DE4203667A1

DE4203667A1 - Apparatus for seam detection and positioning for laser welding - uses search lasers and working beam focussing optics

Info

Publication number: DE4203667A1
Application number: DE4203667A
Authority: DE
Inventors: Alfred G Arlt; Reinhard Dr Mueller
Original assignee: ARLT ALFRED G DIPL ING
Current assignee: ARLT ALFRED G DIPL ING
Priority date: 1992-02-08
Filing date: 1992-02-08
Publication date: 1993-08-12

Abstract

The position of a joint (1) relative to the working point of a working laser beam (9) is determined preferably by means of the measuring beam (14) of a He/Ne search laser (13). The reflection of this beam is let into the existing path of the working beam (9). Preferably a deflecting or decoupling mirror (19) - which has hole or is partially transparent is installed behind the welding head (3) to caputre this reflection by means of a detection system consisting of a collector lens (21), a filter (22), a photo diode (23) and a light-tight housing (20). The installation incorporates a system (6) serving for focussing of the working beam (9) and the measuring beam (14). The mirror (19) can be swivelled about an axis (15) through a certain angle. The mirror (19) has a hole with a diameter corresponding to the measuring beam (14). It is swivelled out of the main beam path after the shutter (10) is opened. As an alternative, the mirror is located (without swivelling capacity) directly in front of the search laser. As a further alternative, the fixed mirror - with a hole diamater slightly larger than the working beam - is located in the path of the working beam. The filter (22) is either a colour or interference filter. USE/ADVANTAGE - In the laser welding technology. It allows utilisation of search lasers which are normally present laser welding installations, and (in contrast to known system) requires no special protection measures against splashes, smoke etc..

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum berührungslosen Erfassen der Position einer Nahtfuge und ggf. zum Korrigieren dieser Position, so daß sie mit dem Fokuspunkt eines Laserarbeitsstrahls, der zum Verschweißen der Fuge dient, übereinstimmt. Diese Positionsbestimmung bzw. -korrektur soll an wenigen markanten Punkten einer Schweißverbindung vor dem eigentlichen Schweißvorgang stattfinden.The invention relates to a method and a device for contactless detection of the Position of a seam and, if necessary, to correct this position, so that it is with the The focal point of a laser working beam that is used to weld the joint coincides. This position determination or correction should be at a few distinctive points Welded connection take place before the actual welding process.

Beim Verschweißen von Nahtfugen mit Materialbearbeitungslasern ist es üblich, die Nahtfuge vor dem Schweißen mit Hilfe des in der Regel zu diesem Zweck integrierten Suchlasers auszurichten. Üblicherweise wird dabei als Suchlaser ein im sichtbaren Bereich arbeitender He/Ne-Leser mit so niedriger Leistung verwendet, daß durch ihn keine Gefährdung des Bedienungspersonals eintreten kann. Der Suchlaser wird dabei so einjustiert, daß sein Strahlengang genau mit dem des Leistungslasers übereinstimmt. Mittels des sowieso vorhandenen oder eines besonderen Shutterspiegels wird er in der Regel immer dann automatisch eingekoppelt, wenn der Leistungsstrahl ausgekoppelt wird. Mit der Hilfe des Meßstrahls dieses Suchlasers wird z. B. bei geradlinigen Schweißnähten deren Anfangs- und Endpunkt ermittelt und die so gefundenen Punkte dann in das Steuerprogramm für die Führung des Werkstücks relativ zum Leserarbeitsstrahl eingegeben.When welding seams with material processing lasers, it is common to use the seam before welding with the help of the search laser, which is usually integrated for this purpose align. Usually a search laser is used in the visible area He / Ne reader used with such low power that it does not endanger the Operators can enter. The search laser is adjusted so that Beam path exactly matches that of the power laser. By means of that anyway Existing or a special shutter level is usually always then automatically coupled when the power beam is coupled out. With the help of Measuring beam of this search laser is z. B. in the case of rectilinear welds, their initial and End point determined and the points found in this way then in the control program for the leadership of the workpiece entered relative to the reader work beam.

Die richtige Höhenposition der Nahtfuge relativ zum Schweißkopf kann bei herkömmlichen Einrichtungen nicht mit dem Suchlaser ermittelt werden; für eine einwandfreie Schweißung darf diese aber ebenfalls nicht außerhalb einer bestimmten, gegenüber der Querrichtung jedoch mehrfach größeren Toleranzbreite liegen. Zur Feststellung der optimalen Höhenlage muß man deshalb den optimalen Abstand der Werkstückoberfläche vom Fokuspunkt der Schweißoptik zunächst durch Schweißversuche z. B. mit verringerter Leistung bestimmen und danach den so ermittelten Abstand etwa mittels regelmäßiger oder stichprobenweiser Messungen vor dem Schweißbeginn kontrollieren.The correct height position of the seam relative to the welding head can be with conventional ones Facilities are not identified with the search laser; for a perfect weld but also not outside of a certain one, but in relation to the transverse direction tolerance range that is several times larger. To determine the optimal altitude you have to therefore the optimal distance of the workpiece surface from the focal point of the welding optics first by welding tests e.g. B. determine with reduced power and then the so determined distance, for example by means of regular or random measurements before Check the start of welding.

Weiterhin wird vor dem Schweißen noch die gewünschte Schweißgeschwindigkeit eingegeben und danach kann dann die Schweißung gradlinig zwischen den beiden Endpunkten der Nahtfuge in der richtigen Höhenlage erfolgen.The desired welding speed is also entered before welding and then the weld can then be straight between the two end points of the seam done at the correct altitude.

Beim Schweißen von Serienteilen werden diese in der Regel in einer Halte- und/oder Spanneinrichtung zunächst fixiert und dann entsprechend den o.g. Programmeingaben genau am einprogrammierten Nahtanfang unter den Meßpunkt des Suchlasers bzw. den Arbeitspunkt des Leistungslasers gefahren. Weil aber gewisse Toleranzen bei den Serienteilen oder auch an den Spanneinrichtungen unvermeidbar sind, ist nicht sichergestellt, daß jedes Serienteil wirklich bzgl. Seiten- und Höhenlage einwandfrei positioniert ist und insbesondere der Nahtanfangs- und Endpunkt und damit die Nahtfuge auf ihrer Länge genau mittig unter dem Laserarbeitsstrahl entlanggeführt wird. Wegen des sehr geringen Durchmessers des Laserarbeitsstrahls im Fokuspunkt von nur wenigen Zehntelmillimetern würde schon eine äußerst geringe außermittige Lage zu Fehlschweißungen führen.When welding series parts, they are usually held and / or held Clamping device first fixed and then according to the above. Program entries on programmed seam beginning under the measuring point of the search laser or the working point of the Power laser driven. But because of certain tolerances in the series parts or in the Clamping devices are inevitable, it is not ensured that every series part really is correctly positioned with respect to the side and height and in particular the seam start and End point and thus the seam joint along its length exactly in the middle under the laser working beam is guided along. Because of the very small diameter of the laser beam in the The focal point of just a few tenths of a millimeter would make an extremely small off-center Position can lead to incorrect welds.

Aus DE-26 24 121 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laserbearbeiten von Werkstücken bekannt, bei dem/der ein Meßstrahl von einer separaten Laserstrahlquelle in die Achse des Laserhauptstrahls eingeblendet wird. Anhand der durch den Lasermeßstrahl ermittelten Daten der Lage des Werkstücks wird dann das Steuerprogramm zu Führung des Laserhauptstrahls entsprechend geändert. Zur Erfassung der genauen Lage des Werkstücks dient in diesem Falle ein besonderer Detektor, der die vom Auftreffpunkt des Meßstrahls ausgehende diffuse Rückstrahlung mittels kranzartig angeordneter und auf die Arbeitsfläche des Bearbeitungslasers gerichteter Lichtleitfasern auffängt und in der Lichtintensität entsprechende Spannungsgrößen umwandelt.DE-26 24 121 discloses a method and a device for laser processing of Workpieces known in which a measuring beam from a separate laser beam source in the Axis of the main laser beam is faded in. With the help of the laser measuring beam determined data of the position of the workpiece is then the control program to guide the Laser main beam changed accordingly. Used to record the exact position of the workpiece in this case a special detector which detects the point of origin of the measuring beam diffuse reflection by means of a wreath-like arrangement and onto the work surface of the Processing laser catches directed optical fibers and corresponding in the light intensity Converts voltage quantities.

Diesem Verfahren haftet der Nachteil an, daß die Detektoroptik sehr in der Nähe der Bearbeitungsstelle angeordnet sein muß, um eine ausreichende Rückstrahlintensität aufnehmen und weiterleiten zu können. Im Falle einer Schweißbearbeitung des Werkstücks müßte deshalb die Optik dieses Detektors unbedingt vor Schweißspritzern und -rauch geschützt werden, was angesichts der kranzartigen Anordnung außerordentlich schwierig sein dürfte. Es ist deshalb anzunehmen, daß man bei diesem bereits im Jahre 1976 erfundenen Verfahren noch nicht an das Schweißen mit jetzt üblichen Hochleistungslasern und deren dabei entstehenden starken Emissionen an Rauch und Spritzern gedacht hat. Außerdem kann mit diesem Verfahren nur die Lage der Werkstückkonturen in der Bearbeitungsebene erfaßt werden, nicht aber deren Abstand von der Bearbeitungsoptik.This method has the disadvantage that the detector optics are very close to the Processing site must be arranged to accommodate sufficient retroreflective intensity and to be able to forward. In the case of welding of the workpiece, therefore, the optics of this detector must be protected from welding spatter and smoke whatever given the wreath-like arrangement, it will be extremely difficult. That is why to assume that this method, which was invented in 1976, has not yet been adopted welding with the customary high-power lasers and the resulting strong ones Emissions of smoke and splashes. In addition, only the Position of the workpiece contours in the machining plane can be detected, but not their distance from the processing optics.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile einen Nahtlagedetektor bereitzustellen, der den heutigen Anforderungen entspricht und weitgehend unempfindlich gegen die beim Schweißen mit Hochleistungslasern im Multikilowattbereich entsprechenden Emissionen ist.The invention has for its object, avoiding the aforementioned disadvantages Provide seam detector that largely meets today's requirements insensitive to those when welding with high-power lasers in the multi-kilowatt range corresponding emissions.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem die vom Auftreffpunkt des Meßstrahls des in der Regel vorhandenen He/Ne-Suchlasers auf dem zu verschweißenden Werkstück ausgehende und in die Fokussieroptik des Laserarbeitsstrahls reflektierte Rückstrahlung als annähernd paralleles Lichtbündel in den weiteren vorhandenen Strahlengang des Laserarbeitsstrahls geleitet wird und indem zum Auffangen dieser Rückstrahlung hinter dem Schweißkopf ein gelochter oder teildurchlässiger Umlenkspiegel eingesetzt wird, der die Rückstrahlung auf eine übliche Detektoroptik, im wesentlichen bestehend aus Sammellinse, angepaßtem Filter und Fotodiode leitet. Die Filterung soll dabei verhindern, daß die Meßwertausgabe durch unkontrolliert einfallendes Fremdlicht gestört wird.This problem is solved by the usually from the point of impact of the measuring beam existing He / Ne search laser on the workpiece to be welded outgoing and into the Focusing optics of the laser working beam reflected back radiation as approximately parallel Beam of light is directed into the further existing beam path of the laser working beam and by a perforated or to catch this reflection behind the welding head Partially permeable deflection mirror is used, which reflects back to a normal Detector optics, consisting essentially of a converging lens, matched filter and photodiode directs. The filtering is intended to prevent the measured value being output by uncontrolled incident external light is disturbed.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. So werden in Anspruch 2 bis 5 verschiedene Vorschläge gemacht an welcher Stelle die in den Hauptstrahlengang reflektierte Rückstrahlung ausgekoppelt werden kann. Von besonderem Vorteil ist dabei auch, daß man in der Regel mit einer relativ kräftigen Rückstrahlung rechnen kann. Zum einen ist die aufgenommene Reflektion schon deshalb recht groß, weil man bei herkömmlichen Hochleistungslasern mit relativ großen Abmessungen des Fokussierspiegels arbeitet, z. B. mit Spiegeln von 50 mm Durchmesser bei 150 mm Brennweite. Zum anderen trifft der Meßstrahl meistens ziemlich genau senkrecht auf die Werkstückoberfläche auf, so daß die Reflektion meistens im Glanzwinkel erfolgt, wo sie, besonders bei den meist verwendeten glänzenden Metalloberflächen, sehr kräftig ausgebildet ist. Versuche haben gezeigt, daß beim Detektieren üblicher walzblanker Karosseriebleche noch im Abstand von 6 m von der Schweißstelle ein hinreichendes Detektieren des reflektierten Meßlichtes möglich ist.Appropriate developments of the invention are described in the subclaims. So are made in claims 2 to 5 different proposals at which point in the Main beam path reflected reflection can be coupled out. Of particular Another advantage is that you can usually expect a relatively strong reflection can. On the one hand, the recorded reflection is quite large simply because you are at conventional high-power lasers with relatively large dimensions of the focusing mirror works, e.g. B. with mirrors of 50 mm diameter at 150 mm focal length. On the other hand the measuring beam usually strikes the workpiece surface almost exactly perpendicularly, so that the reflection mostly takes place in the glossy angle, where it, especially in the most used shiny metal surfaces, is very strong. Experiments have shown that the Detect common bright-rolled body panels at a distance of 6 m from the Adequate detection of the reflected measurement light is possible.

Die Ansprüche 6 bis 8 befassen sich mit dem Verarbeiten des vom Detektor ausgehenden, der Rückstrahlungsintensität entsprechenden elektrischen Signals. Dieses kann entweder dazu dienen, dem Maschinenbediener die Nahtfugenlage an Hand einer JA/NEIN-Anzeige als inner- oder außerhalb des Toleranzbereichs anzuzeigen. Es kann aber auch zum Auffinden der genauen Nahtfugen-Mittellage dienen, bzw. zum Korrigieren des in eine Steuerung eingegebenen theoretischen Nahtverlaufs.Claims 6 to 8 deal with the processing of the detector Retroreflective intensity corresponding electrical signal. This can either do this serve the machine operator with a YES / NO display as an internal or display outside the tolerance range. But it can also be used to find the exact one Seam joint middle position serve, or to correct the entered in a control theoretical seam course.

Im Anspruch 9 bis 11 wird auf die Möglichkeit der Erfassung der Höhenlage mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingegangen. Dazu muß der Meßstrahl natürlich auf einen Meßpunkt neben der Nahtfuge gefahren werden, der in der gleichen Höhe wie diese liegt. Das entsprechende elektrische Signal kann ebenfalls nur als JA/NEIN-Anzeige oder auch zum Auffinden der genauen Höhenlage und deren Nachkorrektur dienen. Anspruch 12 geht auf die Möglichkeit ein, daß man bei entsprechender Ausbildung und Anordnung des gelochten oder teildurchlässigen Auskoppelspiegels über den vorhandenen Detektor auch beim Schweißen selbst ein von der Schweißstelle ausgehendes, der Lichtintensität entsprechendes elektrisches Signal erhalten kann, welches in bekannter Weise zur Qualitätssicherung herangezogen werden kann.In claims 9 to 11 is on the possibility of detecting the altitude with the received method according to the invention. To do this, the measuring beam must of course be directed at one Measuring point next to the seam that are at the same height as this. The Corresponding electrical signal can also only be used as a YES / NO display or Find the exact altitude and correct it. Claim 12 addresses the possibility that one with appropriate training and Arrangement of the perforated or partially transparent coupling-out mirror over the existing one Detector, even when welding, is one that starts from the welding point Light intensity corresponding electrical signal can be obtained, which in a known manner Quality assurance can be used.

Die Ansprüche 13 bis 15 zeigen vorteilhafte Ausführungen von Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei denen der gelochte oder teildurchlässige Auskoppelspiegel mehr oder minder weit hinter dem Schweißkopf angeordnet ist. Entweder ist er auf einer schwenkbaren Klappe befestigt mit der er während des Schweißens ausgeschwenkt wird (Anspruch 13), oder er ist mit einer genügend großen Bohrung versehen, so daß sowohl der Meßstrahl wie der Laserarbeitsstrahl durch diese hindurchtreten kann (Anspruch 15), oder er ist an einer Stelle außerhalb des Laserarbeitsstrahles, nämlich unmittelbar vor dem He/Ne- Suchlaser angeordnet (Anspruch 14).Claims 13 to 15 show advantageous embodiments of devices for carrying out of the method according to the invention in which the perforated or partially permeable Decoupling mirror is arranged more or less behind the welding head. Either is he is attached to a swiveling flap with which he swings out during welding is (claim 13), or it is provided with a sufficiently large bore so that both the measuring beam, like the laser working beam, can pass through it (claim 15), or it is at a point outside the laser working beam, namely immediately before the He / Ne Such laser arranged (claim 14).

3 Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in schematischen Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert:3 embodiments of the invention are shown in schematic drawings and are explained in more detail below:

Fig. 1 bis 3 zeigen in gleicher Weise zunächst den normalen Aufbau und Strahlengang in einer einfachen Laserbearbeitungsstation auf der die Nahtfuge (1) des Werkstückes (2) verschweißt werden soll. Über dem Werkstück (2) befindet sich der Schweißkopf (3), bestehend aus einem Gehäuse (4), einem Schweißvorsatz (5) , dem Fokussierspiegel (6) und einem Umlenkspiegel (7). In einem Hochleistungslaser (8) wird auf nicht näher dargestellte Weise eine Laserarbeitsstrahl erzeugt, der von einem in einem bestimmten Winkel (Alfa) schwenkbaren Shutterspiegel (10) entweder wie gezeichnet im geschlossenen Zustand in eine Strahlfalle (11) gelenkt wird oder im geöffneten Zustand über einen weiteren Umlenkspiegel (12) in den Schweißkopf (3) geleitet und auf die zu verschweißende Nahtfuge (1) fokussiert wird. Figs. 1 to 3 show in the same way, first the normal structure and the optical path in a simple laser processing station on which the Nahtfuge (1) are welded to the workpiece (2) is to be. The welding head ( 3 ), consisting of a housing ( 4 ), a welding attachment ( 5 ), the focusing mirror ( 6 ) and a deflecting mirror ( 7 ), is located above the workpiece ( 2 ). In a high-power laser ( 8 ), a laser working beam is generated in a manner not shown, which is directed by a shutter mirror ( 10 ) which can be pivoted at a certain angle (Alfa), either as shown in the closed state into a beam trap ( 11 ) or in the open state another deflecting mirror ( 12 ) is guided into the welding head ( 3 ) and focused on the seam joint ( 1 ) to be welded.

In das Gehäuse des Hochleistungslasers (8) ist in der Regel ein He/Ne-Suchlaser (13) integriert, dessen Meßstrahl (14) in der geschlossenen Shutterstellung über dessen zweite Spiegelfläche genau auf den Strahlengang des Laserarbeitsstrahls (9) einjustiert ist und deshalb auf dem gleichen Wege wie der Laserarbeitsstrahl (9) genau auf die zu verschweißende Nahtfuge gelangt.A He / Ne search laser ( 13 ) is usually integrated into the housing of the high-power laser ( 8 ), the measuring beam ( 14 ) of which, in the closed shutter position, is precisely adjusted to the beam path of the laser working beam ( 9 ) via its second mirror surface and therefore on the exact same way as the laser working beam ( 9 ) reaches the seam to be welded.

In Fig. 1 ist in den beschriebenen Strahlengang die erste erfindungsgemäße Einrichtung eingezeichnet, bestehend aus dem um die Drehachse (15) um einen bestimmten Winkel (β) beweglichen Rahmen (16) mit den Anschlagbolzen (17) und (18), die dessen Einstellungen fixieren. Auf dem Rahmen (16) ist der gelochte oder teildurchlässige Auskoppelspiegel (19) befestigt. Ortsfest in dessen Abstrahlrichtung ist in einem lichtdichten Gehäuse (20) der Detektor, bestehend aus der Sammellinse (21), einem Farbglas- oder Interferenzfilter (22) und der Fotodiode (23) angebracht.In Fig. 1, the first device according to the invention is drawn in the beam path described, consisting of the frame ( 16 ) movable about the axis of rotation ( 15 ) by a certain angle (β) with the stop bolts ( 17 ) and ( 18 ), the settings thereof fix. The perforated or partially transparent decoupling mirror ( 19 ) is attached to the frame ( 16 ). The detector, consisting of the converging lens ( 21 ), a colored glass or interference filter ( 22 ) and the photodiode ( 23 ) is mounted in a light-tight housing ( 20 ) in a fixed position in the direction of its radiation.

In Fig. 2 ist innerhalb des Gehäuses des Hochleistungslasers (8) unmittelbar vor dem He/Ne- Suchlaser (13) ortsfest der gelochte oder teildurchlässige Auskoppelspiegel (19) angebracht, der bei geschlossenem Shutter das rückgestrahlte Meßlicht auf den wie in Fig. 1 ausgebildeten Detektor (20-23) leitet.In Fig. 2, the perforated or partially transparent coupling-out mirror ( 19 ) is mounted within the housing of the high-power laser ( 8 ) directly in front of the He / Ne search laser ( 13 ), which, when the shutter is closed, the retroreflected measuring light is designed as shown in Fig. 1 detector (20-23) passes.

In Fig. 3 ist innerhalb des Gehäuses des Hochleistungslasers (8) unmittelbar vor dem Shutter (10) ortsfest ebenfalls ein gelochter Auskoppelspiegel (24) angebracht, der eine so große Bohrung besitzt, daß auch der Laserarbeitsstrahl (9) ungehindert hindurchtreten kann. Bei geschlossenem Shutter (10) wird trotz dieser größeren Bohrung noch ein Teil des rückgestrahlten Meßlichtes auf den wie in Fig. 1 ausgebildeten Detektor (20-23) geleitet. Bei geöffnetem Shutter (10) fällt ein Teil der von der Schweißstelle ausgehenden Strahlung auf den Detektor (20-23).In Fig. 3 a perforated decoupling mirror ( 24 ) is also fixedly mounted within the housing of the high-power laser ( 8 ) immediately in front of the shutter ( 10 ), which has such a large bore that the laser working beam ( 9 ) can pass through unhindered. When the shutter is closed (10) despite this larger bore or a part of the backscattered measurement light is formed on the detector as in Figure 1 (20-23) guided.. When the shutter ( 10 ) is open, part of the radiation emanating from the welding point falls on the detector ( 20 - 23 ).

Zur zusätzlichen Verdeutlichung des erfindungsmäßigen Verfahrens ist in Fig. 4 ein Meßschrieb von dem elektrischen Signal eines entsprechend Fig. 2 angeordneten Detektors, der etwa 6 m vom Meßpunkt auf der Nahtfuge (1) entfernt war, beim Abtasten der Seitenlage dieser Nahtfuge wiedergegeben. Das Werkstück bestand dabei aus einem walzblanken, 2 mm dicken Stahlblech, dessen Nahtkanten mit einer Schlagschere abgeschnitten waren. Beim Überfahren der nicht ganz glatten Blechoberfläche erkennt man in der Hochlage eine gewisse Streubreite des rückgestrahlten Lichtintensität, im Bereich der Nahtfuge ist ein sehr markanter Abfall dieser Intensität erkennbar.For additional clarification of the method according to the invention, a measurement record of the electrical signal of a detector arranged according to FIG. 2, which was about 6 m from the measurement point on the seam ( 1 ), is shown in FIG. 4 when the lateral position of this seam is scanned. The workpiece consisted of a bright, 2 mm thick steel sheet, the seam edges of which were cut off with guillotine shears. When driving over the not quite smooth sheet metal surface, you can see a certain spread of the reflected light intensity in the high position, in the area of the seam there is a very marked drop in this intensity.

In Fig. 5 ist ein weiterer Meßschrieb von der gleichen Versuchsanordnung und der gleichen Probe wie in Fig. 4, jedoch beim Abtasten der Höhenlage wiedergegeben. Hierbei wurde das Meßlicht von einer Stelle wenige mm neben der Nahtfuge zurückgestrahlt. Im Verlauf des Herunterfahrens des Schweißkopfes erkennt man deutlich den Anstieg und den anschließenden Abfall der rückgestrahlten Lichtintensität. Genau an der Stelle des Maximums wird die Rückstrahlung von dem Fokussierspiegel (6) optimal, d. h. in einem annähernd parallelen Strahl auch über große Entfernungen bis an den Detektor geleitet, und in dieser Stellung des Schweißkopfes (3) liegt dann auch der Brennpunkt des Fokussierspiegels (6) genau in Höhe der Blechoberfläche. FIG. 5 shows a further measurement record of the same experimental arrangement and the same sample as in FIG. 4, but when the altitude is scanned. The measuring light was reflected back from a point a few mm next to the seam. In the course of the shutdown of the welding head, one can clearly see the increase and the subsequent decrease in the reflected light intensity. Exactly at the point of the maximum, the retroreflection from the focusing mirror ( 6 ) is guided optimally, ie in an approximately parallel beam even over great distances to the detector, and in this position of the welding head ( 3 ) the focal point of the focusing mirror ( 6 ) exactly at the level of the sheet surface.

Claims

1. A method for contactless scanning and detection of the position of a seam ( 1 ) relative to the working point of a laser working beam ( 9 ) and, if necessary, for correcting this position so that it coincides with the working point, the scanning with the generally existing and anyway with the beam path of the laser working beam ( 9 ) congruent measuring beam ( 14 ) is preferably carried out a He / Ne search laser ( 13 ), characterized in that

- From the point of incidence of the measuring beam ( 14 ) on the workpiece ( 2 ) to be welded and reflected in the focusing optics ( 6 ) of the laser working beam ( 9 ) reflected by this as an approximately parallel light beam in the other existing beam path of the laser working beam ( 9 ) is guided
- To collect the reflection in the further main beam path behind the welding head ( 3 ), a preferably perforated or partially transparent deflection or coupling mirror ( 19 ) is used, the reflection on a conventional detector optics, consisting essentially of a converging lens ( 21 ), adapted Filters ( 22 ), photodiode ( 23 ) and light-tight housing ( 20 ) conducts.

2. The method according to claim 1, characterized in that the perforated coupling-out mirror ( 19 ) is provided with a bore corresponding to the diameter of the He / Ne measuring beam ( 14 ) and is attached to a technically advantageous location where it is pivoted out of the main beam path , before the shutter ( 10 ) for the laser working beam ( 9 ) is opened.

3. The method according to claim 1, characterized in that the perforated or partially transparent coupling-out mirror ( 19 ) is fixed in place immediately in front of the He / Ne search laser.

4. The method according to claim 1, characterized in that a perforated decoupling mirror ( 24 ) is installed in the main beam path at a technically advantageous location, the bore of which is slightly larger than the laser working beam ( 9 ) at this point.

5. The method according to claim 1 and 4, characterized in that the stationary coupling mirror ( 24 ) is installed approximately at the location of the main beam path on the laser working beam has its smallest diameter.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a maximum reflection intensity is defined as an indication that the side position of the night gap ( 1 ) is in the tolerance range for an error-free welding, which must not be exceeded.

7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the welding head ( 3 ) before welding a seam ( 1 ) at one or more prominent locations across the joint, and the recorded signal dips to determine the exact Serve the lateral position of the seam ( 1 ).

8. The method according to claim 7, characterized in that the in a controller preprogrammed lateral position of the seam by means of the corresponding claim 7 found signal drops is corrected.

9. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a minimum retroreflective intensity is defined as an indication that the height position of the seam ( 1 ) is in the tolerance range for an error-free welding, the measuring beam ( 14 ) on a Point on the workpiece ( 2 ), which is just next to the seam ( 1 ) at the same height as this.

10. The method according to any one of claims 1 to 5 and 7, characterized in that the welding head ( 3 ) before welding the seam ( 1 ) for correcting its height position at a location in the same height in the seam is moved shortly next to this , stops there and then its altitude is continuously changed so that the maximum reflection of the measuring beam ( 14 ) can be registered, which then serves to precisely determine the optimal altitude.

11. The method according to claim 10, characterized in that the preprogrammed in a control position of the seam ( 1 ) is corrected by means of the signal maximum found according to claim 10.

12. The method according to claim 4 or 5, characterized in that from the detector ( 20 - 23 ), even during the welding process, the radiation emanating from the welding point is recorded and processed into a signal corresponding to its intensity, which is used for the continuous quality monitoring of the welds carried out can be.

13. A device for performing the method according to claims 1, 2 and 6 to 11 with a focusing optics ( 6 ) for a laser working beam ( 9 ) of a high-power laser ( 8 ) and a measuring beam ( 14 ) which can be faded into the same beam axis, preferably a He / Ne Search laser ( 13 ), characterized in that the measuring light reflected in the focusing optics outside the welding head ( 3 ) is faded out by means of a perforated coupling-out mirror ( 19 ) pivotably mounted about an axis of rotation ( 15 ) by a certain angle (β) and onto which from a light-tight housing ( 20 ), a condenser lens ( 21 ), a colored glass or interference filter ( 22 ) and a photodiode ( 23 ) existing detector.

14. Device for performing the method according to claims 1, 3 and 6 to 11 with a focusing optics ( 6 ) for a laser working beam ( 9 ) of a high-power laser ( 8 ) and a preferably about an axis of rotation ( 25 ) by a certain angle () pivotable attached shutter deflecting mirror ( 10 ) which, in the closed state, fades in the measurement beam ( 14 ), preferably emanating from a He / Ne search laser ( 13 ), into the same beam axis as the laser working beam ( 9 ), characterized in that immediately in front of the search laser ( 13 ) a perforated decoupling mirror ( 19 ) is fixedly attached, the bore of which is dimensioned somewhat larger than the diameter of the measuring beam ( 14 ), and which extends from the measuring point on the workpiece ( 2 ), received by the focusing optics ( 6 ) and into one approximately parallel beam converted measuring light on the from a light-tight housing ( 20 ), a converging lens ( 21 ), a colored glass or interference film ter ( 22 ) and a photodiode ( 23 ) existing detector.

15. Device for carrying out the method according to claim 1, 4, 5 and 6 to 12 with focusing optics ( 6 ) for a laser working beam ( 9 ) of a high-power laser ( 8 ) and a measuring beam ( 14 ) which can be faded into the same beam axis, preferably a He / Ne-search laser ( 13 ), characterized in that a perforated coupling-out mirror ( 24 ), the bore of which is dimensioned approximately larger than the diameter of the laser working beam ( 9 ) at this point, is preferably fixed at approximately the narrowest point of the laser working beam ( 9 ), and the light emanating from the measuring or welding point on the workpiece ( 2 ) and converted by the focusing optics ( 6 ) into an approximately parallel beam onto a likewise stationary light from a light-tight housing ( 20 ) of a collecting list ( 21 ), a colored glass - Or interference filter ( 22 ) and a photodiode ( 23 ) existing detector conducts.