reflexionsspiegels angeordnet ist; und eine Lichtquelle zur Beleuchtung, die ein Beleuchtungslicht erzeugt, das durch das optische Beleuchtungssystem und den Laserstrahl-Reflexionsspiegel hindurchgeht und den Bearbeitungspunkt bestrahlt, wobei der reflektierte Laserstrahl zur Bearbeitung ein vom Bearbeitungspunkt emittiertes Licht einschließlich Plasma durch Bestrahlen des Bearbeitungspunkts erzeugt, oder am Bearbeitungspunkt reflektiert wird und zu einem vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl wird, und das Beleuchtungslicht am Bearbeitungspunkt reflektiert wird und zu Beleuchtungslicht zur Bildgebung wird, die Lichtquelle zur Beleuchtung eine Nahinfrarot-Laserdiode umfasst, die einen Nahinfrarot-Laserstrahl erzeugt, dessen oberer Grenzwert eine Wellenlänge des Laserstrahls zur Bearbeitung ist, und aus dem vom Bearbeitungspunkt emittierten Licht, dem vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl und dem Beleuchtungslicht zur Bildgebung, die die Sammellinse durchlaufen haben und jeweils auf die Kamera gerichtet sind, der Laserstrahl-Reflexionsspiegel einen Durchlass des vom Bearbeitungspunkt emittierten Lichts und des vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahls abblockt und das Beleuchtungslicht zur Bildgebung durchlässt.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Laserstrahl-Reflexionsspiegel 99% oder mehr des Laserstrahls zur Bearbeitung reflektiert und 80% oder mehr des Beleuchtungslichts zur Bildgebung durchlässt.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor, Folgendes umfassend: einen dichroitischen Spiegel, der einen Laserstrahl zur Bearbeitung überträgt, eine Sammellinse, die auf einer optischen Achse des Laserstrahls zur Bearbeitung angeordnet ist und den Laserstrahl zur Bearbeitung auf einen Bearbeitungspunkt eines Bearbeitungsmaterials bündelt; eine Kamera, die auf einer Sammellinsenseite des dichroitischen Spiegels in einem Abstand von der optischen Achse in einer Durchmesserrichtung angeordnet ist; ein bildgebendes optisches System, das zwischen der Kamera und dem dichroitischen Spiegel angeordnet ist; ein optisches Beleuchtungssystem, das auf der Seite des bildgebenden optischen Systems des dichroitischen Spiegels angeordnet ist; eine Lichtquelle zur Beleuchtung, die ein Beleuchtungslicht erzeugt, das durch das optische Beleuchtungssystem hindurchgeht, vom dichroitischen Spiegel reflektiert wird und den Bearbeitungspunkt bestrahlt; und ein optisches Filter, das auf einer Seite des dichroitischen Spiegels des bildgebenden optischen Systems angeordnet ist, wobei der Laserstrahl zur Bearbeitung, der den dichroitischen Spiegel durchlaufen hat, ein vom Bearbeitungspunkt emittiertes Licht einschließlich Plasma durch Bestrahlen des Bearbeitungspunkts erzeugt, oder am Bearbeitungspunkt reflektiert wird und zu einem vom Bearbeitungspunkt reflektierten Laserstrahl wird, und das Beleuchtungslicht am Bearbeitungspunkt reflektiert wird und zu Beleuchtungslicht zur Bildgebung wird, die Lichtquelle zur Beleuchtung eine Nahinfrarot-Laserdiode umfasst, die einen Nahinfrarot-Laserstrahl erzeugt, dessen oberer Grenzwert eine Wellenlänge des Laserstrahls zur Bearbeitung ist, und aus dem vom Bearbeitungspunkt emittierten Licht und dem Beleuchtungslicht zur Bildgebung, die die Sammellinse durchlaufen haben, durch den dichroitischen Spiegel reflektiert und jeweils zur Kamera gerichtet werden, das optische Filter das vom Bearbeitungspunkt emittierte Licht abblockt und das Beleuchtungslicht zur Bildgebung durchlässt.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach Anspruch 4, wobei der dichroitische Spiegel 99% oder mehr des Laserstrahls zur Bearbeitung durchlässt und 80% oder mehr des Beleuchtungslichts und des Beleuchtungslichts zur Bildgebung reflektiert.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel, der dazu ausgelegt ist, das Beleuchtungslicht, das durch die Lichtquelle zur Beleuchtung erzeugt wird, zum Laserstrahl-Reflexionsspiegel zu reflektieren, auf einem Teil eines Bildgebungslichtwegs zwischen dem bildgebenden optischen System und dem Laserstrahl-Reflexionsspiegel angeordnet ist.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel, der dazu ausgelegt ist, das Beleuchtungslicht, das durch die Lichtquelle zur Beleuchtung erzeugt wird, zum dichroitischen Spiegel zu reflektieren, auf einem Teil eines Bildgebungslichtwegs zwischen dem bildgebenden optischen System und dem dichroitischen Spiegel angeordnet ist.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel eine halbkreisförmige Gestalt hat und in einem vorgespannten Zustand im Bildgebungslichtweg angeordnet ist.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel eine ringförmige Gestalt hat, die eine Öffnung in der Mitte hat, und mehrere Beleuchtungslichtstrahlen unabhängig auf die Oberfläche des Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels entlang einer Umfangsrichtung abgestrahlt werden.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel eine ringförmige Gestalt hat, die eine Öffnung in der Mitte hat, und ein einzelnes ringförmiges Beleuchtungslicht auf die Oberfläche des Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegels entlang einer Umfangsrichtung abgestrahlt wird.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach Anspruch 10, wobei das optische Beleuchtungssystem eine Axiconlinse umfasst, um das ringförmige Beleuchtungslicht zu bilden.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel in der Mitte des Bildgebungslichtwegs umgeben von Abstand angeordnet ist.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Beleuchtungslicht-Reflexionsspiegel in der Mitte des Bildgebungslichtwegs und in der Mitte eines dielektrischen Substrats angeordnet ist, durch das das Beleuchtungslicht zur Bildgebung hindurchgeht.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Lichtquelle zur Beleuchtung mehrere Nahinfrarot-Laserdioden mit unterschiedlichen Emissionspunkten umfasst, und die Nahinfrarot-Laserstrahlen aus den jeweiligen Emissionspunkten unter Verwendung einer Übertragungsfaser überlagert werden, die optisch mit dem optischen Beleuchtungssystem verbunden ist.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach Anspruch 14, wobei jede der Nahinfrarot-Laserdioden einen Spektralabstand von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger hat.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Lichtquelle zur Beleuchtung optisch direkt mit dem optischen Beleuchtungssystem verbunden ist.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, darüber hinaus umfassend: einen Strahlteiler, der auf einer zur Kamera entgegengesetzten Seite des bildgebenden optischen Systems angeordnet ist und das vom Bearbeitungspunkt emittierte Licht auf die Kamera gerichtet reflektiert; und einen Fotosensor, der das vom Strahlteiler reflektierte, vom Bearbeitungspunkt emittierte Licht erfasst.
Laserbearbeitungskopf-Vorrichtung mit einem Kameramonitor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Kamera eine CMOS-Kamera ist.