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WO2024245684A1 - Method for monitoring a laser processing process, and laser processing system - Google Patents

Method for monitoring a laser processing process, and laser processing system Download PDF

Info

Publication number
WO2024245684A1
WO2024245684A1 PCT/EP2024/062211 EP2024062211W WO2024245684A1 WO 2024245684 A1 WO2024245684 A1 WO 2024245684A1 EP 2024062211 W EP2024062211 W EP 2024062211W WO 2024245684 A1 WO2024245684 A1 WO 2024245684A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser processing
measured values
processing system
information
value ranges
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/062211
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Erich Schauer
Erik Supernok
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Precitec GmbH and Co KG
Original Assignee
Precitec GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Precitec GmbH and Co KG filed Critical Precitec GmbH and Co KG
Publication of WO2024245684A1 publication Critical patent/WO2024245684A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125Weld quality monitoring
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4063Monitoring general control system

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for monitoring a laser processing process. Furthermore, the present disclosure relates to a laser processing system and a computer program product which are configured to carry out the method.
  • a laser beam is directed at the workpiece to be processed.
  • the processing can include laser welding, laser cutting, laser engraving or laser hardening.
  • the laser processing process can be monitored.
  • a sensor or sensor unit can record process emissions that arise during the laser processing process.
  • the sensor data can be compared with specified limit values and/or envelopes. If the sensor data is outside the envelopes or exceeds or falls below a limit value, an error in the laser processing process is detected.
  • An error-free laser processing process can also occur if the sensor data lie outside the specified envelope curves or exceed or fall below the limit values.
  • the sensor data for a "cold" system i.e. for a system with a short operating time
  • sensor data for a "warm” system i.e. for a system with a longer operating time.
  • the laser processing process can run error-free.
  • Sensor data for error-free operation can also differ considerably for different laser processing processes, for different positions in a scanning field of a laser scanner system, for different component tolerances of the laser processing system and/or for different production or material batches.
  • a further object of the present disclosure is to provide a method and/or a laser processing system by which error detection of the laser processing process is improved.
  • an object of the present disclosure is to provide a method and/or a laser processing system by which false error detection is reduced.
  • Another object of the present disclosure is to provide a method and/or a laser processing system by which monitoring of the laser processing process is improved.
  • a further object of the present disclosure is to provide a method and/or a laser processing system by means of which reliable process monitoring is possible in an automated manner, regardless of the state of the system or individual components.
  • the present disclosure is based on the idea that a stably set laser processing process can run at different process levels (process windows) for various reasons, e.g. due to a dependency on a scan field position in a laser scanner system, tolerance of a clamping device for fixing components, component tolerances, a temperature (cold/warm system). Accordingly, according to the present disclosure, a method and a laser processing system are provided for monitoring a laser processing process online that runs at different process levels. To ensure this, according to one aspect of the present disclosure, automatic (automatic or manually) learned or defined process levels (process windows) are recognized based on sensor data or measured values recorded in a laser processing process and (previously automatically or manually) determined parameters for process monitoring are automatically set to the recognized process level.
  • a method for monitoring a laser processing process comprises the steps of: recording, in a monitoring period, measured values of a measured variable of the laser processing process, comparing the measured values with value ranges of the measured variable of several process levels, determining whether the measured values are in one of the value ranges of the process levels, and if the measured values are in one of the value ranges of the process levels, setting the process level for process monitoring in whose value range the measured values are, and monitoring the laser processing process based on at least one parameter that is assigned to the set process level.
  • the method can be carried out for each measured variable of the laser processing process that is to be used for process monitoring.
  • the monitoring period can be while the laser processing process is being carried out.
  • a method for monitoring a laser processing process based on at least one measured variable of the laser processing process comprises the following steps for each measured variable in a monitoring phase or in a monitoring period: capturing measured values of the measured variable of the laser processing process; comparing the measured values with (predetermined) value ranges of several (predetermined) process levels; determining whether the measured values are in one of the (predetermined) value ranges of the (predetermined) process levels; if the measured values are in one of the (predetermined) value ranges of the (predetermined) process levels, setting the process level for process monitoring in whose value range the measured values are; and monitoring the laser processing process based on at least one parameter that is associated with the set process level.
  • the laser processing system comprises a laser processing head with at least one sensor unit, wherein the sensor unit is set up to measure values of a measured variable of the laser processing process in a monitoring period.
  • the laser processing system comprises a control device.
  • the control device is set up to: compare the measured values with value ranges of several process levels; determine whether the measured values are in one of the value ranges of the process levels, and if the measured values are in one of the value ranges of the process levels; set the process level for process monitoring in whose value range the measured values are; and monitor the laser processing process based on at least one parameter that is assigned to the set process level.
  • the laser processing system can further comprise a scanning device for deflecting a processing laser beam to different positions in a scan field of the scanning device.
  • the scanning device can, for example, comprise at least one, preferably two mirror elements that can be pivoted about at least one axis by means of a drive (e.g. a galvo drive).
  • the laser processing system in particular the control device, can be configured to carry out any method step or method disclosed herein.
  • the sensor unit and/or the control device is configured to carry out a method step disclosed herein.
  • the method may be any method disclosed herein.
  • the laser processing system may be any laser processing system disclosed herein.
  • the measured values can be outside a first value range that was defined for a "warm” system (first process level), and the measured values can be within a second value range that was defined for a "cold” system (second process level). If the measured values were only compared with the value range of the first process level ("warm” system), it could be wrongly assumed that a malfunction of the process or system can be detected, even though the process is running stably or error-free on a "cold” system. This improves the operation or monitoring of the laser processing process. This also applies to components of the laser processing system from different batches, workpieces from different batches or properties (material, alloy, dimensions, etc.), for different users, component tolerances, etc.
  • the measured values of the measured variable under consideration can experience a (sudden) change from one process level to another process level by changing the scanning position in the scanning field of the scanning device.
  • the scanning position can, for example, influence measured values of a radiation intensity of process emissions, e.g. of thermal radiation, due to a different angle and/or distance to the corresponding sensor unit.
  • an automatic adjustment of the process level is proposed in order to ensure automatic and continuous process monitoring.
  • the monitoring period can be any interrupted or uninterrupted period.
  • the monitoring period can be an uninterrupted or continuous period.
  • the monitoring period can be part of a longer or larger monitoring period.
  • the monitoring period is preferably shorter than 1 min, more preferably shorter than 10 s, more preferably shorter than 1 s, more preferably shorter than 300 ms.
  • the monitoring period can be a period of complete laser processing of one or more workpieces, for example a complete welding of two workpieces.
  • the measured values can be recorded by a sensor or a sensor unit.
  • the measured values can be individual measured values (digital measuring signal) or continuous measured values (analog measuring signal). A large number of measured values can be recorded in the monitoring period.
  • the measured values can represent a trend. A trend can be created based on the measured values. The trend can be compared with the value ranges of the process levels. The trend can be a time trend.
  • the measured variable of the laser processing process can be any measured variable, in particular a measured variable of the laser processing process.
  • the measured variable can be a temperature, a pressure, an intensity of electromagnetic radiation and/or an intensity of an optical process emission. Measured values of several measured variables can be recorded. Different sensors can be provided for this purpose.
  • each process level there is at least one value range or exactly one value range. This means that each process level can be assigned exactly one value range.
  • the number of value ranges and process levels can be the same.
  • Each of the value ranges contains values of the measured variable.
  • Each process level can be assigned to a different value range or each process level can be assigned a different value range.
  • Several process levels can be defined or present for each measured variable. This means that for each measured variable, the measured values recorded for this measured variable can be compared with value ranges of several, i.e. different, process levels.
  • different process levels may differ in at least one property or in at least one configuration of the laser processing process or the laser processing system.
  • None of the value ranges can completely overlap with another of the value ranges.
  • One value range can partially overlap another value range.
  • the value ranges are completely spaced apart from one another, i.e. the value ranges can be completely non-overlapping or not overlapping.
  • the value ranges can be spaced apart from one another at least at one point in time or in one time period in the laser processing process, i.e. the value ranges can be non-overlapping or not overlapping at least at one point in time or in one time period in the laser processing process.
  • each measured value of the measured variable can be clearly assigned to a value range or a process level.
  • the value ranges and/or the parameters for process monitoring can be stored or saved in a memory of the laser processing system.
  • the measured values can be compared with at least 2, preferably at least 5, more preferably at least 10, more preferably at least 50, different value ranges.
  • the measured values can be compared with at most 100, preferably at most 50, more preferably at most 10, different value ranges.
  • the number of value ranges with which the measured values are compared is between 2 and 100. In general, the number of value ranges with which the measured values are compared can be selected such that a clear assignment of the measured values to (exactly) one value range is possible.
  • the comparison of the measured values with the value ranges can be carried out in real time.
  • the comparison of the measured values with the value ranges is carried out in less than 1 s, preferably less than 500 ms, more preferably less than 200 ms.
  • the measured values lie within one of the value ranges of the process levels, it can be determined whether the measured values, in particular within the monitoring period, lie predominantly or completely within one of the value ranges of the process levels.
  • the laser processing process can be monitored at this process level. This means that a process level can be selected or identified based on the measured values in the monitoring period. The laser processing process can then be monitored based on the at least one process monitoring parameter of the selected or identified process level.
  • the method can include: if the measured values are not in any of the value ranges of the (known or specified) process levels, recognizing that an unknown process level is present. For example, the presence of an unknown process level can occur if measured values from several laser processing processes are in a new value range (i.e. not yet assigned to a process level) and/or are similar.
  • the unknown process level can be learned by setting the measured value a range of values for the unknown process level is determined and at least one parameter for monitoring the laser processing process is determined and assigned to the (previously) unknown process level.
  • the method may include: if the measured values are not within any of the value ranges of the process levels, detecting that there is or was a fault in the laser processing process or that the laser processing process is or was faulty.
  • the laser processing process can be monitored based on the detected process level. In particular, the monitoring is carried out based on a parameter that is assigned to the process level.
  • the measured values are only partially or exactly partially or at most partially or at least partially within a range of values. In other words, it can be determined that part of the measured values are within a range of values and another part of the measured values are outside the range of values. If a limit value for a number of measured values within a range of values or a limit value for a period of measured values within the range of values is exceeded, it can be recognized that an error is present. If a limit value for a number of measured values outside a range of values or a limit value for a period of measured values outside the range of values is exceeded, it can be recognized that an error is present.
  • the process level can be recognized or identified. If a limit value for a number of measured values outside a range of values or a limit value for a period of measured values outside the range of values is exceeded, the process level can be recognized or identified. If a limit value for a number of measured values within a range of values or a If the limit is exceeded for a period of measured values within the value range, the process level can be detected or identified.
  • a process level is detected if at least 90% of the measured values in the monitoring period are in the value range of the process level. Alternatively or additionally, it can be provided that faulty operation or an error is detected if at least 10% of the measured values in the monitoring period are not in any of the value ranges.
  • the process can be monitored.
  • Each of the process levels can be assigned one or more parameters.
  • the parameter can also be referred to as a monitoring parameter.
  • the parameter can include a statistical value, a mathematical function, etc.
  • the parameter can be assigned a value or a range of values. The value or range of values can specify a maximum permissible deviation.
  • At least one reference curve for the set process level can be specified for the measured values of the measured variable.
  • an upper and a lower reference curve can be specified, and/or a mean value reference curve.
  • the parameter can be or include a (maximum) amplitude with which the measured values exceed or fall below this reference curve. If a specified value (e.g. limit value) for the parameter, i.e. for the (maximum) amplitude, is exceeded, an error can be detected.
  • the parameter can be or include a (maximum) area that includes measured values above or below this reference curve with the reference curve. If a specified value (e.g. limit value) for the parameter, i.e.
  • the parameter can be or include an area below the measured values or an integral of the measured values during a laser processing process. If a specified value (eg limit) for the parameter, ie for the area or the integral, is exceeded or not reached, an error or no error can be determined.
  • the area or the integral can be understood as the integral of the temporal course of the measured values or the measurement signal.
  • the parameter can be or include an outlier frequency, ie a Frequency or number of measured values that are above or below the reference curve. If a specified value (e.g. limit value) for the parameter, ie for the outlier frequency, is exceeded, an error can be detected.
  • the outlier frequency can be understood as the number or period of measured values above the upper reference curve and below the lower reference curve.
  • the outlier frequency can be an absolute or relative value.
  • the parameter can be or include a quadratic deviation from a specified reference curve (e.g. a mean reference curve). If a specified value (e.g. limit value) for the parameter, ie for the quadratic deviation, is exceeded, an error can be detected. To determine the quadratic deviation, a deviation of a measured value or measurement signal from the reference curve can be squared.
  • an error message can be output, in particular to a user.
  • the error message can be a visual or acoustic signal.
  • the error message can be a graphical representation on a display of the laser processing system.
  • the user can change the laser processing process.
  • the laser processing process can be changed if an error is detected.
  • the laser processing process can be interrupted or switched off.
  • the laser processing process can be controlled or regulated, in particular based on the result of the comparison of the measured values with the value ranges.
  • Each of the value ranges can be defined by specified limit values.
  • each of the value ranges can be defined by two curves.
  • At least one limit value can be specified for each of the value ranges.
  • at least two limit values can be specified for each of the value ranges.
  • a first limit value can be an upper limit value and the second limit value can be a lower limit value.
  • the value range can be specified between the first limit value and the second limit value.
  • Each of the limit values can be specified or can be specified by a user or operator of the laser processing system or by a manufacturer of the laser processing system.
  • Each The limit values can be set or determined automatically by the laser processing system.
  • Each of the limit values can be a progression or a curve.
  • each of the limit values is an envelope curve (also referred to as a "reference curve” or “reference” for short).
  • An upper envelope curve and a lower envelope curve can be defined for each value range.
  • the value range can be defined between the upper envelope curve and the lower envelope curve.
  • the value range can have a mean value, for example a mean value curve.
  • the method can comprise for each measured variable (e.g. in a recording phase): recording, e.g. in a recording period or in a recording phase, measured values of the measured variable; determining a value range for at least one process level or for each of the process levels based on the measured values in the recording period. This allows new or as yet unknown process levels to be defined.
  • the method can further comprise: determining at least one parameter for monitoring the laser processing process and assigning it to the corresponding process level.
  • the recording period can be referred to as a recording phase or can be included in a recording phase.
  • the recording period of the laser processing process can be any interrupted or uninterrupted period. In particular, the recording period is an uninterrupted or continuous period.
  • the recording period can be part of a longer or larger recording period.
  • the recording period is preferably longer than 1 hour, preferably longer than 4 hours, more preferably longer than 12 hours, more preferably at least 24 hours.
  • the recording period can be longer than the monitoring period.
  • a laser processing process can be carried out in the detection period.
  • the same laser processing process is carried out in the detection period as in the monitoring period.
  • the laser processing process in the monitoring period can be a part or section of the laser processing process in the detection period.
  • measured values of the same measurand can be recorded as in the monitoring period.
  • the same sensor or the same sensor unit is used for Collection of measured values in the collection period as used in the monitoring period.
  • measured values of the measured variable can be recorded for more than one process level, in particular for a large number of process levels. Based on the measured values in the recording period, several value ranges for different process levels can be determined. One value range can be assigned to one process level or linked to it.
  • the recording period and the monitoring period can be spaced apart (in time).
  • the recording period and the monitoring period cannot occur at the same time.
  • the recording period and the monitoring period cannot overlap (in time).
  • the recording period and the monitoring period can be adjacent to each other.
  • the recording period can be before the monitoring period.
  • a parameter for monitoring the laser processing process can be assigned to each of the process levels.
  • the assignment can be manual or automated.
  • the parameter can be the same for all process levels. In this case, however, a value or value range assigned to the parameter can be different.
  • the parameters of at least two process levels can be different.
  • the parameters of all process levels can be different.
  • the recording of measured values in the recording period can be carried out several times for different process levels.
  • the determination of value ranges can be carried out several times for different process levels.
  • the assignment of at least one parameter for monitoring the laser processing process to one or each of the process levels can be carried out several times for different process levels.
  • measured values for a first process level can be recorded in the recording period and measured values for a second process level can be recorded in the recording period.
  • measured values can be recorded for a variety of process levels
  • a value range can be determined for measured values of each process level, so that respective value ranges for several process levels can be determined using measured values in a (continuous) recording period.
  • a parameter can be assigned to each process level. The laser processing process can be monitored based on the parameter.
  • the recording of measured values in the recording period can be carried out before the laser processing system is put into operation.
  • the determination of value ranges can be carried out before the laser processing system is put into operation.
  • the assignment of at least one parameter for monitoring the laser processing process to one or each of the process levels can be carried out before the laser processing system is put into operation.
  • a predetermined laser processing program can be carried out in the recording period.
  • Laser processing processes with different process levels can be carried out in the laser processing program.
  • the laser processing program can comprise at least two different process levels, preferably at least five different process levels.
  • the laser processing program can be or be determined by a manufacturer of the laser processing system or by a user of the laser processing system.
  • a further recording of measured values in a recording period can be carried out after the recording of measured values in a monitoring period, e.g. if an unknown process level is present.
  • a further determination of value ranges can be carried out after the recording of measured values in a monitoring period.
  • the assignment of at least one parameter for monitoring the laser processing process to one or each of the process levels can be carried out after the recording of measured values in a monitoring period.
  • a further determination of value ranges can also be carried out after a first determination of value ranges, wherein preferably at least one monitoring period between the further determination of value ranges and the first determination of value ranges In other words, after a monitoring phase, you can switch back to an adjustment phase.
  • the further recording and/or the further determination of value ranges and/or the further assignment of parameters can be carried out after a change in the laser processing system and/or after a change in the laser processing process.
  • the number of value ranges of the process levels can change or remain the same through the further determination of value ranges.
  • value ranges can be determined that supplement value ranges already determined or value ranges already determined can be replaced by further determined value ranges.
  • the number of value ranges considered i.e. the number of value ranges with which measured values are compared, can be variable. The number can be increased or reduced. The change in the number of value ranges considered can be automated, in particular based on an error detection rate.
  • the change in the laser processing process can include a change in a component of the laser processing system.
  • a component e.g. a lens or protective glass
  • This can change the laser processing process slightly, so that updating or adding value ranges for process levels is useful.
  • the change in the laser processing process can also be due to aging or wear of a component of the laser processing system.
  • the change in the laser processing process can be caused by a batch change of a component.
  • the further recording and/or further determination of value ranges and/or the assignment of parameters can be initiated by a user or can be carried out automatically, for example automatically after a component of the laser processing system has been changed.
  • the value ranges and/or the parameters of the process levels can be determined using one or more statistical methods. For example, a box plot analysis or a frequency distribution can be carried out for this purpose. Other statistical methods known per se are possible.
  • the value ranges can be determined based on the recorded measured values for the measured variable in the recording period using one or more statistical methods.
  • a mean curve can be determined based on measured values in the recording period.
  • curves can be determined as limit values.
  • the curves can be envelope curves.
  • the envelope curves can comprise an upper envelope curve and a lower envelope curve, with the mean curve lying between the upper envelope curve and the lower envelope curve.
  • the mean curve and/or the envelope curves can be determined using a statistical method, e.g. a box plot analysis.
  • the mean curve can comprise mean values and/or median values of the measured values recorded for the measured variable during the recording period.
  • the respective limit value can be set based on the mean curve determined for the measured variable and/or on the envelope curves determined for the measured variable.
  • the upper envelope curve can in particular be set such that it has a predetermined first distance from the mean curve, and the lower envelope curve can be set such that it has a predetermined second distance from the mean curve.
  • the first distance and the second distance can be equal or different in terms of amount.
  • the envelope curves can be used to define a respective value range of a process level.
  • a selection of the process levels can be made.
  • the measured values can be compared with the value ranges of the selected process levels.
  • the selection may be based on at least one of the following information: information about the laser processing system, information about the laser processing process, information about the temperature of the laser processing system, information about the operating time of the laser processing system, information about the pressure in and/or outside the laser processing system, information about a user of the Laser processing system, information about aging and/or wear of at least one component of the laser processing system, a component tolerance of one or more components of the laser processing system, a batch of workpieces to be processed in the laser processing process and/or a scan field position.
  • the selection can be made based on user input. Alternatively or additionally, the selection can be made automatically based on information from the laser processing system and/or the laser processing process. For example, the laser processing system can know the current operating time and this information can be used for the selection. The selection can reduce the number of process levels or value ranges with which measured values from the monitoring period are compared.
  • the comparison of measured values from the monitoring period is only carried out with those value ranges that have been selected or that are available through the selection.
  • Non-selected value ranges are preferably not used for the comparison of measured values from the monitoring period with value ranges.
  • a process level can be based on at least one of the following information: information about the laser processing system, information about the laser processing process, information about the temperature of the laser processing system, information about the operating time of the laser processing system, information about the pressure in and/or outside the laser processing system, information about a user of the laser processing system, information about aging and/or wear of at least one component of the laser processing system, a component tolerance of one or more components of the laser processing system, a batch of workpieces to be processed in the laser processing process and/or a scan field position.
  • Different process levels may differ in at least one characteristic or configuration of the laser processing system and/or laser processing process.
  • the measured variable can be at least one of the following: a temperature, a thermal radiation and an intensity of at least one process emission, in particular an optical Process emission.
  • the process emission can include laser light reflected from a workpiece, plasma radiation generated by the laser processing process, light in the visible spectral range generated by the laser processing process, and/or light in the infrared spectral range generated by the laser processing process.
  • the measured variable can be detected by a sensor unit or a sensor.
  • the sensor or the sensor unit can comprise at least one, in particular several photodiodes that are sensitive to different wavelength ranges.
  • the sensor or the sensor unit can comprise at least one two-zone photodiode that is designed to detect two different wavelength ranges separately.
  • the sensor or the sensor unit can have a first photodiode that is set up to detect process radiation in at least a first predetermined wavelength range, in particular in the visible wavelength range.
  • the sensor unit can also have a second photodiode that is set up to detect process radiation in at least a second predetermined wavelength range, in particular in the ultraviolet wavelength range.
  • the sensor unit can preferably have a third photodiode that is set up to detect process radiation in at least a third predetermined wavelength range, in particular in the infrared wavelength range.
  • the first, second and third wavelength ranges preferably do not intersect or overlap, or at least not completely.
  • the different photodiodes can be set up to detect different types or wavelength ranges of process radiation, such as thermal radiation, a back reflection of the processing laser beam, scattered light or plasma radiation.
  • Thermal radiation or temperature radiation can be in the wavelength range of infrared and/or near-infrared radiation, whereas plasma radiation can be in the visible wavelength range.
  • the use of several photodiodes, i.e. at least two photodiodes that can detect process radiation in different wavelength ranges has the advantage that different parts of the process radiation can be detected and evaluated separately. For example, a processing error can be reflected primarily in the temperature radiation, while another processing error can be reflected in the best detected in the plasma radiation signal. This allows the laser processing process to be monitored across a wide range of the spectrum and for various processing errors or artifacts, and therefore leads to particularly comprehensive and reliable monitoring of laser processing processes.
  • the laser processing process may be or include a laser welding process, a laser cladding process, a laser cutting process, a laser engraving process, or a laser hardening process.
  • Figs. 1a and 1b each show a laser processing system 400
  • Fig. 2 shows measured values for different process levels 601, 602, 603, 604;
  • Fig. 3 shows measured values 501, 502, 503 for different process levels 601, 602, 603;
  • Fig. 4 shows value ranges 701, 702, 703 for different process levels 601, 602, 603;
  • Figs. 5 and 6 show measured values 801, 802, 803 in different monitoring periods tU.
  • the laser processing system 400 shown in Figs. 1a and 1b includes a laser processing head 100 and a controller 300.
  • the laser processing system 500 may include a laser source 200.
  • the laser source 200 can generate a processing laser beam L (laser beam).
  • the laser source 200 can be designed as a single-mode laser, as a solid-state laser or as a fiber laser.
  • the processing laser beam L generated by the laser source 200 can be transmitted from the laser source 200 to the laser processing head 100 via an optical fiber.
  • the processing laser beam L can be coupled into the laser processing head 100 via a fiber coupler 140.
  • the fiber coupler 140 can be arranged on a housing 110 of the laser processing head 100.
  • the laser processing head 100 can comprise a collimation optics 121 (collimating optics).
  • the collimation optics 121 can be arranged and designed in the laser processing head 100 such that the processing laser beam L entering the laser processing head 100 divergently is collimated.
  • the collimation optics 121 can be arranged in the housing 110 of the laser processing head 100.
  • the collimation optics 121 can comprise at least one lens or two or more lenses. A distance between the two or more lenses can be adjustable, in particular by an electric motor.
  • the collimation optics 121 can define an optical axis.
  • the laser processing head 100 can comprise at least one aperture 125.
  • the aperture 125 can be arranged between the fiber coupler 140 and the collimation optics 121.
  • the aperture 125 can shape the processing laser beam L so that it hits the collimation optics 121 with a defined diameter.
  • the laser processing head 100 can comprise a focusing optics 122.
  • the focusing optics 122 can be arranged and designed in the laser processing head 100 such that the collimated processing laser beam L is focused.
  • the focusing optics 122 can be arranged in the housing 110 of the laser processing head 100.
  • the focusing optics 122 can comprise at least one lens or two or more lenses. A distance between the two or more lenses can be adjustable, in particular by an electric motor. An optical axis can be defined by the focusing optics 122.
  • the focusing optics 131 can be an F-Theta lens. The F-Theta lens can be arranged telecentrically.
  • the focused processing laser beam L can be emitted from the laser processing head 100 and irradiated onto a workpiece W to process the workpiece W.
  • the housing 110 includes a nozzle 171 from which the processing laser beam L is emitted.
  • the workpiece W can be welded. Two workpieces W can be welded together or a component can be welded to the workpiece W.
  • the workpiece W can also be cut, engraved or hardened.
  • the laser processing head 100 may be a laser beam welding head, a laser beam cutting head, a laser beam engraving head, a laser beam hardening head, or a laser cladding head.
  • the laser processing head 100 can comprise at least one protective glass 123.
  • the protective glass 123 can be arranged at one end of the housing 110. In particular, the protective glass 123 is replaceable.
  • the protective glass 123 can protect an interior of the laser processing head 100 against contamination, particles, smoke, smoke, splashes, etc.
  • the processing laser beam L can exit the laser processing head 100 through the protective glass 123 in order to be irradiated onto the workpiece W in particular.
  • the laser processing head 100 can comprise a lens, a transmissive element, a reflective element, a beam shaping element, a beam splitter and/or an optical wedge.
  • an optical path for the processing laser beam L through the laser processing head 100 can be defined.
  • the laser processing head 100 can comprise a sensor unit 130 (also referred to as “sensor” for short).
  • the sensor unit 130 can be configured to record measured values of a measured variable, in particular a measured variable of the laser processing process and/or the laser processing system 400.
  • the sensor unit 130 can be arranged at least partially, in particular completely, within the housing 110 of the laser processing head 100. Such a configuration is shown in Fig. 1a.
  • the sensor unit 130 can comprise a temperature sensor and be configured to detect a temperature, in particular a temperature of a component of the laser processing system and/or a temperature of the laser processing process.
  • the sensor unit 130 can comprise a radiation sensor or a photodiode for detecting scattered radiation and/or process emissions.
  • the sensor unit 130 can be arranged at least partially, in particular completely, outside the housing 110 of the laser processing head 100. Such a sensor unit 130 is shown in Fig. 1b. In particular, the sensor unit 130 is set up to detect a process emission E that arises during the laser processing process.
  • the process emission E is, for example, plasma radiation, light generated by the laser processing process in the visible spectral range and/or light generated by the laser processing process in the infrared spectral range.
  • the process emission E can radiate into the laser processing head 100 and be coupled out of the laser processing head 100 by an optical element, for example by a semi-transparent mirror E, and coupled into the sensor unit 130.
  • the sensor unit 130 can be an optical sensor unit 130.
  • the control device 300 can control the operation of the laser processing head 100.
  • the control device 300 can control the laser power and/or the position and/or attitude of at least one optical element.
  • the control device 300 can be set up to record measured values 801, 802, 803 and to automatically examine them in real time for predetermined or previously learned process levels. For this purpose, the measured values 801, 802, 803 can be compared with (predetermined) value ranges of these process levels. If the measured values 801, 802, 803 are not in any value range of one of the known process levels, the process can be marked as faulty. If a process level is detected, i.e. if the measured values 801, 802, 803 are in a value range of one of the known process levels, this process level is set for process monitoring and the laser processing process is based on one or more of this process level. assigned parameters. For process monitoring, the measured values 801, 802, 803 can be compared with the parameters for the set process level and a process evaluation can be carried out. Manual intervention and manual switching to the associated parameters is therefore not necessary.
  • control device 300 is configured to compare measured values 801, 802, 803 during a monitoring phase or during a monitoring period tU with value ranges 701, 702, 703 of different process levels 601, 602, 603, 604.
  • the control device 300 is further configured to determine whether the measured values 801, 802, 803 are in one of the value ranges 701, 702, 703 of the process levels 601, 602, 603, 604.
  • the control device 300 is further configured, if the measured values 801, 802, 803 are in one of the value ranges 701, 702, 703 of the process levels 601, 602, 603, 604, to set the process level 601, 602, 603, 604 for process monitoring, in whose value range 701, 702, 703 the measured values 801, 802, 803 are. In this way, the process monitoring can also be carried out for laser processing processes with changing process levels.
  • Fig. 2 shows real measured values of process emissions with different process levels 601, 602, 603, 604, which were recorded by an optical sensor, e.g. a photodiode. The intensity of the measurement signal is plotted against time.
  • Four process levels 601, 602, 603, 604 are shown as examples for this measured variable, but fewer or more process levels can be considered.
  • the courses of the measured values from several stable, i.e. error-free, laser processing processes were superimposed on one another in order to illustrate the process levels 601, 602, 603, 604.
  • the measured values are in different value ranges and correspond to different process levels 601, 602, 603, 604. As can be seen in Fig. 2, the courses of the measured values differ considerably.
  • the process levels can be automatically detected in an initial phase and the associated parameters for process monitoring can be statistically calculated or determined for each process level.
  • the process levels and at least one parameter for process monitoring can be determined for each process level.
  • Process monitoring can be deactivated. As shown in Fig. 3, measured values are recorded during a (non-monitored or exemplary) machining process, a process evaluation or - There is no external monitoring. Ideally, all commonly occurring process levels are represented in the measured values. The recorded or captured measured values can then be examined for different process levels (process windows) and one or more parameters for process monitoring can be automatically calculated for each process level using statistical methods. The process monitoring can then be activated by the operator.
  • Fig. 3 schematically shows three curves of measured values 501, 502, 503, where the intensity of the measurement signal is again plotted against time.
  • the curves of measured values 501, 502, 503 can be mean value curves or median value curves or raw data.
  • the curves of measured values 501, 502, 503 are determined by a statistical method.
  • the measured values 501, 502, 503 were recorded in a recording period tE.
  • Each of the courses of the measured values 501, 502, 503 corresponds to an error-free or stable operation of a laser processing process at different process levels 601, 602, 603.
  • an upper envelope 511, 521, 531 and a lower envelope 512, 522, 532 can be formed for each of the courses of measured values 501, 502, 503.
  • a distance between the courses of the measured values 501, 502, 503 and the associated upper envelopes 511, 521, 531 and lower envelopes 512, 522, 532 can be an absolute or relative value. The distance can be a fixed value or selected by a user.
  • the distance between a course of the measured values 501, 502, 503 and an upper envelope 511, 521, 531 and the distance between a course of the measured values 501, 502, 503 and a lower envelope 512, 522, 532 can be the same or different.
  • the distance between a course of the measured values 501, 502, 503 and an upper envelope 511, 521, 531 and/or a lower envelope 521, 522, 532 can be constant or varying along the respective course.
  • a value range 701, 702, 703 can be formed by an upper envelope 511, 521, 531 and a lower envelope 512, 522, 532.
  • One of the value ranges 701, 702, 703 can be assigned to a process level 601, 602, 603 or linked to it.
  • Each of the process levels 601, 602, 603 is assigned at least one parameter for process monitoring.
  • the parameter can be used to monitor the laser processing process.
  • the parameters of the process levels 601, 602, 603 can be (all) the same or (all) different. Likewise, the parameters of the process levels 601, 602, 603 can be at most partially or at least partially different. Different types of parameters or different parameter values can be used.
  • Figs. 5 and 6 in addition to the value ranges 701, 702, 703 of the process levels 601, 602, 603, measured values 801, 802, 803 are shown in a respective monitoring period tU.
  • measured values 801, 802, 803 of a measured variable of a laser processing process are recorded.
  • the measured variable is preferably the same measured variable for which the measured values 501, 502, 503 were recorded in the recording period tE.
  • the measured values 501, 502, 503 of the measured variable are recorded in the recording period tE before measured values 801, 802, 803 of the measured variable are recorded in the monitoring period tU.
  • Further measured values 501, 502, 503 in a recording period tE can be recorded after measured values 801, 802, 803 have been recorded in at least one monitoring period tU.
  • the value ranges 701, 702, 703 of the process levels 601, 602, 603 can be defined in an incorporation phase, for example as part of a test or calibration laser processing process, but also as part of a real laser processing process. Further value ranges of process levels can be added or existing process levels can be removed.
  • ranges of process levels are added or removed after the laser processing process has been changed, e.g. by changing a setting of the laser processing process, or after the laser processing system has been changed, e.g. by replacing a component or part of the laser processing system.
  • the measured values 801, 802, 803 in the monitoring period tU are compared with the value ranges 701, 702, 703 of the process levels 601, 602, 603 and it is determined whether the measured values 801, 802, 803 are in one of the value ranges 701, 702, 703. If the measured values 801, 802, 803 are in one of the process levels, the (detected) process level 601, 602, 603 used for process monitoring, in whose value range 701, 702, 703 the measured values 801, 802, 803 lie.
  • the measured values 801, 802, 803 can be compared with all value ranges 701, 702, 703 or only or at most with a part of the value ranges 701, 702, 703.
  • a selection of the value ranges 701, 702, 703 with which the measured values 801, 802, 803 are compared can be made by a user or can be made based on information about the laser processing process and/or information about the laser processing system. For example, the operating time of the laser processing process can be known. Based on the operating time, a selection of value ranges 701, 702, 703 with which the measured values 801, 802, 803 are compared can be made.
  • the measured values 801, 802, 803 are compared with at least two value ranges 701, 702, 703.
  • the measured values 801 in the monitoring period tU lie entirely within the value range 701 of the process level 601. Based on this, the process level 601 can be recognized as the currently applicable process level. The laser processing process can be monitored based on the parameter assigned to the recognized process level 601.
  • measured values 802 in a monitoring period tU lie completely outside all value ranges 701, 702, 703 of the considered process levels 601, 602, 603. This makes it possible to recognize that an error is present or that the laser processing process is faulty.
  • measured values 803 in a monitoring period tU are only partially in the value range 703 of a process level 603. In this case, it can be determined over which period tA measured values are outside the value range. If the period is above a limit value, it can be recognized that an error is present. If the period is below the limit value, the process level 603 can be recognized as the currently applicable process level. Based on the at least one parameter for Process monitoring of this process level 603 can be used to monitor the laser processing process. Alternatively, it can be determined over which period the measured values are within the value range. If the period is above a limit value, the process level 603 can be recognized as the currently applicable process level. If the period is below the limit value, it can be recognized that an error has occurred.
  • the process level 603 can be recognized as the currently applicable process level. After recognizing a process level, any method disclosed herein for monitoring the laser processing process can be used.
  • a limit or each of the limits can be an absolute or relative value.
  • the limit or each of the limits can be specified by a user or can be fixed.
  • the measured values recorded or detected by a sensor can be automatically examined in real time for previously learned process levels. If the measured values are not in a known process level, the process can be marked as faulty. If a process level is detected, the measured values can be compared with the previously determined parameters for this process level and a process evaluation can be carried out (process monitoring).

Landscapes

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Abstract

A method for monitoring a laser processing system is specified. The method comprises the steps of: acquiring, in a monitoring period, measured values of a measured variable of the laser processing process; comparing the measured values with value ranges of the measured variable of a plurality of process levels; determining whether the measured values lie in one of the value ranges of the process levels; and, if the measured values lie in one of the value ranges of the process levels, setting the process level, in the value range of which the measured values lie, for monitoring the process.

Description

Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses und Laserbearbeitungs- system Method for monitoring a laser processing process and laser processing system

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses. Weiterhin betrifft die vorliegende Offenbarung ein Laserbearbeitungssystem und ein Computerprogrammprodukt, die eingerichtet sind, das Verfahren durchzuführen. The present disclosure relates to a method for monitoring a laser processing process. Furthermore, the present disclosure relates to a laser processing system and a computer program product which are configured to carry out the method.

Hintergrund background

In einem Laserbearbeitungssystem, auch als Laserbearbeitungsanlage oder kurz Anlage bezeichnet, wird zur Bearbeitung eines Werkstücks ein Laserstrahl auf das zu bearbeitende Werkstück gerichtet. Die Bearbeitung kann ein Laserschweißen, ein Laserschneiden, ein Lasergravieren oder ein Laserhärten umfassen. In a laser processing system, also known as a laser processing system or system for short, a laser beam is directed at the workpiece to be processed. The processing can include laser welding, laser cutting, laser engraving or laser hardening.

Um die Qualität der Bearbeitung zu sichern, kann der Laserbearbeitungsprozess überwacht werden. Zur Überwachung kann ein Sensor oder eine Sensoreinheit Prozessemissionen erfassen, die während des Laserbearbeitungsprozesses entstehen. Die Sensordaten können mit vorgegebenen Grenzwerten und/oder Hüllkurven verglichen werden. Wenn die Sensordaten außerhalb der Hüllkurven liegen oder einen Grenzwert über- oder unterschreiten, wird ein Fehler des Laserbearbeitungsprozesses erkannt. To ensure the quality of the processing, the laser processing process can be monitored. For monitoring purposes, a sensor or sensor unit can record process emissions that arise during the laser processing process. The sensor data can be compared with specified limit values and/or envelopes. If the sensor data is outside the envelopes or exceeds or falls below a limit value, an error in the laser processing process is detected.

Dabei kann ein fehlerfreier Laserbearbeitungsprozess auch dann vorliegen, wenn die Sensordaten außerhalb der vorgegebenen Hüllkurven liegen oder die Grenzwerte über- oder unterschreiten. Beispielsweise können sich die Sensordaten für eine „kalte“ Anlage, d.h. für eine Anlage mit kurzer Betriebszeit, erheblich von Sensordaten für eine „warme“ Anlage, d.h. für eine Anlage mit längerer Betriebszeit, unterscheiden. In beiden Fällen kann der Laserbearbeitungsprozess jedoch fehlerfrei ablaufen. Auch können sich Sensordaten eines fehlerfreien Betriebs bei unterschiedlichen Laserbearbeitungsprozessen, bei unterschiedlichen Positionen in einem Scanfeld einer Laserscanner-Anlage, bei unterschiedlichen Bauteiltoleranzen des Laserbearbeitungssystems und/oder bei unterschiedlichen Produktions- bzw. Materi al Chargen erheblich unterscheiden. Offenbarung der Erfindung An error-free laser processing process can also occur if the sensor data lie outside the specified envelope curves or exceed or fall below the limit values. For example, the sensor data for a "cold" system, i.e. for a system with a short operating time, can differ considerably from sensor data for a "warm" system, i.e. for a system with a longer operating time. In both cases, however, the laser processing process can run error-free. Sensor data for error-free operation can also differ considerably for different laser processing processes, for different positions in a scanning field of a laser scanner system, for different component tolerances of the laser processing system and/or for different production or material batches. disclosure of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren und/oder ein Laserbearbeitungssystem anzugeben, durch das eine Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses, insbesondere eine online Überwachung, verbessert wird. It is an object of the present disclosure to provide a method and/or a laser processing system by which monitoring of a laser processing process, in particular online monitoring, is improved.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung liegt darin, ein Verfahren und/oder ein Laserbearbeitungssystem anzugeben, durch das eine Fehlererkennung des Laserbearbeitungsprozesses verbessert wird. Insbesondere liegt eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, ein Verfahren und/oder ein Laserbearbeitungssystem anzugeben, durch das eine falsche Fehlererkennung reduziert wird. A further object of the present disclosure is to provide a method and/or a laser processing system by which error detection of the laser processing process is improved. In particular, an object of the present disclosure is to provide a method and/or a laser processing system by which false error detection is reduced.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung liegt darin, ein Verfahren und/oder ein Laserbearbeitungssystem anzugeben, durch das eine Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses verbessert wird. Another object of the present disclosure is to provide a method and/or a laser processing system by which monitoring of the laser processing process is improved.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung liegt darin, ein Verfahren und/oder ein Laserbearbeitungssystem anzugeben, durch das eine sichere Prozessüberwachung unabhängig von dem Zustand der Anlage oder einzelner Bauteile automatisiert möglich ist. A further object of the present disclosure is to provide a method and/or a laser processing system by means of which reliable process monitoring is possible in an automated manner, regardless of the state of the system or individual components.

Eine oder mehrere dieser Aufgaben werden gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. One or more of these objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are specified in the dependent claims.

Die vorliegende Offenbarung beruht auf der Idee, dass ein stabil eingestellter Laserbearbeitungsprozess aus diversen Gründen auf unterschiedlichen Prozessniveaus (Prozessfenster) ablaufen kann, z.B. aufgrund einer Abhängigkeit von einer Scanfeldposition bei einem Laserscannersystem, Toleranz einer Spannvorrichtung zum Fixieren von Bauteilen, Bauteiltoleranzen, einer Temperatur (kalte/warme Anlage). Dementsprechend wird gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Verfahren und ein Laserbearbeitungssystem angegeben, um einen Laserbearbeitungsprozess online zu überwachen, der auf unterschiedlichen Prozessniveaus abläuft. Um dies zu gewährleisten, können gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung automatisch zuvor (automatisch oder manuell) eingelemte bzw. definierte Prozessniveaus (Prozessfenster) anhand in einem Laserbearbeitungsprozess aufgenommener Sensordaten bzw. Messwerte erkannt werden und (zuvor automatisch oder manuell) ermittelte Parameter zur Prozessüberwachung automatisch auf das erkannte Prozessniveau eingestellt werden. The present disclosure is based on the idea that a stably set laser processing process can run at different process levels (process windows) for various reasons, e.g. due to a dependency on a scan field position in a laser scanner system, tolerance of a clamping device for fixing components, component tolerances, a temperature (cold/warm system). Accordingly, according to the present disclosure, a method and a laser processing system are provided for monitoring a laser processing process online that runs at different process levels. To ensure this, according to one aspect of the present disclosure, automatic (automatic or manually) learned or defined process levels (process windows) are recognized based on sensor data or measured values recorded in a laser processing process and (previously automatically or manually) determined parameters for process monitoring are automatically set to the recognized process level.

Angegeben ist ein Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen, in einem Überwachungszeitraum, von Messwerten einer Messgröße des Laserbearbeitungsprozesses, Vergleichen der Messwerte mit Wertebereichen der Messgröße mehrerer Prozessniveaus, Bestimmen, ob die Messwerte in einem der Wertebereiche der Prozessniveaus liegen, und wenn die Messwerte in einem der Wertebereiche der Prozessniveaus liegen, Einstellen des Prozessniveaus zur Prozessüberwachung, in dessen Wertebereich die Messwerte liegen, und Überwachen des Laserbearbeitungsprozesses basierend auf zumindest einem Parameter, der dem eingestellten Prozessniveau zugeordnet ist. Das Verfahren kann für jede Messgröße des Laserbearbeitungsprozesses durchgeführt werden, die zur Prozessüberwachung herangezogen werden soll. Der Überwachungszeitraum kann während der Durchführung des Laserbearbeitungsprozesses liegen. A method for monitoring a laser processing process is specified. The method comprises the steps of: recording, in a monitoring period, measured values of a measured variable of the laser processing process, comparing the measured values with value ranges of the measured variable of several process levels, determining whether the measured values are in one of the value ranges of the process levels, and if the measured values are in one of the value ranges of the process levels, setting the process level for process monitoring in whose value range the measured values are, and monitoring the laser processing process based on at least one parameter that is assigned to the set process level. The method can be carried out for each measured variable of the laser processing process that is to be used for process monitoring. The monitoring period can be while the laser processing process is being carried out.

Mit anderen Worten umfasst gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses basierend auf zumindest einer Messgröße des Laserbearbeitungsprozesses für jede Messgröße folgende Schritte in einer Überwachungsphase bzw. in einem Überwachungszeitraum: Erfassen von Messwerten der Messgröße des Laserbearbeitungsprozesses; Vergleichen der Messwerte mit (vorgegebenen) Wertebereichen mehrerer (vorgegebener) Prozessniveaus; Bestimmen, ob die Messwerte in einem der (vorgegebenen) Wertebereiche der (vorgegebenen) Prozessniveaus liegen; wenn die Messwerte in einem der (vorgegebenen) Wertebereiche der (vorgegebenen) Prozessniveaus liegen, Einstellen des Prozessniveaus zur Prozessüberwachung, in dessen Wertebereich die Messwerte liegen; und Überwachen des Laserbearbeitungsprozesses basierend auf zumindest einem Parameter, der dem eingestellten Prozessniveau zugeordnet ist. In other words, according to the present disclosure, a method for monitoring a laser processing process based on at least one measured variable of the laser processing process comprises the following steps for each measured variable in a monitoring phase or in a monitoring period: capturing measured values of the measured variable of the laser processing process; comparing the measured values with (predetermined) value ranges of several (predetermined) process levels; determining whether the measured values are in one of the (predetermined) value ranges of the (predetermined) process levels; if the measured values are in one of the (predetermined) value ranges of the (predetermined) process levels, setting the process level for process monitoring in whose value range the measured values are; and monitoring the laser processing process based on at least one parameter that is associated with the set process level.

Weiterhin angegeben ist ein Laserbearbeitungssystem zur Durchführung eines Laserbearbeitungsprozesses. Das Laserbearbeitungssystem umfasst einen Laserbearbeitungskopf mit zumindest einer Sensoreinheit, wobei die Sensoreinheit eingerichtet ist, Messwerte einer Messgröße des Laserbearbeitungsprozesses in einem Überwachungszeitraum zu erfassen. Das Laserbearbeitungssystem umfasst eine Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet: die Messwerte mit Wertebereichen mehrerer Prozessniveaus zu vergleichen; zu bestimmen, ob die Messwerte in einem der Wertebereiche der Prozessniveaus liegen, und wenn die Messwerte in einem der Wertebereiche der Prozessniveaus liegen; das Prozessniveau zur Prozessüberwachung einzustellen, in dessen Wertebereich die Messwerte liegen; und den Laserbearbeitungsprozess basierend auf zumindest einem Parameter, der dem eingestellten Prozessniveau zugeordnet ist, zu überwachen. Das Laserbearbeitungssystem kann ferner eine Scanvorrichtung zur Auslenkung eines Bearbeitungslaserstrahls auf verschiedene Positionen in einem Scanfeld der Scanvorrichtung umfassen. Die Scanvorrichtung kann beispielsweise zumindest ein, vorzugsweise zwei Spiegel elemente umfassen, die mittels eines Antriebs (z.B. eines Galvoantriebs) um zumindest eine Achse verschwenkt werden können. Furthermore, a laser processing system for carrying out a laser processing process is specified. The laser processing system comprises a laser processing head with at least one sensor unit, wherein the sensor unit is set up to measure values of a measured variable of the laser processing process in a monitoring period. The laser processing system comprises a control device. The control device is set up to: compare the measured values with value ranges of several process levels; determine whether the measured values are in one of the value ranges of the process levels, and if the measured values are in one of the value ranges of the process levels; set the process level for process monitoring in whose value range the measured values are; and monitor the laser processing process based on at least one parameter that is assigned to the set process level. The laser processing system can further comprise a scanning device for deflecting a processing laser beam to different positions in a scan field of the scanning device. The scanning device can, for example, comprise at least one, preferably two mirror elements that can be pivoted about at least one axis by means of a drive (e.g. a galvo drive).

Das Laserbearbeitungssystem, insbesondere die Steuervorrichtung, kann eingerichtet sein, jeden hierin offenbarten Verfahrensschritt bzw. jedes hierin offenbartes Verfahren durchzuführen. Insbesondere ist die Sensoreinheit und/oder die Steuervorrichtung eingerichtet, einen hierin offenbarten Verfahrensschritt auszuführen. The laser processing system, in particular the control device, can be configured to carry out any method step or method disclosed herein. In particular, the sensor unit and/or the control device is configured to carry out a method step disclosed herein.

Weiterhin angegeben ist ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Laserbearbeitungssystem ein hierin offenbartes Verfahren ausführt. Further provided is a computer program product comprising instructions that cause a laser processing system to perform a method disclosed herein.

Das Verfahren kann jedes hierin offenbarte Verfahren sein. Das Laserbearbeitungssystem kann jedes hierin offenbarte Laserbearbeitungssystem sein. The method may be any method disclosed herein. The laser processing system may be any laser processing system disclosed herein.

Durch den Vergleich von Messwerten, beispielsweise erfasst von einem Sensor, mit mehreren Wertebereichen verschiedener Prozessniveaus, können bei der Prozessüberwachung verschiedene Eigenschaften oder Konfigurationen des Laserbearbeitungsprozesses bzw. des Laserbearbeitungssystems berücksichtigt werden. So können die Messwerte außerhalb eines ersten Wertebereichs liegen, der für eine „warme“ Anlage (erstes Prozessniveau) festgelegt wurde, und die Messwerte können innerhalb eines zweiten Wertebereichs liegen, der für eine „kalte“ Anlage (zweites Prozessniveau) festgelegt wurde. Würden die Messwerte lediglich mit dem Wertebereich des ersten Prozessniveaus („warme“ Anlage) verglichen werden, könnte fälschlicherweise eine Fehlfunktion des Prozesses bzw. der Anlage erkannt werden, obwohl der Prozess stabil bzw. fehlerfrei auf einer „kalten“ Anlage läuft. Dadurch wird der Betrieb bzw. die Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses verbessert. Analog ist dies gültig für Bauteile des Laserbearbeitungssystem unterschiedlicher Chargen, Werkstücke unterschiedlicher Chargen oder Eigenschaften (Material, Legierung, Abmessungen, etc.), für unterschiedliche Nutzer, Bauteiltoleranzen, usw. By comparing measured values, for example recorded by a sensor, with several value ranges of different process levels, different properties or configurations of the laser processing process or the laser processing system can be taken into account in process monitoring. For example, the measured values can be outside a first value range that was defined for a "warm" system (first process level), and the measured values can be within a second value range that was defined for a "cold" system (second process level). If the measured values were only compared with the value range of the first process level ("warm" system), it could be wrongly assumed that a malfunction of the process or system can be detected, even though the process is running stably or error-free on a "cold" system. This improves the operation or monitoring of the laser processing process. This also applies to components of the laser processing system from different batches, workpieces from different batches or properties (material, alloy, dimensions, etc.), for different users, component tolerances, etc.

Insbesondere können bei einem Laserbearbeitungssystem mit einer Scanvorrichtung zur Auslenkung des Bearbeitungslaserstrahls (d.h. einem Laserscannersystem) die Messwerte der betrachteten Messgröße eine (sprunghafte) Änderung von einem Prozessniveau zu einem anderen Prozessniveau erfahren durch eine Veränderung der Scanposition im Scanfeld der Scanvorrichtung. Die Scanposition kann beispielsweise Messwerte einer Strahlungsintensität von Prozessemissionen, z.B. von Temperaturstrahlung, aufgrund eines unterschiedlichen Winkels und/oder Abstands zu der entsprechenden Sensoreinheit beeinflussen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine automatische Anpassung des Prozessniveaus vorgeschlagen, um eine automatische und kontinuierliche Prozessüberwachung zu gewährleisten. In particular, in a laser processing system with a scanning device for deflecting the processing laser beam (i.e. a laser scanner system), the measured values of the measured variable under consideration can experience a (sudden) change from one process level to another process level by changing the scanning position in the scanning field of the scanning device. The scanning position can, for example, influence measured values of a radiation intensity of process emissions, e.g. of thermal radiation, due to a different angle and/or distance to the corresponding sensor unit. According to the present disclosure, an automatic adjustment of the process level is proposed in order to ensure automatic and continuous process monitoring.

Der Überwachungszeitraum kann jeder beliebige unterbrochene oder nicht-unterbrochene Zeitraum sein. Insbesondere kann der Überwachungszeitraum ein nicht-unterbrochener oder kontinuierlicher Zeitraum sein. Dabei kann der Überwachungszeitraum ein Teil eines längeren oder größeren Überwachungszeitraums sein. Der Überwachungszeitraum ist bevorzugt kürzer als 1 min, bevorzugter kürzer als 10 s, bevorzugter kürzer als 1 s, bevorzugter kürzer als 300 ms. Der Überwachungszeitraum kann ein Zeitraum einer vollständigen Laserbearbeitung eines oder mehrerer Werkstücke sein, beispielsweise ein vollständiges Verschweißen von zwei Werkstücken. The monitoring period can be any interrupted or uninterrupted period. In particular, the monitoring period can be an uninterrupted or continuous period. The monitoring period can be part of a longer or larger monitoring period. The monitoring period is preferably shorter than 1 min, more preferably shorter than 10 s, more preferably shorter than 1 s, more preferably shorter than 300 ms. The monitoring period can be a period of complete laser processing of one or more workpieces, for example a complete welding of two workpieces.

Die Messwerte können von einem Sensor oder einer Sensoreinheit erfasst werden. Die Messwerte können Einzelmesswerte (digitales Messsignal) oder kontinuierliche Messwerte (analoges Messsignal) sein. In dem Überwachungszeitraum kann eine Vielzahl von Messwerten erfasst werden. Die Messwerte können einen Verlauf darstellen. Basierend auf den Messwerten kann ein Verlauf gebildet werden. Der Verlauf kann mit den Wertebereichen der Prozessniveaus verglichen werden. Der Verlauf kann ein zeitlicher Verlauf sein. The measured values can be recorded by a sensor or a sensor unit. The measured values can be individual measured values (digital measuring signal) or continuous measured values (analog measuring signal). A large number of measured values can be recorded in the monitoring period. The measured values can represent a trend. A trend can be created based on the measured values. The trend can be compared with the value ranges of the process levels. The trend can be a time trend.

Die Messgröße des Laserbearbeitungsprozesses kann jede beliebige Messgröße sein, insbesondere eine Messgröße des Laserbearbeitungsprozesses. Insbesondere kann die Messgröße eine Temperatur, ein Druck, eine Intensität elektromagnetischer Strahlung und/oder eine Intensität einer optischen Prozessemission sein. Es können jeweils Messwerte von mehreren Messgrößen erfasst werden. Dazu können unterschiedliche Sensoren vorgesehen sein. The measured variable of the laser processing process can be any measured variable, in particular a measured variable of the laser processing process. In particular, the measured variable can be a temperature, a pressure, an intensity of electromagnetic radiation and/or an intensity of an optical process emission. Measured values of several measured variables can be recorded. Different sensors can be provided for this purpose.

Für jedes Prozessniveau liegt zumindest ein Wertebereich oder genau ein Wertebereich vor. D.h. jedem Prozessniveau kann genau ein Wertebereich zugeordnet sein. Die Anzahl von Wertebereichen und Prozessniveaus kann gleich sein. Jeder der Wertebereiche umfasst Werte der Messgröße. Jedes Prozessniveau kann einem anderen Wertebereich zugeordnet sein bzw. jedem Prozessniveau kann ein anderer Wertebereich zugeordnet sein. Für jede Messgröße können mehrere Prozessniveaus definiert sein bzw. vorliegen. Somit kann für jede Messgröße das Vergleichen der für diese Messgröße erfassten Messwerte mit Wertebereichen mehrerer, d.h. verschiedener, Prozessniveaus erfolgen. For each process level, there is at least one value range or exactly one value range. This means that each process level can be assigned exactly one value range. The number of value ranges and process levels can be the same. Each of the value ranges contains values of the measured variable. Each process level can be assigned to a different value range or each process level can be assigned a different value range. Several process levels can be defined or present for each measured variable. This means that for each measured variable, the measured values recorded for this measured variable can be compared with value ranges of several, i.e. different, process levels.

Allgemein können sich verschiedene Prozessniveaus in zumindest einer Eigenschaft oder in zumindest einer Konfiguration des Laserbearbeitungsprozesses bzw. des Laserbearbeitungssystems unterscheiden. In general, different process levels may differ in at least one property or in at least one configuration of the laser processing process or the laser processing system.

Keiner der Wertebereiche kann mit einem anderen der Wertebereiche vollständig überlappen. Ein Wertebereich kann einen anderen Wertebereich teilweise überlappen. Bevorzugt sind die Wertebereiche vollständig voneinander beabstandet, d.h. die Wertebereiche können vollständig nicht-überlappend sein bzw. sich nicht überlappen. Die Wertebereiche können zumindest zu einem Zeitpunkt bzw. in einem Zeitabschnitt in dem Laserbearbeitungsprozess voneinander beabstandet sein, d.h. die Wertebereiche können zumindest zu einem Zeitpunkt bzw. in einem Zeitabschnitt in dem Laserbearbeitungsprozess nicht-überlappend sein bzw. sich nicht überlappen. In diesem Fall kann jeder Messwert der Messgröße eindeutig einem Wertebereich bzw. einem Prozessniveau zugeordnet werden. Die Wertebereiche und/oder die Parameter zur Prozessüberwachung können in einem Speicher des Laserbearbeitungssystems gespeichert bzw. hinterlegt sein. None of the value ranges can completely overlap with another of the value ranges. One value range can partially overlap another value range. Preferably, the value ranges are completely spaced apart from one another, i.e. the value ranges can be completely non-overlapping or not overlapping. The value ranges can be spaced apart from one another at least at one point in time or in one time period in the laser processing process, i.e. the value ranges can be non-overlapping or not overlapping at least at one point in time or in one time period in the laser processing process. In this case, each measured value of the measured variable can be clearly assigned to a value range or a process level. The value ranges and/or the parameters for process monitoring can be stored or saved in a memory of the laser processing system.

Die Messwerte können mit zumindest 2, bevorzugt zumindest 5, bevorzugter zumindest 10, bevorzugter zumindest 50, verschiedenen Wertebereichen verglichen werden. Die Messwerte können mit höchstens 100, bevorzugt höchstens 50, bevorzugter höchstens 10, verschiedenen Wertebereichen verglichen werden. Insbesondere liegt die Anzahl von Wertebereichen, mit denen die Messwerte verglichen werden, zwischen 2 und 100. Allgemein kann die Anzahl der Wertebereiche, mit denen die Messwerte verglichen werden, so gewählt werden, dass eine eindeutige Zuordnung der Messwerte zu (genau) einem Wertebereich möglich ist. The measured values can be compared with at least 2, preferably at least 5, more preferably at least 10, more preferably at least 50, different value ranges. The measured values can be compared with at most 100, preferably at most 50, more preferably at most 10, different value ranges. In particular, the number of value ranges with which the measured values are compared is between 2 and 100. In general, the number of value ranges with which the measured values are compared can be selected such that a clear assignment of the measured values to (exactly) one value range is possible.

Der Vergleich der Messwerte mit den Wertebereichen kann in Echtzeit durchgeführt werden. Insbesondere wird der Vergleich der Messwerte mit den Wertebereichen in weniger als 1 s, bevorzugt weniger als 500 ms, bevorzugter weniger als 200 ms, durchgeführt. The comparison of the measured values with the value ranges can be carried out in real time. In particular, the comparison of the measured values with the value ranges is carried out in less than 1 s, preferably less than 500 ms, more preferably less than 200 ms.

Bei dem Bestimmen, ob die Messwerte in einem der Wertebereiche der Prozessniveaus liegen, kann bestimmt werden, ob die Messwerte, insbesondere innerhalb des Überwachungszeitraums, überwiegend oder vollständig in einem der Wertebereiche der Prozessniveaus liegen. When determining whether the measured values lie within one of the value ranges of the process levels, it can be determined whether the measured values, in particular within the monitoring period, lie predominantly or completely within one of the value ranges of the process levels.

Wenn die Messwerte in einem der Wertebereiche der Prozessniveaus liegen, kann der Laserbearbeitungsprozess auf diesem Prozessniveau überwacht werden. D.h. es kann ein Prozessniveau basierend auf den Messwerten in dem Überwachungszeitraum ausgewählt oder identifiziert werden. Der Laserbearbeitungsprozess kann dann basierend auf dem zumindest einen Parameter zur Prozessüberwachung des ausgewählten oder identifizierten Prozessniveaus überwacht werden. If the measured values are in one of the value ranges of the process levels, the laser processing process can be monitored at this process level. This means that a process level can be selected or identified based on the measured values in the monitoring period. The laser processing process can then be monitored based on the at least one process monitoring parameter of the selected or identified process level.

Das Verfahren kann umfassen: wenn die Messwerte in keinem der Wertebereiche der (bekannten bzw. vorgegebenen) Prozessniveaus liegen, Erkennen, dass ein unbekanntes Prozessniveau vorliegt. Beispielsweise kann das Vorliegen eines unbekannten Prozessniveaus erfolgen, wenn Messwerte von mehreren Laserbearbeitungsprozessen in einem neuen (d.h. noch nicht einem Prozessniveau zugeordneten) Wertebereich liegen und/oder eine Ähnlichkeit aufweisen. In diesem Fall kann ein Einlemen des unbekannten Prozessniveaus erfolgen, indem für die Messgröße ein Wertebereich für das unbekannte Prozessniveau ermittelt wird und zumindest ein Parameter zur Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses ermittelt und dem (zuvor) unbekannten Prozessniveau zugeordnet wird. The method can include: if the measured values are not in any of the value ranges of the (known or specified) process levels, recognizing that an unknown process level is present. For example, the presence of an unknown process level can occur if measured values from several laser processing processes are in a new value range (i.e. not yet assigned to a process level) and/or are similar. In this case, the unknown process level can be learned by setting the measured value a range of values for the unknown process level is determined and at least one parameter for monitoring the laser processing process is determined and assigned to the (previously) unknown process level.

Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren umfassen: wenn die Messwerte in keinem der Wertebereiche der Prozessniveaus liegen, Erkennen, dass ein Fehler des Laserbearbeitungsprozesses vorliegt oder vorlag bzw. dass der Laserbearbeitungsprozess fehlerhaft ist oder war. Alternatively or additionally, the method may include: if the measured values are not within any of the value ranges of the process levels, detecting that there is or was a fault in the laser processing process or that the laser processing process is or was faulty.

Als Ergebnis der Bestimmung kann ermittelt werden, dass die Messwerte (vollständig) in keinem der Wertebereiche liegen. Mit anderen Worten, es kann ermittelt werden, dass die Messwerte (vollständig) außerhalb aller Wertebereiche liegen. In diesem Fall kann ein Fehler erkannt werden. As a result of the determination, it can be determined that the measured values are (completely) not within any of the value ranges. In other words, it can be determined that the measured values are (completely) outside of all value ranges. In this case, an error can be detected.

Als Ergebnis der Bestimmung kann ebenso ermittelt werden, dass die Messwerte (vollständig) in (genau) einem der Wertebereiche der Prozessniveaus liegen. In diesem Fall kann der Laserbearbeitungsprozess basierend auf dem erkannten Prozessniveau überwacht werden. Insbesondere erfolgt die Überwachung basierend auf einem Parameter, der dem Prozessniveau zugeordnet ist. As a result of the determination, it can also be determined that the measured values lie (completely) in (exactly) one of the value ranges of the process levels. In this case, the laser processing process can be monitored based on the detected process level. In particular, the monitoring is carried out based on a parameter that is assigned to the process level.

Auch kann als Ergebnis der Bestimmung ermittelt werden, dass die Messwerte (innerhalb des Überwachungszeitraums) nur teilweise oder genau teilweise oder höchstens teilweise oder zumindest teilweise in einem Wertebereich liegen. Mit anderen Worten, es kann ermittelt werden, dass ein Teil der Messwerte innerhalb eines Wertebereichs liegt und ein anderer Teil der Messwerte außerhalb des Wertebereichs liegt. Wenn ein Grenzwert für eine Anzahl von Messwerten innerhalb eines Wertebereichs oder ein Grenzwert für einen Zeitraum von Messwerten innerhalb des Wertebereichs unterschritten wird, kann erkannt werden, dass ein Fehler vorliegt. Wenn ein Grenzwert für eine Anzahl von Messwerten außerhalb eines Wertebereichs oder ein Grenzwert für einen Zeitraum von Messwerten außerhalb des Wertebereichs überschritten wird, kann erkannt werden, dass ein Fehler vorliegt. Wenn ein Grenzwert für eine Anzahl von Messwerten außerhalb eines Wertebereichs oder ein Grenzwert für einen Zeitraum von Messwerten außerhalb des Wertebereichs unterschritten wird, kann das Prozessniveau erkannt oder identifiziert werden. Wenn ein Grenzwert für eine Anzahl von Messwerten innerhalb eines Wertebereichs oder ein Grenzwert für einen Zeitraum von Messwerten innerhalb des Wertebereichs überschritten wird, kann das Prozessniveau erkannt oder identifiziert werden. Also, as a result of the determination, it can be determined that the measured values (within the monitoring period) are only partially or exactly partially or at most partially or at least partially within a range of values. In other words, it can be determined that part of the measured values are within a range of values and another part of the measured values are outside the range of values. If a limit value for a number of measured values within a range of values or a limit value for a period of measured values within the range of values is exceeded, it can be recognized that an error is present. If a limit value for a number of measured values outside a range of values or a limit value for a period of measured values outside the range of values is exceeded, it can be recognized that an error is present. If a limit value for a number of measured values outside a range of values or a limit value for a period of measured values outside the range of values is exceeded, the process level can be recognized or identified. If a limit value for a number of measured values within a range of values or a If the limit is exceeded for a period of measured values within the value range, the process level can be detected or identified.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Prozessniveau erkannt wird, wenn zumindest 90% der Messwerte in dem Überwachungszeitraum in dem Wertebereich des Prozessniveaus liegen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein fehlerhafter Betrieb bzw. ein Fehler erkannt wird, wenn zumindest 10% der Messwerte in dem Überwachungszeitraum in keinem der Wertebereiche liegen. It can be provided that a process level is detected if at least 90% of the measured values in the monitoring period are in the value range of the process level. Alternatively or additionally, it can be provided that faulty operation or an error is detected if at least 10% of the measured values in the monitoring period are not in any of the value ranges.

Auf Grundlage des erkannten Prozessniveaus kann der Prozess überwacht werden. Jedem der Prozessniveaus kann ein oder mehrere Parameter zugeordnet sein. Der Parameter kann auch als Überwachungsparameter bezeichnet werden. Der Parameter kann eine statistische Größe, eine mathematische Funktion, etc. umfassen. Dem Parameter kann ein Wert oder ein Wertebereich zugeordnet sein. Der Wert bzw. der Wertebereich kann eine maximal zulässige Abweichung festlegen. Based on the detected process level, the process can be monitored. Each of the process levels can be assigned one or more parameters. The parameter can also be referred to as a monitoring parameter. The parameter can include a statistical value, a mathematical function, etc. The parameter can be assigned a value or a range of values. The value or range of values can specify a maximum permissible deviation.

Beispielsweise kann für die Messwerte der Messgröße zumindest eine Referenzkurve für das eingestellte Prozessniveau vorgegeben sein. Insbesondere kann eine obere und eine untere Referenzkurve vorgegeben sein, und/oder eine Mittelwert-Referenzkurve. Der Parameter kann eine (maximale) Amplitude sein bzw. umfassen, mit der die Messwerte diese Referenzkurve überschreiten oder unterschreiten. Wenn ein vorgegebener Wert (z.B. Grenzwert) für den Parameter, d.h. für die (maximale) Amplitude, überschritten wird, kann ein Fehler festgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Parameter eine (maximale) Fläche sein bzw. umfassen, die oberhalb bzw. unterhalb dieser Referenzkurve liegende Messwerte mit der Referenzkurve einschließen. Wenn ein vorgegebener Wert (z.B. Grenzwert) für den Parameter, d.h. für die (maximale) Fläche überschritten wird, kann ein Fehler festgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Parameter eine Fläche unterhalb der Messwerte bzw. ein Integral der Messwerte während eines Laserbearbeitungsprozesses sein bzw. umfassen. Wenn ein vorgegebener Wert (z.B. Grenzwert) für den Parameter, d.h. für die Fläche bzw. das Integral, über- oder unterschritten wird, kann ein Fehler bzw. kein Fehler festgestellt werden. Die Fläche bzw. das Integral kann als Integral des zeitlichen Verlaufs der Messwerte bzw. des Messsignals verstanden werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Parameter eine Ausreißerhäufigkeit sein bzw. umfassen, d.h. eine Häufigkeit bzw. Anzahl der Messwerte, die oberhalb bzw. unterhalb der Referenzkurve liegen. Wenn ein vorgegebener Wert (z.B. Grenzwert) für den Parameter, d.h. für die Ausreißerhäufig- keit überschritten wird, kann ein Fehler festgestellt werden. Die Ausreißerhäufigkeit kann als Anzahl oder Zeitraum von Messwerten oberhalb der oberen Referenzkurve und unterhalb der unteren Referenzkurve verstanden werden. Die Ausreißerhäufigkeit kann ein absoluter oder relativer Wert sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Parameter eine quadratische Abweichung von einer vorgegebenen Referenzkurve (z.B. einer Mittelwert-Referenzkurve) sein bzw. umfassen. Wenn ein vorgegebener Wert (z.B. Grenzwert) für den Parameter, d.h. für die quadratische Abweichung, überschritten wird, kann ein Fehler festgestellt werden. Zur Bestimmung der quadratischen Abweichung kann eine Abweichung eines Messwerts bzw. Messsignals von der Referenzkurve quadriert werden. For example, at least one reference curve for the set process level can be specified for the measured values of the measured variable. In particular, an upper and a lower reference curve can be specified, and/or a mean value reference curve. The parameter can be or include a (maximum) amplitude with which the measured values exceed or fall below this reference curve. If a specified value (e.g. limit value) for the parameter, i.e. for the (maximum) amplitude, is exceeded, an error can be detected. Alternatively or additionally, the parameter can be or include a (maximum) area that includes measured values above or below this reference curve with the reference curve. If a specified value (e.g. limit value) for the parameter, i.e. for the (maximum) area is exceeded, an error can be detected. Alternatively or additionally, the parameter can be or include an area below the measured values or an integral of the measured values during a laser processing process. If a specified value (eg limit) for the parameter, ie for the area or the integral, is exceeded or not reached, an error or no error can be determined. The area or the integral can be understood as the integral of the temporal course of the measured values or the measurement signal. Alternatively or additionally, the parameter can be or include an outlier frequency, ie a Frequency or number of measured values that are above or below the reference curve. If a specified value (e.g. limit value) for the parameter, ie for the outlier frequency, is exceeded, an error can be detected. The outlier frequency can be understood as the number or period of measured values above the upper reference curve and below the lower reference curve. The outlier frequency can be an absolute or relative value. Alternatively or additionally, the parameter can be or include a quadratic deviation from a specified reference curve (e.g. a mean reference curve). If a specified value (e.g. limit value) for the parameter, ie for the quadratic deviation, is exceeded, an error can be detected. To determine the quadratic deviation, a deviation of a measured value or measurement signal from the reference curve can be squared.

Wenn ein Fehler erkannt wird, kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden, insbesondere an einen Nutzer. Die Fehlermeldung kann ein optisches oder akustisches Signal sein. Insbesondere kann die Fehlermeldung eine graphische Darstellung auf einem Display des Laserbearbeitungssystems sein. Auf Grundlage der Fehlermeldung kann der Nutzer den Laserbearbeitungsprozess verändern. Alternativ oder zusätzlich kann der Laserbearbeitungsprozess verändert werden, wenn ein Fehler erkannt wird. Beispielsweise kann der Laserbearbeitungsprozess unterbrochen oder abgeschaltet werden. Ebenso kann der Laserbearbeitungsprozess gesteuert oder geregelt werden, insbesondere auf Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs der Messwerte mit den Wertebereichen. If an error is detected, an error message can be output, in particular to a user. The error message can be a visual or acoustic signal. In particular, the error message can be a graphical representation on a display of the laser processing system. Based on the error message, the user can change the laser processing process. Alternatively or additionally, the laser processing process can be changed if an error is detected. For example, the laser processing process can be interrupted or switched off. Likewise, the laser processing process can be controlled or regulated, in particular based on the result of the comparison of the measured values with the value ranges.

Jeder der Wertebereiche kann durch festgelegte Grenzwerte definiert sein. Insbesondere kann jeder der Wertebereiche durch zwei Kurven definiert sein. Each of the value ranges can be defined by specified limit values. In particular, each of the value ranges can be defined by two curves.

Für jeden der Wertebereiche kann zumindest ein Grenzwert festgelegt sein. Insbesondere können zumindest zwei Grenzwerte für jeden der Wertebereiche festgelegt sein. Ein erster Grenzwert kann ein oberer Grenzwert sein und der zweite Grenzwert kann ein unterer Grenzwert sein. Zwischen dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert kann der Wertebereich festgelegt sein. Jeder der Grenzwerte kann von einem Nutzer oder Betreiber des Laserbearbeitungssystems oder von einem Hersteller des Laserbearbeitungssystems festgelegt sein oder festgelegt werden. Jeder der Grenzwerte kann automatisiert von dem Laserbearbeitungssystem festgelegt sein oder festgelegt werden. At least one limit value can be specified for each of the value ranges. In particular, at least two limit values can be specified for each of the value ranges. A first limit value can be an upper limit value and the second limit value can be a lower limit value. The value range can be specified between the first limit value and the second limit value. Each of the limit values can be specified or can be specified by a user or operator of the laser processing system or by a manufacturer of the laser processing system. Each The limit values can be set or determined automatically by the laser processing system.

Jeder der Grenzwerte kann ein Verlauf oder eine Kurve sein. Bevorzugt ist jeder der Grenzwerte eine Hüllkurve (auch als „Referenzkurve“ oder kurz „Referenz“ bezeichnet). Für jeden Wertebereich kann eine obere Hüllkurve und eine untere Hüllkurve festgelegt sein. Zwischen der oberen Hüllkurve und der unteren Hüllkurve kann der Wertebereich festgelegt sein. Der Wertebereich kann einen Mittelwert aufweisen, beispielsweise eine Mittelwertkurve. Each of the limit values can be a progression or a curve. Preferably, each of the limit values is an envelope curve (also referred to as a "reference curve" or "reference" for short). An upper envelope curve and a lower envelope curve can be defined for each value range. The value range can be defined between the upper envelope curve and the lower envelope curve. The value range can have a mean value, for example a mean value curve.

Das Verfahren kann für jede Messgröße umfassen (z.B. in einer Einiemphase): Erfassen, z.B. in einem Erfassungszeitraum oder in einer Einiemphase, von Messwerten der Messgröße; Ermitteln eines Wertebereichs für zumindest ein Prozessniveau oder für jedes der Prozessniveaus basierend auf den Messwerten in dem Erfassungszeitraum. Dadurch können neue bzw. noch unbekannte Prozessniveaus definiert werden. Das Verfahren kann ferner umfassen: Ermitteln von zumindest einem Parameter zur Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses und Zuordnen desselben zu dem entsprechenden Prozessniveau. The method can comprise for each measured variable (e.g. in a recording phase): recording, e.g. in a recording period or in a recording phase, measured values of the measured variable; determining a value range for at least one process level or for each of the process levels based on the measured values in the recording period. This allows new or as yet unknown process levels to be defined. The method can further comprise: determining at least one parameter for monitoring the laser processing process and assigning it to the corresponding process level.

Der Erfassungszeitraum kann als Einiemphase bezeichnet werden, oder in einer Einiemphase enthalten sein. Der Erfassungszeitraum des Laserbearbeitungsprozesses kann jeder beliebige unterbrochene oder nicht-unterbrochene Zeitraum sein. Insbesondere ist der Erfassungszeitraum ein nicht-unterbrochener oder kontinuierlicher Zeitraum. Dabei kann der Erfassungszeitraum ein Teil eines längeren oder größeren Erfassungszeitraums sein. Der Erfassungszeitraum ist bevorzugt länger als 1 h, bevorzugt länger als 4 h, bevorzugter länger als 12 h, bevorzugter zumindest 24 h. Der Erfassungszeitraum kann länger als der Überwachungszeitraum sein. The recording period can be referred to as a recording phase or can be included in a recording phase. The recording period of the laser processing process can be any interrupted or uninterrupted period. In particular, the recording period is an uninterrupted or continuous period. The recording period can be part of a longer or larger recording period. The recording period is preferably longer than 1 hour, preferably longer than 4 hours, more preferably longer than 12 hours, more preferably at least 24 hours. The recording period can be longer than the monitoring period.

In dem Erfassungszeitraum kann ein Laserbearbeitungsprozesses durchgeführt werden. Bevorzugt wird in dem Erfassungszeitraum der gleiche Laserbearbeitungsprozess durchgeführt wie in dem Überwachungszeitraum. Der Laserbearbeitungsprozess in dem Überwachungszeitraum kann ein Teil oder Abschnitt des Laserbearbeitungsprozesses in dem Erfassungszeitraum sein. A laser processing process can be carried out in the detection period. Preferably, the same laser processing process is carried out in the detection period as in the monitoring period. The laser processing process in the monitoring period can be a part or section of the laser processing process in the detection period.

In dem Erfassungszeitraum können Messwerte derselben Messgröße erfasst werden, wie in dem Überwachungszeitraum. Insbesondere wird derselben Sensor oder dieselbe Sensoreinheit zur Erfassung von Messwerten in dem Erfassungszeitraum wie in dem Überwachungszeitraum verwendet. In the recording period, measured values of the same measurand can be recorded as in the monitoring period. In particular, the same sensor or the same sensor unit is used for Collection of measured values in the collection period as used in the monitoring period.

In dem Erfassungszeitraum können Messwerte der Messgröße zu mehr als einem Prozessniveau, insbesondere zu einer Vielzahl von Prozessniveaus, erfasst werden. Basierend auf den Messwerten in dem Erfassungszeitraum können mehrere Wertebereiche verschiedener Prozessniveaus ermittelt werden. Je ein Wertebereich kann je einem Prozessniveau zugeordnet werden oder damit verknüpft werden. In the recording period, measured values of the measured variable can be recorded for more than one process level, in particular for a large number of process levels. Based on the measured values in the recording period, several value ranges for different process levels can be determined. One value range can be assigned to one process level or linked to it.

Der Erfassungszeitraum und der Überwachungszeitraum können (zeitlich) voneinander beab- standet sein. Der Erfassungszeitraum und der Überwachungszeitraum können nicht gleichzeitig vorliegen. Der Erfassungszeitraum und der Überwachungszeitraum können (zeitlich) nicht überlappen. Der Erfassungszeitraum und der Überwachungszeitraum können aneinander angrenzen. Der Erfassungszeitraum kann zeitlich vor dem Überwachungszeitraum liegen. The recording period and the monitoring period can be spaced apart (in time). The recording period and the monitoring period cannot occur at the same time. The recording period and the monitoring period cannot overlap (in time). The recording period and the monitoring period can be adjacent to each other. The recording period can be before the monitoring period.

Jedem der Prozessniveaus kann ein Parameter zur Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses zugeordnet werden. Die Zuordnung kann manuell oder automatisiert erfolgen. Der Parameter kann für alle Prozessniveaus derselbe sein. In diesem Fall können sich jedoch ein dem Parameter zugeordneter Wert bzw. Wertebereich unterschiedlich sein. Ebenso können die Parameter von zumindest zwei Prozessniveaus unterschiedlich sein. Die Parameter aller Prozessniveaus können unterschiedlich sein. A parameter for monitoring the laser processing process can be assigned to each of the process levels. The assignment can be manual or automated. The parameter can be the same for all process levels. In this case, however, a value or value range assigned to the parameter can be different. Likewise, the parameters of at least two process levels can be different. The parameters of all process levels can be different.

Das Erfassen von Messwerten in dem Erfassungszeitraum kann mehrfach für unterschiedliche Prozessniveaus durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Ermitteln von Wertebereichen mehrfach für unterschiedliche Prozessniveaus durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Zuordnen von zumindest einem Parameter zur Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses zu einem oder jedem der Prozessniveaus mehrfach für unterschiedliche Prozessniveaus durchgeführt werden. The recording of measured values in the recording period can be carried out several times for different process levels. Alternatively or additionally, the determination of value ranges can be carried out several times for different process levels. Alternatively or additionally, the assignment of at least one parameter for monitoring the laser processing process to one or each of the process levels can be carried out several times for different process levels.

Beispielsweise können in dem Erfassungszeitraum Messwerte für ein erstes Prozessniveau erfasst werden und in dem Erfassungszeitraum können Messwerte für ein zweites Prozessniveau erfasst werden. Allgemein können Messwerte für eine Vielzahl von Prozessniveaus erfasst werden. Für Messwerte jedes Prozessniveaus kann ein Wertebereich ermittelt werden, sodass durch Messwerte in einem (kontinuierlichen) Erfassungszeitraum jeweilige Wertebereiche für mehrere Prozessniveaus ermittelt werden können. Jedem Prozessniveau kann ein Parameter zugeordnet werden. Basierend auf dem Parameter kann der Laserbearbeitungsprozess überwacht werden. For example, measured values for a first process level can be recorded in the recording period and measured values for a second process level can be recorded in the recording period. In general, measured values can be recorded for a variety of process levels A value range can be determined for measured values of each process level, so that respective value ranges for several process levels can be determined using measured values in a (continuous) recording period. A parameter can be assigned to each process level. The laser processing process can be monitored based on the parameter.

Das Erfassen von Messwerten in dem Erfassungszeitraum kann vor Inbetriebnahme des Laserbearbeitungssystem durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Ermitteln von Wertebereichen vor Inbetriebnahme des Laserbearbeitungssystems durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Zuordnen von zumindest einem Parameter zur Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses zu einem oder jedem der Prozessniveaus vor Inbetriebnahme des Laserbearbeitungssystems durchgeführt werden. The recording of measured values in the recording period can be carried out before the laser processing system is put into operation. Alternatively or additionally, the determination of value ranges can be carried out before the laser processing system is put into operation. Alternatively or additionally, the assignment of at least one parameter for monitoring the laser processing process to one or each of the process levels can be carried out before the laser processing system is put into operation.

In dem Erfassungszeitraum kann ein vorgegebenes Laserbearbeitungsprogramm durchgeführt werden. In dem Laserbearbeitungsprogramm können Laserbearbeitungsprozesse mit verschiedenen Prozessniveaus durchgeführt werden. Das Laserbearbeitungsprogramm kann zumindest zwei verschiedene Prozessniveaus, bevorzugt zumindest fünf verschieden Prozessniveaus, umfassen. Das Laserbearbeitungsprogramm kann von einem Hersteller des Laserbearbeitungssystems oder von einem Nutzer des Laserbearbeitungssystems festgelegt sein oder festgelegt werden. A predetermined laser processing program can be carried out in the recording period. Laser processing processes with different process levels can be carried out in the laser processing program. The laser processing program can comprise at least two different process levels, preferably at least five different process levels. The laser processing program can be or be determined by a manufacturer of the laser processing system or by a user of the laser processing system.

Ein weiteres Erfassen von Messwerten in einem Erfassungszeitraum kann nach dem Erfassen von Messwerten in einem Überwachungszeitraum durchgeführt werden, z.B. wenn ein unbekanntes Prozessniveau vorliegt. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiteres Ermitteln von Wertebereichen nach dem Erfassen von Messwerten in einem Überwachungszeitraum durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Zuordnen von zumindest einem Parameter zur Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses zu einem oder jedem der Prozessniveaus nach dem Erfassen von Messwerten in einem Überwachungszeitraum durchgeführt werden. Ebenso kann ein weiteres Ermitteln von Wertebereichen nach einem erstmaligen Ermitteln von Wertebereichen durchgeführt werden, wobei bevorzugt zumindest ein Überwachungszeitraum zwischen dem weiteren Ermitteln von Wertebereichen und dem erstmaligen Ermitteln von Wertebereichen liegt. Mit anderen Worten kann nach einer Überwachungsphase wieder in eine Einstellphase gewechselt werden. A further recording of measured values in a recording period can be carried out after the recording of measured values in a monitoring period, e.g. if an unknown process level is present. Alternatively or additionally, a further determination of value ranges can be carried out after the recording of measured values in a monitoring period. Alternatively or additionally, the assignment of at least one parameter for monitoring the laser processing process to one or each of the process levels can be carried out after the recording of measured values in a monitoring period. A further determination of value ranges can also be carried out after a first determination of value ranges, wherein preferably at least one monitoring period between the further determination of value ranges and the first determination of value ranges In other words, after a monitoring phase, you can switch back to an adjustment phase.

Das weitere Erfassen und/oder das weitere Ermitteln von Wertebereichen und/oder das weitere Zuordnen von Parametern kann nach einer Veränderung des Laserbearbeitungssystems und/oder nach einer Veränderung des Laserbearbeitungsprozesses durchgeführt werden. The further recording and/or the further determination of value ranges and/or the further assignment of parameters can be carried out after a change in the laser processing system and/or after a change in the laser processing process.

Die Anzahl von Wertebereichen der Prozessniveaus, insbesondere in einem Speicher des Laserbearbeitungssystems, kann sich durch das weitere Ermitteln von Wertebereichen verändern oder gleichbleiben. Mit anderen Worten, durch das weitere Ermitteln von Wertebereichen können Wertebereiche ermittelt werden, die bereits ermittelte Wertebereiche ergänzen oder bereits ermittelte Wertebereiche können durch weiter ermittelte Wertebereiche ersetzt werden. The number of value ranges of the process levels, in particular in a memory of the laser processing system, can change or remain the same through the further determination of value ranges. In other words, through the further determination of value ranges, value ranges can be determined that supplement value ranges already determined or value ranges already determined can be replaced by further determined value ranges.

Allgemein kann die Anzahl von betrachteten Wertebereichen, d.h. die Anzahl von Wertebereichen, mit denen Messwerte verglichen werden, veränderlich sein. Die Anzahl kann erhöht oder reduziert werden. Die Veränderung der Anzahl von betrachteten Wertebereichen kann automatisiert erfolgen, insbesondere basierend auf einer Fehlererkennungsquote. In general, the number of value ranges considered, i.e. the number of value ranges with which measured values are compared, can be variable. The number can be increased or reduced. The change in the number of value ranges considered can be automated, in particular based on an error detection rate.

Die Veränderung des Laserbearbeitungsprozesses kann eine Veränderung einer Komponente des Laserbearbeitungssystems umfassen. Beispielsweise kann eine Komponente (z.B. eine Linse oder ein Schutzglas) des Laserbearbeitungssystems ausgetauscht werden. Dadurch kann sich der Laserbearbeitungsprozess leicht verändern, sodass eine Aktualisierung oder Ergänzung von Wertebereichen für Prozessniveaus sinnvoll ist. Die Veränderung des Laserbearbeitungsprozesses kann ebenso auf einer Alterung oder ein Verschleiß einer Komponente des Laserbearbeitungssystems beruhen. Die Veränderung des Laserbearbeitungsprozesses kann durch einen Chargenwechsel eines Bauteils verursacht sein. The change in the laser processing process can include a change in a component of the laser processing system. For example, a component (e.g. a lens or protective glass) of the laser processing system can be replaced. This can change the laser processing process slightly, so that updating or adding value ranges for process levels is useful. The change in the laser processing process can also be due to aging or wear of a component of the laser processing system. The change in the laser processing process can be caused by a batch change of a component.

Das weitere Erfassen und/oder das weitere Ermitteln von Wertebereichen und/oder das Zuordnen von Parametern kann durch einen Nutzer initiiert werden oder automatisiert erfolgen, beispielsweise automatisiert nach einem Wechsel einer Komponente des Laserbearbeitungssystems. Die Wertebereiche und/oder die Parameter der Prozessniveaus können durch ein oder mehrere statistische Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann hierfür eine Box -Plot-Analyse oder eine Häufigkeitsverteilung durchgeführt werden. Andere, an sich bekannte, statistische Verfahren sind möglich. Die Wertebereich können basierend auf den erfassten Messwerten für die Messgröße in dem Erfassungszeitraum unter Verwendung des einen oder mehreren statistischen Verfahrens durchgeführt werden. The further recording and/or further determination of value ranges and/or the assignment of parameters can be initiated by a user or can be carried out automatically, for example automatically after a component of the laser processing system has been changed. The value ranges and/or the parameters of the process levels can be determined using one or more statistical methods. For example, a box plot analysis or a frequency distribution can be carried out for this purpose. Other statistical methods known per se are possible. The value ranges can be determined based on the recorded measured values for the measured variable in the recording period using one or more statistical methods.

Beispielsweise kann basierend auf Messwerten in dem Erfassungszeitraum eine Mittelwertkurve bestimmt werden. Für die Mittelwertkurve können Verläufe als Grenzwerte bestimmt werden. Die Verläufe können Hüllkurven sein. Die Hüllkurven können eine obere Hüllkurve und eine untere Hüllkurve umfassen, wobei die Mittelwertkurve zwischen der oberen Hüllkurve und der unteren Hüllkurve liegt. Die Mittelwertkurve und/oder die Hüllkurven können mithilfe eines statistischen Verfahrens, z.B. einer Box -Plot- Analyse, bestimmt werden. Die Mittelwertkurve kann Mittelwerte und/oder Median-Werte der für die Messgröße während des Erfassungszeitraums erfassten Messwerte umfassen. In dem Erfassungszeitraum kann der jeweilige Grenzwert basierend auf der für die Messgröße bestimmten Mittelwertkurve und/oder auf den für die Messgröße bestimmten Hüllkurven festgelegt werden. Die obere Hüllkurve kann insbesondere so festgelegt werden, dass sie einen vorgegebenen ersten Abstand zur Mittelwertkurve aufweist, und die untere Hüllkurve kann so festgelegt werden, dass sie einen vorgegebenen zweiten Abstand zur Mittelwertkurve aufweist. Der erste Abstand und der zweite Abstand können betragsmäßig gleich oder unterschiedlich sein. Durch die Hüllkurven kann ein jeweiliger Wertebereich eines Prozessniveaus festgelegt sein. For example, a mean curve can be determined based on measured values in the recording period. For the mean curve, curves can be determined as limit values. The curves can be envelope curves. The envelope curves can comprise an upper envelope curve and a lower envelope curve, with the mean curve lying between the upper envelope curve and the lower envelope curve. The mean curve and/or the envelope curves can be determined using a statistical method, e.g. a box plot analysis. The mean curve can comprise mean values and/or median values of the measured values recorded for the measured variable during the recording period. In the recording period, the respective limit value can be set based on the mean curve determined for the measured variable and/or on the envelope curves determined for the measured variable. The upper envelope curve can in particular be set such that it has a predetermined first distance from the mean curve, and the lower envelope curve can be set such that it has a predetermined second distance from the mean curve. The first distance and the second distance can be equal or different in terms of amount. The envelope curves can be used to define a respective value range of a process level.

Vor dem Vergleichen der Messwerte mit den Wertebereichen der Prozessniveaus kann eine Auswahl der Prozessniveaus getroffen werden. Die Messwerte können mit den Wertebereichen der ausgewählten Prozessniveaus verglichen werden. Before comparing the measured values with the value ranges of the process levels, a selection of the process levels can be made. The measured values can be compared with the value ranges of the selected process levels.

Die Auswahl kann auf zumindest einer der folgenden Informationen basieren: eine Information über das Laserbearbeitungssystem, eine Information über den Laserbearbeitungsprozess, eine Information über die Temperatur des Laserbearbeitungssystems, eine Information über die Betriebszeit des Laserbearbeitungssystems, eine Information über den Druck in und/oder außerhalb des Laserbearbeitungssystems, eine Information über einen Nutzer des Laserbearbeitungssystems, eine Information über eine Alterung und/oder einen Verschleiß zumindest einer Komponente des Laserbearbeitungssystems, eine Bauteiltoleranz einer oder mehrerer Komponenten des Laserbearbeitungssystems, einer Charge von in dem Laserbearbeitungsprozess zu bearbeitenden Werkstücken und/oder einer Scanfeldposition. The selection may be based on at least one of the following information: information about the laser processing system, information about the laser processing process, information about the temperature of the laser processing system, information about the operating time of the laser processing system, information about the pressure in and/or outside the laser processing system, information about a user of the Laser processing system, information about aging and/or wear of at least one component of the laser processing system, a component tolerance of one or more components of the laser processing system, a batch of workpieces to be processed in the laser processing process and/or a scan field position.

Die Auswahl kann auf Grundlage einer Nutzereingabe erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswahl automatisiert auf Grundlage einer Information des Laserbearbeitungssystems und/oder des Laserbearbeitungsprozesses erfolgen. Beispielsweise kann dem Laserbearbeitungssystem die aktuelle Betriebsdauer bekannt sein und diese Information kann für die Auswahl verwendet werden. Durch die Auswahl kann die Anzahl von Prozessniveaus bzw. Wertebereichen reduziert werden, mit denen Messwerte des Überwachungszeitraums verglichen werden. The selection can be made based on user input. Alternatively or additionally, the selection can be made automatically based on information from the laser processing system and/or the laser processing process. For example, the laser processing system can know the current operating time and this information can be used for the selection. The selection can reduce the number of process levels or value ranges with which measured values from the monitoring period are compared.

Bevorzugt wird der Vergleich von Messwerten des Überwachungszeitraums nur mit solchen Wertebereichen durchgeführt, die ausgewählt wurden bzw. die durch die Auswahl zur Verfügung stehen. Nicht-ausgewählte Wertebereiche werden bevorzugt nicht für den Vergleich von Messwerten des Überwachungszeitraums mit Wertebereichen verwendet. Preferably, the comparison of measured values from the monitoring period is only carried out with those value ranges that have been selected or that are available through the selection. Non-selected value ranges are preferably not used for the comparison of measured values from the monitoring period with value ranges.

Allgemein kann ein Prozessniveau auf zumindest einer der folgenden Informationen basieren: eine Information über das Laserbearbeitungssystem, eine Information über den Laserbearbeitungsprozess, eine Information über die Temperatur des Laserbearbeitungssystems, eine Information über die Betriebszeit des Laserbearbeitungssystems, eine Information über den Druck in und/oder außerhalb des Laserbearbeitungssystems, eine Information über einen Nutzer des Laserbearbeitungssystems, eine Information über eine Alterung und/oder einen Verschleiß zumindest einer Komponente des Laserbearbeitungssystems, eine Bauteiltoleranz einer oder mehrerer Komponenten des Laserbearbeitungssystems, einer Charge von in dem Laserbearbeitungsprozess zu bearbeitenden Werkstücken und/oder einer Scanfeldposition. In general, a process level can be based on at least one of the following information: information about the laser processing system, information about the laser processing process, information about the temperature of the laser processing system, information about the operating time of the laser processing system, information about the pressure in and/or outside the laser processing system, information about a user of the laser processing system, information about aging and/or wear of at least one component of the laser processing system, a component tolerance of one or more components of the laser processing system, a batch of workpieces to be processed in the laser processing process and/or a scan field position.

Verschiedene Prozessniveaus können sich in zumindest einer Eigenschaft oder einer Konfiguration des Laserbearbeitungssystems und/oder Laserbearbeitungsprozesses unterscheiden. Different process levels may differ in at least one characteristic or configuration of the laser processing system and/or laser processing process.

Die Messgröße kann zumindest eine der folgenden sein: eine Temperatur, eine Temperaturstrah- lung und eine Intensität von zumindest einer Prozessemission, insbesondere einer optischen Prozessemission. Die Prozessemission kann von einem Werkstück reflektiertes Laserlicht, durch den Laserbearbeitungsprozess erzeugte Plasmastrahlung, durch den Laserbearbeitungsprozess erzeugtes Licht im sichtbaren Spektralbereich und/oder durch den Laserbearbeitungsprozess erzeugtes Licht im infraroten Spektralbereich umfassen. The measured variable can be at least one of the following: a temperature, a thermal radiation and an intensity of at least one process emission, in particular an optical Process emission. The process emission can include laser light reflected from a workpiece, plasma radiation generated by the laser processing process, light in the visible spectral range generated by the laser processing process, and/or light in the infrared spectral range generated by the laser processing process.

Die Messgröße kann durch eine Sensoreinheit oder einen Sensor erfasst werden. Der Sensor oder die Sensoreinheit kann mindestens eine, insbesondere mehrere Photodioden umfassen, die für verschiedene Wellenlängenbereiche empfindlich sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor oder die Sensoreinheit zumindest eine Zwei-Zonen-Photodiode umfassen, die eingerichtet ist, zwei verschiedene Wellenlängenbereiche separat zu erfassen. The measured variable can be detected by a sensor unit or a sensor. The sensor or the sensor unit can comprise at least one, in particular several photodiodes that are sensitive to different wavelength ranges. Alternatively or additionally, the sensor or the sensor unit can comprise at least one two-zone photodiode that is designed to detect two different wavelength ranges separately.

Der Sensor oder die Sensoreinheit kann eine erste Photodiode aufweisen, die eingerichtet ist, in mindestens einem ersten vorbestimmten Wellenlängenbereich, insbesondere im sichtbaren Wellenlängenbereich, Prozessstrahlung zu erfassen. Die Sensoreinheit kann darüber hinaus eine zweite Photodiode aufweisen, die eingerichtet ist, in mindestens einem zweiten vorbestimmten Wellenlängenbereich, insbesondere im ultravioletten Wellenlängenbereich, Prozessstrahlung zu erfassen. Bevorzugt kann die Sensoreinheit eine dritte Photodiode aufweisen, die eingerichtet ist, in mindestens einem dritten vorbestimmten Wellenlängenbereich, insbesondere im infraroten Wellenlängenbereich, Prozessstrahlung zu erfassen. Vorzugsweise überschneiden bzw. überlappen sich der erste, der zweite und der dritte Wellenlängenbereich jeweils nicht oder zumindest nicht vollständig. The sensor or the sensor unit can have a first photodiode that is set up to detect process radiation in at least a first predetermined wavelength range, in particular in the visible wavelength range. The sensor unit can also have a second photodiode that is set up to detect process radiation in at least a second predetermined wavelength range, in particular in the ultraviolet wavelength range. The sensor unit can preferably have a third photodiode that is set up to detect process radiation in at least a third predetermined wavelength range, in particular in the infrared wavelength range. The first, second and third wavelength ranges preferably do not intersect or overlap, or at least not completely.

Die unterschiedlichen Photodioden können eingerichtet sein, unterschiedliche Arten bzw. Wellenlängenbereich der Prozessstrahlung zu erfassen, wie beispielsweise eine thermische Strahlung, einen Rückreflex des Bearbeitungslaserstrahls, ein Streulicht oder eine Plasmastrahlung. Dabei kann eine thermische Strahlung bzw. Temperaturstrahlung im Wellenlängenbereich von infraroter und/oder nahinfraroter Strahlung liegen, wohingegen eine Plasmastrahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich liegen kann. Die Verwendung von mehreren Photodioden, also von mindestens zwei Photodioden, die Prozessstrahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen erfassen können, hat den Vorteil, dass unterschiedliche Anteile der Prozessstrahlung separat erfasst und bewertet werden können. Beispielsweise kann sich ein Bearbeitungsfehler vor allem in der Temperaturstrahlung widerspiegeln, ein anderer Bearbeitungsfehler hingegen kann am besten im Signal der Plasmastrahlung festgestellt werden. Dies erlaubt, den Laserbearbeitungsprozess in einem weiten Bereich des Spektrums und für verschiedene Fehlbearbeitungen bzw. Artefakte zu überwachen, und führt daher zu einer besonders umfassenden und zuverlässigen Überwachung von Laserbearbeitungsprozessen. The different photodiodes can be set up to detect different types or wavelength ranges of process radiation, such as thermal radiation, a back reflection of the processing laser beam, scattered light or plasma radiation. Thermal radiation or temperature radiation can be in the wavelength range of infrared and/or near-infrared radiation, whereas plasma radiation can be in the visible wavelength range. The use of several photodiodes, i.e. at least two photodiodes that can detect process radiation in different wavelength ranges, has the advantage that different parts of the process radiation can be detected and evaluated separately. For example, a processing error can be reflected primarily in the temperature radiation, while another processing error can be reflected in the best detected in the plasma radiation signal. This allows the laser processing process to be monitored across a wide range of the spectrum and for various processing errors or artifacts, and therefore leads to particularly comprehensive and reliable monitoring of laser processing processes.

Für jede Messgröße bzw. für jeden Sensor bzw. für jede der Photodioden kann ein eigener Wertebereich pro Prozessniveau vorliegen. For each measured variable or for each sensor or for each of the photodiodes, there can be a separate value range per process level.

Der Laserbearbeitungsprozess kann ein Laserschweißprozess, ein Laserauftragsschweißprozess, ein Laserschneidprozess, ein Lasergravierprozess oder ein Laserhärtprozess sein oder einen solchen umfassen. The laser processing process may be or include a laser welding process, a laser cladding process, a laser cutting process, a laser engraving process, or a laser hardening process.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen Short description of the drawings

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren im Detail beschrieben. The invention is described in detail below with reference to figures.

Figs, la und 1b zeigen jeweils ein Laserbearbeitungssystem 400; Figs. 1a and 1b each show a laser processing system 400;

Fig. 2 zeigt Messwerte für unterschiedliche Prozessniveaus 601, 602, 603, 604; Fig. 2 shows measured values for different process levels 601, 602, 603, 604;

Fig. 3 zeigt Messwerte 501, 502, 503 für unterschiedliche Prozessniveaus 601, 602, 603;Fig. 3 shows measured values 501, 502, 503 for different process levels 601, 602, 603;

Fig. 4 zeigt Wertebereiche 701, 702, 703 für unterschiedliche Prozessniveaus 601, 602, 603; und Fig. 4 shows value ranges 701, 702, 703 for different process levels 601, 602, 603; and

Figs. 5 und 6 zeigen Messwerte 801, 802, 803 in unterschiedlichen Überwachungszeiträu- men tU. Figs. 5 and 6 show measured values 801, 802, 803 in different monitoring periods tU.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings

Das in Figs, la und 1b gezeigte Laserbearbeitungssystem 400 umfasst einen Laserbearbeitungskopf 100 und eine Steuervorrichtung 300. Das Laserbearbeitungssystem 500 kann eine Laserquelle 200 umfassen. The laser processing system 400 shown in Figs. 1a and 1b includes a laser processing head 100 and a controller 300. The laser processing system 500 may include a laser source 200.

Die Laserquelle 200 kann einen Bearbeitungslaserstrahl L (Laserstrahl) erzeugen. Die Laserquelle 200 kann als Single-Mode-Laser, als Festkörperlaser oder als Faserlaser ausgebildet sein. Der von der Laserquelle 200 erzeugte Bearbeitungslaserstrahl L kann über eine Lichtleitfaser von der Laserquelle 200 zu dem Laserbearbeitungskopf 100 übertragen werden. Über einen Faserkoppler 140 kann der Bearbeitungslaserstrahl L in den Laserbearbeitungskopf 100 eingekoppelt werden. Der Faserkoppler 140 kann an einem Gehäuse 110 des Laserbearbeitungskopfes 100 angeordnet sein. The laser source 200 can generate a processing laser beam L (laser beam). The laser source 200 can be designed as a single-mode laser, as a solid-state laser or as a fiber laser. The processing laser beam L generated by the laser source 200 can be transmitted from the laser source 200 to the laser processing head 100 via an optical fiber. The processing laser beam L can be coupled into the laser processing head 100 via a fiber coupler 140. The fiber coupler 140 can be arranged on a housing 110 of the laser processing head 100.

Der Laserbearbeitungskopf 100 kann eine Kollimationsoptik 121 (Kollimieroptik) umfassen. Die Kollimationsoptik 121 kann in dem Laserbearbeitungskopf 100 so angeordnet und ausgebildet sein, dass der divergent in den Laserbearbeitungskopf 100 eintretende Bearbeitungslaserstrahl L kollimiert wird. Die Kollimationsoptik 121 kann in dem Gehäuse 110 des Laserbearbeitungskopfes 100 angeordnet sein. The laser processing head 100 can comprise a collimation optics 121 (collimating optics). The collimation optics 121 can be arranged and designed in the laser processing head 100 such that the processing laser beam L entering the laser processing head 100 divergently is collimated. The collimation optics 121 can be arranged in the housing 110 of the laser processing head 100.

Die Kollimationsoptik 121 kann zumindest eine Linse oder zwei oder mehr Linsen umfassen. Ein Abstand zwischen den zwei oder mehr Linsen kann einstellbar sein, insbesondere durch einen Elektromotor. Die Kollimationsoptik 121 kann eine optische Achse definieren. The collimation optics 121 can comprise at least one lens or two or more lenses. A distance between the two or more lenses can be adjustable, in particular by an electric motor. The collimation optics 121 can define an optical axis.

Der Laserbearbeitungskopf 100 kann zumindest eine Blende 125 umfassen. Die Blende 125 kann zwischen dem Faserkoppler 140 und der Kollimationsoptik 121 angeordnet sein. Durch die Blende 125 kann der Bearbeitungslaserstrahl L geformt werden, sodass dieser mit einem definierten Durchmesser auf die Kollimationsoptik 121 trifft. The laser processing head 100 can comprise at least one aperture 125. The aperture 125 can be arranged between the fiber coupler 140 and the collimation optics 121. The aperture 125 can shape the processing laser beam L so that it hits the collimation optics 121 with a defined diameter.

Ferner kann der Laserbearbeitungskopf 100 eine Fokussieroptik 122 umfassen. Die Fokussieroptik 122 kann in dem Laserbearbeitungskopf 100 so angeordnet und ausgebildet sein, dass der kollimierte Bearbeitungslaserstrahl L fokussiert wird. Die Fokussieroptik 122 kann in dem Gehäuse 110 des Laserbearbeitungskopfes 100 angeordnet sein. Furthermore, the laser processing head 100 can comprise a focusing optics 122. The focusing optics 122 can be arranged and designed in the laser processing head 100 such that the collimated processing laser beam L is focused. The focusing optics 122 can be arranged in the housing 110 of the laser processing head 100.

Die Fokussieroptik 122 kann zumindest eine Linse oder zwei oder mehr Linsen umfassen. Ein Abstand zwischen den zwei oder mehr Linsen kann einstellbar sein, insbesondere durch einen Elektromotor. Durch die Fokussieroptik 122 kann eine optische Achse definiert werden. Die Fokussieroptik 131 kann ein F-Theta Objektiv sein. Das F-Theta Objektiv kann telezentrisch angeordnet sein. Der fokussierte Bearbeitungslaserstrahl L kann aus dem Laserbearbeitungskopf 100 ausgestrahlt werden und auf ein Werkstück W eingestrahlt werden, um das Werkstück W zu bearbeiten. Bevorzugt umfasst das Gehäuse 110 eine Düse 171, aus der der Bearbeitungslaserstrahl L ausgestrahlt wird. The focusing optics 122 can comprise at least one lens or two or more lenses. A distance between the two or more lenses can be adjustable, in particular by an electric motor. An optical axis can be defined by the focusing optics 122. The focusing optics 131 can be an F-Theta lens. The F-Theta lens can be arranged telecentrically. The focused processing laser beam L can be emitted from the laser processing head 100 and irradiated onto a workpiece W to process the workpiece W. Preferably, the housing 110 includes a nozzle 171 from which the processing laser beam L is emitted.

Beispielsweise kann das Werkstück W geschweißt werden. Dabei können zwei Werkstücke W miteinander verschweißt werden oder ein Bauteil kann mit dem Werkstück W verschweißt werden. Ebenso kann das Werkstück W geschnitten, graviert oder gehärtet werden. For example, the workpiece W can be welded. Two workpieces W can be welded together or a component can be welded to the workpiece W. The workpiece W can also be cut, engraved or hardened.

Der Laserbearbeitungskopf 100 kann ein Laserstrahlschweißkopf, ein Laserstrahlschneidkopf, ein Laserstrahlgravierkopf, ein Laserstrahlhärtkopf oder ein Laserauftragsschweißkopf sein. The laser processing head 100 may be a laser beam welding head, a laser beam cutting head, a laser beam engraving head, a laser beam hardening head, or a laser cladding head.

Der Laserbearbeitungskopf 100 kann zumindest ein Schutzglas 123 umfassen. Das Schutzglas 123 kann an einem Ende des Gehäuses 110 angeordnet sein. Insbesondere ist das Schutzglas 123 austauschbar. Durch das Schutzglas 123 kann ein Innenraum des Laserbearbeitungskopfes 100 gegen Verunreinigungen, Partikel, Rauch, Schmauch, Spritzer, etc. geschützt werden. Durch das Schutzglas 123 kann der Bearbeitungslaserstrahl L aus dem Laserbearbeitungskopf 100 austreten, um insbesondere auf das Werkstück W eingestrahlt zu werden. The laser processing head 100 can comprise at least one protective glass 123. The protective glass 123 can be arranged at one end of the housing 110. In particular, the protective glass 123 is replaceable. The protective glass 123 can protect an interior of the laser processing head 100 against contamination, particles, smoke, smoke, splashes, etc. The processing laser beam L can exit the laser processing head 100 through the protective glass 123 in order to be irradiated onto the workpiece W in particular.

Weiterhin kann der Laserbearbeitungskopf 100 eine Linse, ein transmissives Element, ein reflek- tives Element, ein Strahlungsformungselement, ein Strahlteiler und/oder einen optischen Keil umfassen. Furthermore, the laser processing head 100 can comprise a lens, a transmissive element, a reflective element, a beam shaping element, a beam splitter and/or an optical wedge.

Durch optische Elemente des Laserbearbeitungskopfes 100 kann ein optischer Pfad für den Bearbeitungslaserstrahl L durch den Laserbearbeitungskopf 100 festgelegt sein. By means of optical elements of the laser processing head 100, an optical path for the processing laser beam L through the laser processing head 100 can be defined.

Der Laserbearbeitungskopf 100 kann eine Sensoreinheit 130 (auch kurz als „Sensor“ bezeichnet) umfassen. Die Sensoreinheit 130 kann eingerichtet sein, Messwerte einer Messgröße zu erfassen, insbesondere einer Messgröße des Laserbearbeitungsprozesses und/oder des Laserbearbeitungssystems 400. Die Sensoreinheit 130 kann zumindest teilweise, insbesondere vollständig, innerhalb des Gehäuses 110 des Laserbearbeitungskopfes 100 angeordnet sein. Eine solche Konfiguration ist in Fig. la dargestellt. Die Sensoreinheit 130 kann einen Temperatursensor umfassen und eingerichtet sein, eine Temperatur zu erfassen, insbesondere eine Temperatur einer Komponente des Laserbearbeitungssystems und/oder eine Temperatur des Laserbearbeitungsprozesses zu erfassen. Alternativ kann die Sensoreinheit 130 einen Strahlungssensor bzw. eine Photodiode zur Erfassung von Streustrahlung und/oder Prozessemissionen umfassen. The laser processing head 100 can comprise a sensor unit 130 (also referred to as “sensor” for short). The sensor unit 130 can be configured to record measured values of a measured variable, in particular a measured variable of the laser processing process and/or the laser processing system 400. The sensor unit 130 can be arranged at least partially, in particular completely, within the housing 110 of the laser processing head 100. Such a configuration is shown in Fig. 1a. The sensor unit 130 can comprise a temperature sensor and be configured to detect a temperature, in particular a temperature of a component of the laser processing system and/or a temperature of the laser processing process. Alternatively, the sensor unit 130 can comprise a radiation sensor or a photodiode for detecting scattered radiation and/or process emissions.

Die Sensoreinheit 130 kann zumindest teilweise, insbesondere vollständig, außerhalb des Gehäuses 110 des Laserbearbeitungskopfes 100 angeordnet sein. Eine solche Sensoreinheit 130 ist in Fig. 1b dargestellt. Insbesondere ist die Sensoreinheit 130 eingerichtet, eine Prozessemission E, die während des Laserbearbeitungsprozesses entsteht, zu erfassen. Die Prozessemission E ist beispielsweise Plasmastrahlung, durch den Laserbearbeitungsprozess erzeugtes Licht im sichtbaren Spektralbereich und/oder durch den Laserbearbeitungsprozess erzeugtes Licht im infraroten Spektralbereich. Die Prozessemission E kann in den Laserbearbeitungskopf 100 einstrahlen und durch ein optisches Element, beispielsweise durch einen halbdurchlässigen Spiegel E, aus dem Laserbearbeitungskopf 100 ausgekoppelt und in die Sensoreinheit 130 eingekoppelt werden. Die Sensoreinheit 130 kann eine optische Sensoreinheit 130 sein. The sensor unit 130 can be arranged at least partially, in particular completely, outside the housing 110 of the laser processing head 100. Such a sensor unit 130 is shown in Fig. 1b. In particular, the sensor unit 130 is set up to detect a process emission E that arises during the laser processing process. The process emission E is, for example, plasma radiation, light generated by the laser processing process in the visible spectral range and/or light generated by the laser processing process in the infrared spectral range. The process emission E can radiate into the laser processing head 100 and be coupled out of the laser processing head 100 by an optical element, for example by a semi-transparent mirror E, and coupled into the sensor unit 130. The sensor unit 130 can be an optical sensor unit 130.

Die Steuervorrichtung 300 kann den Betrieb des Laserbearbeitungskopfes 100 steuern. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 300 die Laserleistung und/oder die Position und/oder Stellung von zumindest einem optischen Element steuern. The control device 300 can control the operation of the laser processing head 100. In particular, the control device 300 can control the laser power and/or the position and/or attitude of at least one optical element.

Zur Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses, d.h. während einer Überwachungsphase, kann die Steuervorrichtung 300 eingerichtet sein, Messwerte 801, 802, 803 zu erfassen und in Echtzeit automatisch auf vorgegebene bzw. zuvor eingelemte Prozessniveaus zu untersuchen. Hierzu können die Messwerte 801, 802, 803 mit (vorgegebenen) Wertebereichen dieser Prozessniveaus verglichen werden. Liegen die Messwerte 801, 802, 803 in keinem Wertebereich eines der bekannten Prozessniveaus, so kann der Prozess als fehlerhaft markiert werden. Wird ein Prozessniveau erkannt, d.h. liegen die Messwerte 801, 802, 803 in einem Wertebereich eines der bekannten Prozessniveaus, wird dieses Prozessniveau zur Prozessüberwachung eingestellt und der Laserbearbeitungsprozess basierend auf einem oder mehreren diesem Prozessniveau zugeordneten Parametern überwacht. Zur Prozessüberwachung können die Messwerte 801, 802, 803 mit den Parametern zu dem eingestellten Prozessniveau verglichen und eine Prozessbewertung durchgeführt werden. Somit ist ein manuelles Eingreifen und ein manuelles Umschalten auf die zugehörigen Parameter nicht notwendig. To monitor the laser processing process, i.e. during a monitoring phase, the control device 300 can be set up to record measured values 801, 802, 803 and to automatically examine them in real time for predetermined or previously learned process levels. For this purpose, the measured values 801, 802, 803 can be compared with (predetermined) value ranges of these process levels. If the measured values 801, 802, 803 are not in any value range of one of the known process levels, the process can be marked as faulty. If a process level is detected, i.e. if the measured values 801, 802, 803 are in a value range of one of the known process levels, this process level is set for process monitoring and the laser processing process is based on one or more of this process level. assigned parameters. For process monitoring, the measured values 801, 802, 803 can be compared with the parameters for the set process level and a process evaluation can be carried out. Manual intervention and manual switching to the associated parameters is therefore not necessary.

Insbesondere ist die Steuervorrichtung 300 eingerichtet, Messwerte 801, 802, 803 während einer Überwachungsphase bzw. während eines Überwachungszeitraums tU mit Wertebereichen 701, 702, 703 verschiedener Prozessniveaus 601, 602, 603, 604 zu vergleichen. Die Steuervorrichtung 300 ist weiterhin eingerichtet, zu bestimmen, ob die Messwerte 801, 802, 803 in einem der Wertebereiche 701, 702, 703 der Prozessniveaus 601, 602, 603, 604 liegen. Die Steuervorrichtung 300 ist weiterhin eingerichtet, wenn die Messwerte 801, 802, 803 in einem der Wertebereiche 701, 702, 703 der Prozessniveaus 601, 602, 603, 604 liegen, das Prozessniveaus 601, 602, 603, 604 zur Prozessüberwachung einzustellen, in dessen Wertebereich 701, 702, 703 die Messwerte 801, 802, 803 liegen. Auf diese Weise kann die Prozessüberwachung auch für Laserbearbeitungsprozesse mit wechselnden Prozessniveaus durchgeführt werden. In particular, the control device 300 is configured to compare measured values 801, 802, 803 during a monitoring phase or during a monitoring period tU with value ranges 701, 702, 703 of different process levels 601, 602, 603, 604. The control device 300 is further configured to determine whether the measured values 801, 802, 803 are in one of the value ranges 701, 702, 703 of the process levels 601, 602, 603, 604. The control device 300 is further configured, if the measured values 801, 802, 803 are in one of the value ranges 701, 702, 703 of the process levels 601, 602, 603, 604, to set the process level 601, 602, 603, 604 for process monitoring, in whose value range 701, 702, 703 the measured values 801, 802, 803 are. In this way, the process monitoring can also be carried out for laser processing processes with changing process levels.

Fig. 2 zeigt reale Messwerte von Prozessemissionen mit unterschiedlichen Prozessniveaus 601, 602, 603, 604, die von einem optischen Sensor, z.B. einer Photodiode, erfasst wurden. Dabei ist die Intensität des Messsignals gegen die Zeit aufgetragen. Exemplarisch sind vierProzessniveaus 601, 602, 603, 604 für diese Messgröße gezeigt, es können jedoch weniger oder mehr Prozessniveaus betrachtet werden. Die Verläufe der Messwerte von mehreren stabilen, d.h. fehlerfreien, Laserbearbeitungsprozessen wurden übereinander gelegt, um die Prozessniveaus 601, 602, 603, 604 zu verdeutlichen. Die Messwerte liegen in verschiedenen Wertebereichen und entsprechen verschiedenen Prozessniveaus 601, 602, 603, 604. Wie in Fig. 2 ersichtlich, unterscheiden sich die Verläufe der Messwerte erheblich. Die Prozessniveaus können in einer Einiemphase automatisch erkannt und dazugehörige Parameter zur Prozessüberwachung für jedes Prozessniveau statistisch berechnet bzw. ermittelt werden. Fig. 2 shows real measured values of process emissions with different process levels 601, 602, 603, 604, which were recorded by an optical sensor, e.g. a photodiode. The intensity of the measurement signal is plotted against time. Four process levels 601, 602, 603, 604 are shown as examples for this measured variable, but fewer or more process levels can be considered. The courses of the measured values from several stable, i.e. error-free, laser processing processes were superimposed on one another in order to illustrate the process levels 601, 602, 603, 604. The measured values are in different value ranges and correspond to different process levels 601, 602, 603, 604. As can be seen in Fig. 2, the courses of the measured values differ considerably. The process levels can be automatically detected in an initial phase and the associated parameters for process monitoring can be statistically calculated or determined for each process level.

In der Einlernphase können die Prozessniveaus und zumindest ein Parameter zur Prozessüberwachung für jedes Prozessniveau ermittelt werden. Hierbei kann die Prozessüberwachung deaktiviert sein. Wie in Fig. 3 gezeigt, werden Messwerte während eines (nicht-üb erwachten bzw. exemplarischen) Bearbeitungsprozesses aufgezeichnet, eine Prozessbewertung bzw. - Überwachung findet nach außen hin nicht statt. Idealerweise werden alle üblicherweise vorkommenden Prozessniveaus in den Messwerten abgebildet. Anschließend können die aufgenommen bzw. erfassten Messwerte auf unterschiedliche Prozessniveaus (Prozessfenster) untersucht und zu jedem Prozessmiveau ein oder mehrere Parameter zur Prozessüberwachung automatisch nach statistischen Methoden berechnet werden. Danach kann die Prozessüberwachung durch den Bediener aktiviert werden. In the learning phase, the process levels and at least one parameter for process monitoring can be determined for each process level. Process monitoring can be deactivated. As shown in Fig. 3, measured values are recorded during a (non-monitored or exemplary) machining process, a process evaluation or - There is no external monitoring. Ideally, all commonly occurring process levels are represented in the measured values. The recorded or captured measured values can then be examined for different process levels (process windows) and one or more parameters for process monitoring can be automatically calculated for each process level using statistical methods. The process monitoring can then be activated by the operator.

Fig. 3 zeigt schematisch drei Verläufe von Messwerten 501, 502, 503, wobei wiederum die Intensität des Messsignals gegen die Zeit aufgetragen ist. Die Verläufe von Messwerten 501, 502, 503 können Mittelwertkurven oder Median-Wertkurven oder Rohdaten sein. Insbesondere werden die Verläufe der Messwerte 501, 502, 503 durch ein statistisches Verfahren ermittelt. Fig. 3 schematically shows three curves of measured values 501, 502, 503, where the intensity of the measurement signal is again plotted against time. The curves of measured values 501, 502, 503 can be mean value curves or median value curves or raw data. In particular, the curves of measured values 501, 502, 503 are determined by a statistical method.

Die Messwerte 501, 502, 503 sind in einem Erfassungszeitraum tE erfasst worden. Jeder der Verläufe der Messwerte 501, 502, 503 entspricht einem fehlerfreien bzw. stabilen Betrieb eines Laserbearbeitungsprozesses bei unterschiedlichen Prozessniveaus 601, 602, 603. The measured values 501, 502, 503 were recorded in a recording period tE. Each of the courses of the measured values 501, 502, 503 corresponds to an error-free or stable operation of a laser processing process at different process levels 601, 602, 603.

Wie in Fig. 4 dargestellt, kann für jeden der Verläufe von Messwerten 501, 502, 503 eine obere Hüllkurve 511, 521, 531 und eine untere Hüllkurve 512, 522, 532 gebildet werden. Ein Abstand zwischen den Verläufen der Messwerte 501, 502, 503 und den zugehörigen oberen Hüllkurven 511, 521, 531 und unteren Hüllkurven 512, 522, 532 kann ein absoluter oder relativer Wert sein. Der Abstand kann ein festgelegter Wert sein oder durch einen Nutzer ausgewählt werden. Der Abstand zwischen einem Verlauf der Messwerte 501, 502, 503 und einer oberen Hüllkurve 511, 521, 531 und der Abstand zwischen einem Verlauf der Messwerte 501, 502, 503 und einer unteren Hüllkurve 512, 522, 532 kann gleich oder unterschiedlich sein. Der Abstand zwischen einem Verlauf der Messwerte 501, 502, 503 und einer oberen Hüllkurve 511, 521, 531 und/oder einer unteren Hüllkurve 521, 522, 532 kann entlang des jeweiligen Verlaufs konstant oder variierend sein. As shown in Fig. 4, an upper envelope 511, 521, 531 and a lower envelope 512, 522, 532 can be formed for each of the courses of measured values 501, 502, 503. A distance between the courses of the measured values 501, 502, 503 and the associated upper envelopes 511, 521, 531 and lower envelopes 512, 522, 532 can be an absolute or relative value. The distance can be a fixed value or selected by a user. The distance between a course of the measured values 501, 502, 503 and an upper envelope 511, 521, 531 and the distance between a course of the measured values 501, 502, 503 and a lower envelope 512, 522, 532 can be the same or different. The distance between a course of the measured values 501, 502, 503 and an upper envelope 511, 521, 531 and/or a lower envelope 521, 522, 532 can be constant or varying along the respective course.

Durch je eine obere Hüllkurve 511, 521, 531 und untere Hüllkurve 512, 522, 532 kann ein Wertebereich 701, 702, 703 gebildet sein. Je einer der Wertebereiche 701, 702, 703 kann einem Prozessniveau 601, 602, 603 zugeordnet werden oder damit verknüpft sein. Jedem der Prozessniveaus 601, 602, 603 ist zumindest ein Parameter zur Prozessüberwachung zugeordnet. Der Parameter kann zur Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses verwendet werden. Die Parameter der Prozessniveaus 601, 602, 603 können (alle) gleich oder (alle) unterschiedlich sein. Ebenso können die Parameter der Prozessniveaus 601, 602, 603 höchstens teilweise oder zumindest teilweise unterschiedlich sein. Es können unterschiedliche Arten von Parametern oder unterschiedliche Parameterwerte verwendet werden. A value range 701, 702, 703 can be formed by an upper envelope 511, 521, 531 and a lower envelope 512, 522, 532. One of the value ranges 701, 702, 703 can be assigned to a process level 601, 602, 603 or linked to it. Each of the process levels 601, 602, 603 is assigned at least one parameter for process monitoring. The parameter can be used to monitor the laser processing process. The parameters of the process levels 601, 602, 603 can be (all) the same or (all) different. Likewise, the parameters of the process levels 601, 602, 603 can be at most partially or at least partially different. Different types of parameters or different parameter values can be used.

In Figs. 5 und 6 sind zusätzlich zu den Wertebereichen 701, 702, 703 der Prozessniveaus 601, 602, 603 Messwerte 801, 802, 803 in einem jeweiligen Überwachungszeitraum tU dargestellt. In Figs. 5 and 6, in addition to the value ranges 701, 702, 703 of the process levels 601, 602, 603, measured values 801, 802, 803 are shown in a respective monitoring period tU.

In dem Überwachungszeitraum tU werden Messwerte 801, 802, 803 einer Messgröße eines Laserbearbeitungsprozesses erfasst. Die Messgröße ist bevorzugt die gleiche Messgröße, für die die Messwerte 501, 502, 503 in dem Erfassungszeitraum tE erfasst wurden. In the monitoring period tU, measured values 801, 802, 803 of a measured variable of a laser processing process are recorded. The measured variable is preferably the same measured variable for which the measured values 501, 502, 503 were recorded in the recording period tE.

Bevorzugt werden die Messwerte 501, 502, 503 der Messgröße in dem Erfassungszeitraum tE erfasst, bevor Messwerte 801, 802, 803 der Messgröße in dem Überwachungszeitraum tU erfasst werden. Weitere Messwerte 501, 502, 503 in einem Erfassungszeitraum tE können erfasst werden, nachdem Messwerte 801, 802, 803 in zumindest einem Überwachungszeitraum tU erfasst wurden. Mit anderen Worten, zunächst können die Wertebereiche 701, 702, 703 der Prozessniveaus 601, 602, 603 in einer Einiemphase festgelegt werden, beispielsweise im Rahmen eines Test- bzw. Kalibrierlaserbearbeitungsprozesses, aber auch im Rahmen eines realen Laserbearbeitungsprozesses. Weitere Wertebereiche von Prozessniveaus können ergänzt werden oder vorhandene Prozessniveaus können entfernt werden. Insbesondere werden Wertebereich von Prozessniveaus ergänzt oder entfernt, nachdem der Laserbearbeitungsprozess verändert wurde, z.B. durch eine Veränderung einer Einstellung des Laserbearbeitungsprozesses, oder nachdem das Laserbearbeitungssystem verändert wurde, z.B. durch einen Austausch einer Komponente oder eines Bauteils des Laserbearbeitungssystems. Preferably, the measured values 501, 502, 503 of the measured variable are recorded in the recording period tE before measured values 801, 802, 803 of the measured variable are recorded in the monitoring period tU. Further measured values 501, 502, 503 in a recording period tE can be recorded after measured values 801, 802, 803 have been recorded in at least one monitoring period tU. In other words, firstly the value ranges 701, 702, 703 of the process levels 601, 602, 603 can be defined in an incorporation phase, for example as part of a test or calibration laser processing process, but also as part of a real laser processing process. Further value ranges of process levels can be added or existing process levels can be removed. In particular, ranges of process levels are added or removed after the laser processing process has been changed, e.g. by changing a setting of the laser processing process, or after the laser processing system has been changed, e.g. by replacing a component or part of the laser processing system.

Die Messwerte 801, 802, 803 in dem Überwachungszeitraum tU werden mit den Wertebereichen 701, 702, 703 der Prozessniveaus 601, 602, 603 verglichen und es wird bestimmt, ob die Messwerte 801, 802, 803 in einem der Wertebereiche 701, 702, 703 liegen. Wenn die Messwerte 801, 802, 803 in einem der Prozessniveaus liegen, wird das (erkannte) Prozessniveau 601, 602, 603 zur Prozessüberwachung verwendet, in dessen Wertebereich 701, 702, 703 die Messwerte 801, 802, 803 liegen. The measured values 801, 802, 803 in the monitoring period tU are compared with the value ranges 701, 702, 703 of the process levels 601, 602, 603 and it is determined whether the measured values 801, 802, 803 are in one of the value ranges 701, 702, 703. If the measured values 801, 802, 803 are in one of the process levels, the (detected) process level 601, 602, 603 used for process monitoring, in whose value range 701, 702, 703 the measured values 801, 802, 803 lie.

Die Messwerte 801, 802, 803 können mit allen Wertebereichen 701, 702, 703 verglichen werden oder lediglich bzw. höchstens mit einem Teil der Wertebereiche 701, 702, 703. Eine Auswahl der Wertebereiche 701, 702, 703, mit denen die Messwerte 801, 802, 803 verglichen werden, kann durch einen Nutzer erfolgen oder kann basierend auf einer Information über den Laserbearbeitungsprozess und/oder einer Information über das Laserbearbeitungssystems erfolgen. Beispielsweise kann die Betriebszeit des Laserbearbeitungsprozesses bekannt sein. Auf Grundlage der Betriebszeit kann eine Auswahl von Wertebereichen 701, 702, 703 erfolgen, mit denen die Messwerte 801, 802, 803 verglichen werden. The measured values 801, 802, 803 can be compared with all value ranges 701, 702, 703 or only or at most with a part of the value ranges 701, 702, 703. A selection of the value ranges 701, 702, 703 with which the measured values 801, 802, 803 are compared can be made by a user or can be made based on information about the laser processing process and/or information about the laser processing system. For example, the operating time of the laser processing process can be known. Based on the operating time, a selection of value ranges 701, 702, 703 with which the measured values 801, 802, 803 are compared can be made.

Bevorzugt werden die Messwerte 801, 802, 803 mit zumindest zwei Wertebereichen 701, 702, 703 verglichen. Preferably, the measured values 801, 802, 803 are compared with at least two value ranges 701, 702, 703.

In dem Beispiel der Fig. 5 liegen die Messwerte 801 in dem Überwachungszeitraum tU vollständig in dem Wertebereich 701 des Prozessniveaus 601. Basierend hierauf kann das Prozessniveau 601 als momentan zutreffendes Prozessniveau erkannt werden. Der Laserbearbeitungsprozess kann basierend auf dem dem erkannten Prozessniveau 601 zugeordneten Parameter überwacht werden. In the example of Fig. 5, the measured values 801 in the monitoring period tU lie entirely within the value range 701 of the process level 601. Based on this, the process level 601 can be recognized as the currently applicable process level. The laser processing process can be monitored based on the parameter assigned to the recognized process level 601.

In dem ersten Beispiel der Fig. 6 liegen Messwerte 802 in einem Überwachungszeitraum tU vollständig außerhalb aller Wertebereiche 701, 702, 703 der betrachteten Prozessniveaus 601, 602, 603. Dadurch kann erkannt werden, dass ein Fehler vorliegt bzw. der Laserbearbeitungsprozess fehlerhaft ist. In the first example of Fig. 6, measured values 802 in a monitoring period tU lie completely outside all value ranges 701, 702, 703 of the considered process levels 601, 602, 603. This makes it possible to recognize that an error is present or that the laser processing process is faulty.

In dem zweiten Beispiel der Fig. 6 liegen Messwerte 803 in einem Überwachungszeitraum tU nur teilweise in dem Wertebereich 703 eines Prozessniveaus 603. In diesem Fall kann bestimmt werden, über welchen Zeitraum tA Messwerte außerhalb des Wertebereichs liegen. Wenn der Zeitraum über einem Grenzwert liegt, kann erkannt werden, dass ein Fehler vorliegt. Wenn der Zeitraum unterhalb des Grenzwerts liegt, kann das Prozessniveau 603 als momentan zutreffendes Prozessniveau erkannt werden. Basierend auf dem zumindest einen Parameter zur Prozessüberwachung dieses Prozessniveaus 603 kann der Laserbearbeitungsprozess überwacht werden. Alternativ kann bestimmt werden, über welchen Zeitraum die Messwerte innerhalb des Wertebereichs liegen. Wenn der Zeitraum über einem Grenzwert liegt, kann das Prozessniveau 603 als momentan zutreffendes Prozessniveau erkannt werden. Wenn der Zeitraum unter dem Grenzwert liegt, kann erkannt werden, dass ein Fehler vorliegt. In the second example of Fig. 6, measured values 803 in a monitoring period tU are only partially in the value range 703 of a process level 603. In this case, it can be determined over which period tA measured values are outside the value range. If the period is above a limit value, it can be recognized that an error is present. If the period is below the limit value, the process level 603 can be recognized as the currently applicable process level. Based on the at least one parameter for Process monitoring of this process level 603 can be used to monitor the laser processing process. Alternatively, it can be determined over which period the measured values are within the value range. If the period is above a limit value, the process level 603 can be recognized as the currently applicable process level. If the period is below the limit value, it can be recognized that an error has occurred.

Alternativ oder zusätzlich kann ermittelt werden, um welchen Betrag die Messwerte außerhalb des Wertebereichs liegen. Wenn ein Grenzwert für den Betrag überschritten wird, kann erkannt werden, dass ein Fehler vorliegt. Wenn der Grenzwert für den Betrag unterschritten wird, kann das Prozessniveau 603 als momentan zutreffendes Prozessniveau erkannt werden. Nach Erkennung eines Prozessniveaus kann jedes hierin offenbarte Verfahren zur Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses angewendet werden. Alternatively or additionally, it can be determined by what amount the measured values are outside the value range. If a limit value for the amount is exceeded, it can be recognized that an error is present. If the limit value for the amount is undershot, the process level 603 can be recognized as the currently applicable process level. After recognizing a process level, any method disclosed herein for monitoring the laser processing process can be used.

Allgemein kann ein Grenzwert oder jeder der Grenzwerte ein absoluter oder relativer Wert sein. Der Grenzwert oder jeder der Grenzwerte kann von einem Nutzer vorgegeben sein oder fest vorgegeben sein. In general, a limit or each of the limits can be an absolute or relative value. The limit or each of the limits can be specified by a user or can be fixed.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung können während der Prozessüberwachung die aufgenommenen bzw. erfassten Messwerte eines Sensors in Echtzeit automatisch auf zuvor eingelernte Prozessniveaus untersucht werden. Liegen die Messwerte in keinem bekannten Prozessniveau, so kann der Prozess als fehlerhaft markiert werden. Bei einem erkannten Prozessniveau können die Messwerte mit den zuvor ermittelten Parametern zu diesem Prozessniveau verglichen und eine Prozessbewertung durchgeführt werden (Prozessüberwachung). According to the present disclosure, during process monitoring, the measured values recorded or detected by a sensor can be automatically examined in real time for previously learned process levels. If the measured values are not in a known process level, the process can be marked as faulty. If a process level is detected, the measured values can be compared with the previously determined parameters for this process level and a process evaluation can be carried out (process monitoring).

Claims

Patentansprüche patent claims 1. Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses basierend auf zumindest einer Messgröße des Laserbearbeitungsprozesses, wobei das Verfahren für jede Messgröße folgende Schritte umfasst: 1. A method for monitoring a laser processing process based on at least one measured variable of the laser processing process, the method comprising the following steps for each measured variable: Erfassen, in einem Überwachungszeitraum (tU), von Messwerten (801, 802, 803) der Messgröße des Laserbearbeitungsprozesses; Recording, in a monitoring period (tU), measured values (801, 802, 803) of the measured variable of the laser processing process; Vergleichen der Messwerte (801, 802, 803) mit Wertebereichen (701, 702, 703) mehrerer Prozessniveaus (601, 602, 603, 604); Comparing the measured values (801, 802, 803) with value ranges (701, 702, 703) of several process levels (601, 602, 603, 604); Bestimmen, ob die Messwerte (801, 802, 803) in einem der Wertebereiche (701, 702, 703) der Prozessniveaus (601, 602, 603, 604) liegen; wenn die Messwerte (801, 802, 803) in einem der Wertebereiche (701, 702, 703) der Prozessniveaus (601, 602, 603, 604) liegen, Einstellen des Prozessniveaus (601, 602, 603, 604) zur Prozessüberwachung, in dessen Wertebereich (701, 702, 703) die Messwerte (801, 802, 803) liegen; und Determining whether the measured values (801, 802, 803) are in one of the value ranges (701, 702, 703) of the process levels (601, 602, 603, 604); if the measured values (801, 802, 803) are in one of the value ranges (701, 702, 703) of the process levels (601, 602, 603, 604), setting the process level (601, 602, 603, 604) for process monitoring in whose value range (701, 702, 703) the measured values (801, 802, 803) are; and Überwachen des Laserbearbeitungsprozesses basierend auf zumindest einem Parameter, der dem eingestellten Prozessniveau (601, 602, 603, 604) zugeordnet ist. Monitoring the laser processing process based on at least one parameter associated with the set process level (601, 602, 603, 604). 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin für jede Messgröße umfasst, wenn die Messwerte (801, 802, 803) in keinem der Wertebereiche (701, 702, 703) der Prozessniveaus (601, 602, 603, 604) liegen: 2. The method according to claim 1, wherein the method further comprises for each measured variable, if the measured values (801, 802, 803) are not in any of the value ranges (701, 702, 703) of the process levels (601, 602, 603, 604): Erkennen, dass ein unbekanntes Prozessniveau (601, 602, 603, 604) vorliegt; oder Detecting that an unknown process level (601, 602, 603, 604) exists; or Erkennen, dass ein Fehler des Laserbearbeitungsprozesses vorliegt. Detect that there is an error in the laser processing process. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder der Wertebereiche (701, 702, 703) durch festgelegte Grenzwerte und/oder durch zwei Kurven (511, 512; 521, 522; 531, 532) definiert ist. 3. Method according to one of the preceding claims, wherein each of the value ranges (701, 702, 703) is defined by fixed limit values and/or by two curves (511, 512; 521, 522; 531, 532). 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren weiterhin für jede Messgröße umfasst: 4. Method according to one of the preceding claims, wherein the method further comprises for each measured variable: Erfassen, in einem Erfassungszeitraum (tE), von Messwerten (501, 502, 503) der Messgröße; Recording, in a recording period (tE), measured values (501, 502, 503) of the measured quantity; Ermitteln eines Wertebereichs (701, 702, 703) für zumindest ein Prozessniveau (601, 602, 603, 604) basierend auf den Messwerten (501, 502, 503) in dem Erfassungszeitraum (tE); und Ermitteln von zumindest einem Parameter zur Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses für das Prozessniveau (601, 602, 603, 604). Determining a value range (701, 702, 703) for at least one process level (601, 602, 603, 604) based on the measured values (501, 502, 503) in the recording period (tE); and Determining at least one parameter for monitoring the laser processing process for the process level (601, 602, 603, 604). 5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Erfassen von Messwerten (501, 502, 503) in dem Erfassungszeitraum (tE), das Ermitteln eines Wertebereichs (701, 702, 703) und das Ermitteln von zumindest einem Parameter für mehrere Prozessniveaus (601, 602, 603, 604) durchgeführt wird. 5. The method according to claim 4, wherein the acquisition of measured values (501, 502, 503) in the acquisition period (tE), the determination of a value range (701, 702, 703) and the determination of at least one parameter are carried out for several process levels (601, 602, 603, 604). 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Erfassen von Messwerten (501, 502, 503) in dem Erfassungszeitraum (tE), das Ermitteln von Wertebereichen (701, 702, 703) und das Ermitteln von zumindest einem Parameter vor Inbetriebnahme des Laserbearbeitungssystems (400) und/oder in einer Einlernphase durchgeführt wird. 6. The method according to claim 4 or 5, wherein the acquisition of measured values (501, 502, 503) in the acquisition period (tE), the determination of value ranges (701, 702, 703) and the determination of at least one parameter is carried out before commissioning of the laser processing system (400) and/or in a learning phase. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein weiteres Erfassen von Messwerten (501, 502, 503) in einem Erfassungszeitraum (tE), ein weiteres Ermitteln von Wertebereichen (701, 702, 703) und ein weiteres Ermitteln von zumindest einem Parameter nach dem Erfassen von Messwerten in einem Überwachungszeitraum (tU) durchgeführt wird, insbesondere nach einer Veränderung des Laserbearbeitungssystems (400) und/oder einer Veränderung des Laserbearbeitungsprozesses. 7. Method according to one of claims 4 to 6, wherein a further recording of measured values (501, 502, 503) in a recording period (tE), a further determination of value ranges (701, 702, 703) and a further determination of at least one parameter is carried out after the recording of measured values in a monitoring period (tU), in particular after a change in the laser processing system (400) and/or a change in the laser processing process. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Ermitteln der Wertebereiche (701, 702 ,703) und/oder des Parameters zur Überwachung des Laserbearbeitungsprozesses durch ein oder mehrere statistische Verfahren durchgeführt wird. 8. Method according to one of claims 4 to 7, wherein the determination of the value ranges (701, 702, 703) and/or the parameter for monitoring the laser processing process is carried out by one or more statistical methods. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Vergleichen der Messwerte (801, 802, 803) mit den Wertebereichen (701, 702, 703) der Prozessniveaus (601, 602, 603, 604) eine Auswahl von Prozessniveaus (601, 602, 603, 604) getroffen wird und die Messwerte (801, 802, 803) mit den Wertebereichen (701, 702, 703) der ausgewählten Prozessniveaus (601, 602, 603, 604) verglichen werden, insbesondere wobei die Auswahl auf zumindest einer der folgenden Informationen basiert: eine Information über das Laserbearbeitungssystem, eine Information über den Laserbearbeitungsprozess, eine Information über die Temperatur des Laserbearbeitungssystems, eine Information über die Betriebszeit des Laserbearbeitungssystems, eine Information über den Druck in und/oder außerhalb des Laserbearbeitungssystems, eine Information über einen Nutzer des Laserbearbeitungssystems, eine Information über eine Alterung zumindest einer Komponente des Laserbearbeitungssystems, eine Information über eine Bauteiltoleranz einer oder mehrerer Komponenten des Laserbearbeitungssystems, eine Information über eine Toleranz einer Spannvorrichtung, eine Information über eine Charge von in dem Laserbearbeitungsprozess zu bearbeitenden Werkstücken und/oder einer Scanfeldposition. 9. Method according to one of the preceding claims, wherein before comparing the measured values (801, 802, 803) with the value ranges (701, 702, 703) of the process levels (601, 602, 603, 604), a selection of process levels (601, 602, 603, 604) is made and the measured values (801, 802, 803) are compared with the value ranges (701, 702, 703) of the selected process levels (601, 602, 603, 604), in particular wherein the selection is based on at least one of the following information: information about the laser processing system, information about the laser processing process, information about the temperature of the laser processing system, information about the operating time of the laser processing system, information about the pressure in and/or outside the laser processing system, information about a user of the laser processing system, information about an aging of at least one component of the laser processing system, information about a component tolerance of one or more components of the laser processing system, Information about a tolerance of a clamping device, information about a batch of workpieces to be processed in the laser processing process and/or a scan field position. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Prozessniveau (601, 602, 603, 604) zumindest auf einer der folgenden Informationen basiert: eine Information über das Laserbearbeitungssystem, eine Information über den Laserbearbeitungsprozess, eine Information über die Temperatur des Laserbearbeitungssystems, eine Information über die Betriebszeit des Laserbearbeitungssystems, eine Information über den Druck in und/oder außerhalb des Laserbearbeitungssystems, eine Information über einen Nutzer des Laserbearbeitungssystems, eine Information über eine Alterung zumindest einer Komponente des Laserbearbeitungssystems, eine Information über eine Bauteiltoleranz einer oder mehrerer Komponenten des Laserbearbeitungssystems, eine Information über eine Toleranz einer Spannvorrichtung, eine Information über eine Charge von in dem Laserbearbeitungsprozess zu bearbeitenden Werkstücken und/oder eine Information über eine Scanfeldposition. 10. Method according to one of the preceding claims, wherein a process level (601, 602, 603, 604) is based on at least one of the following information: information about the laser processing system, information about the laser processing process, information about the temperature of the laser processing system, information about the operating time of the laser processing system, information about the pressure in and/or outside the laser processing system, information about a user of the laser processing system, information about an aging of at least one component of the laser processing system, information about a component tolerance of one or more components of the laser processing system, information about a tolerance of a clamping device, information about a batch of workpieces to be processed in the laser processing process and/or information about a scan field position. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Messgröße zumindest eine der folgenden ist: eine Temperatur, eine Temperatur Strahlung und eine Intensität von zumindest einer Prozessemission, insbesondere einer optischen Prozessemission, wobei die Prozessemission insbesondere von einem Werkstück (W) reflektiertes Laserlicht, durch den Laserbearbeitungsprozess erzeugte Plasmastrahlung, durch den Laserbearbeitungsprozess erzeugtes Licht im sichtbaren Spektralbereich und/oder durch den Laserbearbeitungsprozess erzeugtes Licht im infraroten Spektralbereich umfasst. 11. Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one measured variable is at least one of the following: a temperature, a temperature radiation and an intensity of at least one process emission, in particular an optical process emission, wherein the process emission in particular comprises laser light reflected from a workpiece (W), plasma radiation generated by the laser processing process, light generated by the laser processing process in the visible spectral range and/or light generated by the laser processing process in the infrared spectral range. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Laserbearbeitungsprozess ein Laserschweißprozess, ein Laserauftragsschweißprozess, ein Laserschneidprozess, ein Lasergravierprozess oder ein Laserhärtprozess ist oder einen solchen umfasst. 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the laser processing process is or comprises a laser welding process, a laser cladding process, a laser cutting process, a laser engraving process or a laser hardening process. 13. Laserbearbeitungssystem (400) zur Durchführung eines Laserbearbeitungsprozesses, das Laserbearbeitungssystem (400) umfassend: einen Laserbearbeitungskopf (100) mit zumindest einer Sensoreinheit (130), wobei die Sensoreinheit (130) eingerichtet ist, Messwerte (801, 802, 803) einer Messgröße des Laserbearbeitungsprozesses in einem Überwachungszeitraum (tU) zu erfassen; und eine Steuervorrichtung (300), die eingerichtet ist, die Messwerte (801, 802, 803) mit Wertebereichen (701, 702, 703) mehrerer Prozessniveaus (601, 602, 603, 604) zu vergleichen, und zu bestimmen, ob die Messwerte (801, 802, 803) in einem der Wertebereiche (701, 702, 703) der Prozessniveaus (601, 602, 603, 604) liegen, und wenn die Messwerte (801, 802, 803) in einem der Wertebereiche (701, 702, 703) der Prozessniveaus (601, 602, 603, 604) liegen, das Prozessniveau (601, 602, 603, 604) zur Prozessüberwachung einzustellen, in dessen Wertebereich (701, 702, 703) die Messwerte (801, 802, 803) liegen, und den Laserbearbeitungsprozess basierend auf zumindest einem Parameter, der dem eingestellten Prozessniveau (601, 602, 603, 604) zugeordnet ist, zu überwachen. 13. Laser processing system (400) for carrying out a laser processing process, the laser processing system (400) comprising: a laser processing head (100) with at least one sensor unit (130), wherein the sensor unit (130) is configured to record measured values (801, 802, 803) of a measured variable of the laser processing process in a monitoring period (tU); and a control device (300) which is set up to compare the measured values (801, 802, 803) with value ranges (701, 702, 703) of several process levels (601, 602, 603, 604) and to determine whether the measured values (801, 802, 803) are in one of the value ranges (701, 702, 703) of the process levels (601, 602, 603, 604), and if the measured values (801, 802, 803) are in one of the value ranges (701, 702, 703) of the process levels (601, 602, 603, 604), to set the process level (601, 602, 603, 604) for process monitoring, in whose value range (701, 702, 703) the measured values (801, 802, 803) lie, and to monitor the laser processing process based on at least one parameter associated with the set process level (601, 602, 603, 604). 14. Laserbearbeitungssystem (400) nach Anspruch 13, wobei der Sensor (130) mindestens eines der folgenden umfasst: eine erste Photodiode, die eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich zu erfassen, eine zweite Photodiode, die eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung im ultravioletten Wellenlängenbereich zu erfassen und eine dritte Photodiode, die eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich zu erfassen. 14. The laser processing system (400) of claim 13, wherein the sensor (130) comprises at least one of the following: a first photodiode configured to detect electromagnetic radiation in the visible wavelength range, a second photodiode configured to detect electromagnetic radiation in the ultraviolet wavelength range, and a third photodiode configured to detect electromagnetic radiation in the infrared wavelength range. 15. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Laserbearbeitungssystem das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausführt. 15. A computer program product comprising instructions that cause a laser processing system to carry out the method according to any one of claims 1 to 12.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19962967B4 (en) * 1999-12-24 2004-12-23 Robert Bosch Gmbh Procedures for monitoring manufacturing processes
WO2021073946A1 (en) * 2019-10-16 2021-04-22 Precitec Gmbh & Co. Kg Method for monitoring a laser machining process on workpieces
EP4070907A1 (en) * 2021-03-25 2022-10-12 Precitec GmbH & Co. KG Method for standardizing sensor signals for monitoring a laser processing process, method for monitoring a laser processing process and laser processing system
DE102021109787A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-20 Precitec Gmbh & Co. Kg Method for comparing laser processing systems and method for monitoring a laser processing process and associated laser processing system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19962967B4 (en) * 1999-12-24 2004-12-23 Robert Bosch Gmbh Procedures for monitoring manufacturing processes
WO2021073946A1 (en) * 2019-10-16 2021-04-22 Precitec Gmbh & Co. Kg Method for monitoring a laser machining process on workpieces
EP4070907A1 (en) * 2021-03-25 2022-10-12 Precitec GmbH & Co. KG Method for standardizing sensor signals for monitoring a laser processing process, method for monitoring a laser processing process and laser processing system
DE102021109787A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-20 Precitec Gmbh & Co. Kg Method for comparing laser processing systems and method for monitoring a laser processing process and associated laser processing system

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