[go: up one dir, main page]

WO2024223412A1 - Method for monitoring, controlling and regulating laser cutting processes - Google Patents

Method for monitoring, controlling and regulating laser cutting processes Download PDF

Info

Publication number
WO2024223412A1
WO2024223412A1 PCT/EP2024/060600 EP2024060600W WO2024223412A1 WO 2024223412 A1 WO2024223412 A1 WO 2024223412A1 EP 2024060600 W EP2024060600 W EP 2024060600W WO 2024223412 A1 WO2024223412 A1 WO 2024223412A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
workpiece
cutting
distance
observation directions
observation
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/EP2024/060600
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Steffen Kessler
Winfried Magg
Alexander Schmid
David Schindhelm
Andrea Rüdinger
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.)
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE 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
Priority claimed from DE102023115304.8A external-priority patent/DE102023115304A1/en
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Publication of WO2024223412A1 publication Critical patent/WO2024223412A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring, controlling and regulating laser cutting processes of a laser cutting machine with an imaging device for imaging a process zone of a laser cutting machine onto an image recording device.
  • Such methods are known in various embodiments from the prior art and are used to monitor the laser cutting process.
  • an imaging device displays the three-dimensional structure of the process zone on an image sensor as a two-dimensional image, and this image is then evaluated. If the image is sufficiently accurate, important functional variables and control variables for the laser cutting machine can be derived from this, which can, for example, support feed control or incorrect cut detection during the cutting process.
  • the depth information disappears. This can result in support webs or slugs, for example, being imaged in such a way that the feed control is incorrectly adjusted or an incorrect cut is detected and a machine stop is triggered, since the illumination of a support web can be imaged in a similar way to a cut break.
  • EP 3 159 093 A1 describes a method for controlling laser cutting processes in which the cutting process is interrupted after a partial machining process and the cutting gap created during the partial machining process is then scanned. Certain process parameters are recorded and compared with target values. If the measured values deviate from the target values, an error message can be issued, the cutting process can be interrupted or continued with changed cutting parameters. Re-machining of the workpiece is also possible.
  • a disadvantage of the known method is the requirement to interrupt the cutting process for the measurements.
  • the invention is based on the object of enabling a reliable determination of process variables for monitoring, controlling and regulating a laser cutting process even during the processing of a workpiece.
  • the detection of the vertical position or the distance of elements in the process zone and thus the detection of the three-dimensional structure of the process zone significantly improves, for example, feed control or miscut detection of a laser cutting machine during the processing process.
  • This is achieved by the process zone preferably being imaged simultaneously under at least two different observation directions.
  • the different directions can preferably run along the plane spanned by the direction of propagation of the processing laser beam and the current feed direction.
  • an angle for the propagation of the processing laser beam with positive values can be defined as an observation angle for a piercing observation in which the observation is inclined in the direction of the feed.
  • an angle for the propagation of the processing laser beam with negative values can be defined as an observation angle for a dragging observation in which the observation is inclined against the feed.
  • the images recorded by the image recording device at the different angles are compared with one another and the vertical position or the mutual distance of the elements emitting radiation is also measured by triangulation.
  • the measurement accuracy in the vertical direction depends on the choice of the different observation directions as well as on the size, shape, topology and radiation characteristics of the radiating elements.
  • the optical Resolution and the size of the aperture of the image recording device influence the measurement accuracy.
  • metal vapor lamps, objects or structures on the workpiece surface as well as radiating elements below the workpiece can also be detected.
  • Contaminants in the field of view of the processing nozzle can also be detected.
  • the method can preferably be carried out during, but also before or after, the processing of a workpiece.
  • the process zone is illuminated and the radiation reflected back from elements in the process zone is imaged.
  • the measurements are conveniently carried out through the opening of the processing nozzle of the laser cutting machine.
  • the edge of the nozzle opening can preferably be used as a reference for the measurements. This can be clearly seen in the images taken from different viewing directions with appropriately designed nozzles.
  • the angle between the two observation directions can generally be chosen arbitrarily, advantageously between 1° and 10° and preferably between 3° and 4°.
  • One of the angles can also be 0°, whereby the angles are measured relative to the laser beam direction.
  • the thickness of the workpiece is determined by measuring the vertical position of the start of a cutting front of a workpiece and the vertical position of the end of the cutting front. By determining the start and end of the cutting front under two observation directions, the vertical position of the start and end of the cutting front can be calculated from the lateral offset of these points in the two images. The distance between these positions corresponds to the thickness of the workpiece.
  • By measuring the workpiece thickness in this way it is possible to check whether an incorrect workpiece, which is usually a sheet, has been placed on the machine. The placement of a double sheet is also detected. In these cases, an error message is issued so that the machine operator can stop production and place the correct workpiece. Production can also be stopped automatically.
  • the feed rate can be set or regulated so that the sheet is separated safely.
  • At least one parameter of the cutting process, the monitoring process or the control process can be adjusted to the measured value or an error message can be issued and/or the cutting process can be stopped.
  • Thicker workpieces for example, require a slower laser feed than thinner workpieces. If the workpiece thickness only increases or decreases slightly and locally, a poor quality cutting result or even a cut break can be avoided by adjusting the feed rate.
  • Local increases in the thickness of a sheet can also be caused by support webs for the sheet or material residues on the webs resulting from the processing of the previous sheet.
  • the processing of the sheet can be omitted locally and an appropriate error message issued, or the area can be cut with a sufficiently small feed rate. This avoids unnecessary machine stops.
  • the machine's reaction to a sheet thickness deviation can also be made dependent on the machine's operating mode.
  • the distance of the processing nozzle to the workpiece surface can be calculated by triangulation by measuring the lateral offset of an element on the workpiece surface in the two images taken under the different observation directions.
  • the distance between the processing nozzle and a workpiece is usually measured capacitively and the distance is regulated to a setpoint.
  • errors in the distance control can occur at the edge of a workpiece, if there are recesses in the workpiece or if there are contaminations on the processing nozzle. If the distance between the nozzle and the workpiece deviates from the setpoint, a poor quality cut can result or the cut can break.
  • the distance between the processing nozzle and the workpiece is measured using a method according to the invention, if the measured distance between the workpiece surface and the processing nozzle deviates from the target value, the position of the processing nozzle can be readjusted or the cutting process can be interrupted and the processing nozzle inspected and cleaned or replaced if necessary. The inspection and, if necessary, replacement of the processing nozzle can be carried out automatically. Alternatively, if the distance deviates from a target value, the cutting process can be stopped and an error message can be issued.
  • an additional luminous phenomenon caused by the bars or the material can occur in the images of the image recording device in the area of the cutting gap.
  • the distance between the image recording device and the luminous phenomenon can be measured.
  • the distance between the light elements is smaller than the distance between the underside of the workpiece, a cut break can be detected and the cutting process interrupted.
  • the light element is then located in the cutting gap, i.e. it is caused by the machining of the workpiece.
  • the method can also be used to measure the vertical position of contaminants protruding into the nozzle opening and, for example, to issue an error message with the vertical position of the contaminant.
  • an interfering contour is detected in the opening of the processing nozzle on the images taken from different directions, its vertical position can be determined by triangulation. In this way, it is possible to determine whether the interfering contamination is on the underside of the nozzle or inside the nozzle opening, and a corresponding message can be issued. This makes it possible to distinguish, for example, whether the contamination is a chip from a ceramic part that was created when the processing nozzle was screwed into the ceramic part, or whether the contamination is an adhesion to the front surface of the nozzle.
  • the images taken under the different observation directions can be unpolarized or identically polarization-filtered and in the same spectral range in order to obtain only variations between the images resulting from the different observation directions.
  • the images can be taken from different observation directions, in different polarization directions relative to the feed direction of the laser or in different spectral ranges. This allows further information to be obtained regarding the cutting front geometry or the temperature in the process zone.
  • All measurement results determined by the method and the associated observation directions can be made available to a self-learning Kl system, which classifies the process states that can be used for further processing.
  • Fig. 1 shows a schematic cross-section through a process zone of a laser cutting machine
  • Fig. 2a shows a cross-section through the process zone corresponding to Fig. 1 with different observation directions along the feed direction marked;
  • Fig. 2b is a schematic representation of the images of the process zone taken under the different observation angles from Fig. 2a;
  • Fig. 3a-c Images of a process zone of a laser cutting machine under three different observation angles with observation directions inclined along the feed direction.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a processing nozzle 10 of a laser cutting machine (not shown here) and a workpiece, which here is a sheet 11 and rests on support webs 15.
  • the nozzle has a nozzle opening 10.1 and guides a laser beam (not shown here) in the x direction over the sheet 11.
  • This has an upper side 11.1 and a lower side 11.2.
  • the method according to the invention is intended in particular to examine a cutting front 12 of the sheet 11, which extends from a cutting front start 13 on the sheet upper side 11.1 to a cutting front end 14 on the sheet lower side 11.2.
  • Of particular interest here are the positions in the z direction ZBO of the sheet upper side 11.1 and ZBU of the sheet lower side 11.2, from the difference of which the sheet thickness d can be calculated.
  • the method can be used to determine the vertical positions ZD of the nozzle opening 10.1 and Zs of the tips 16 of the support webs 15 as well as the position of further luminous phenomena below the sheet 11, as is explained in more detail with reference to Fig. 2.
  • the distance D of the nozzle 10 to the sheet 11 can be calculated from the difference between the vertical position ZBO of the sheet top 11.1 and the position ZD of the nozzle opening 10.1.
  • the zero point in the z direction can be defined, for example, in an image recording direction of an imaging device of the laser cutting machine, which is not shown here and which is located above the nozzle 10.
  • the various vertical positions ZD, ZBO, ZBU, ZS correspond to the distance of the individual elements 10.1, 11.1, 11.2 and 16 from the image recording device.
  • the zero point can also be set elsewhere, for example on the lower edge of the nozzle.
  • Fig. 2a shows the representation of the processing nozzle 10, the sheet 11 and the support webs 15 corresponding to Fig. 1 together with the observation angles ai, «2, tilted against the processing direction or feed direction x, under which these elements 10, 11 and 15 after the
  • the observation angles ai, o2 are measured relative to the laser direction, ie the z-direction, and the tilt direction is opposite to the feed direction x of the laser.
  • the first observation angle ai 0°, ie the radiation emanating perpendicularly from the elements 10, 11 and 15 is recorded.
  • the second observation angle oc2 corresponds to a piercing observation, ie an observation direction inclined opposite to the processing direction x of the laser.
  • one of the angles ai, oc2 or both could correspond to trailing observations, ie tilted in the feed direction x. Observation directions to the side and in any other direction are also possible.
  • Fig. 2b shows the images 20, 21 of the image recording device resulting from the two observation angles ai, oc2, wherein image 20 was recorded at the angle ai to the laser beam direction and image 21 at the angle «2.
  • Both images show the nozzle opening 10.1, the top surface of the sheet 11.1, the cutting front 12 and a cutting gap 22 through which a web tip 16 can be seen.
  • an element or a marking 23 can be seen on the top surface of the sheet 11.1.
  • an offset XBO in the x-direction arises in the positions of the elements 23, 13 on the top surface of the sheet 11.1, an offset XBU of the cutting front end 14 on the bottom surface of the sheet 11.2 and an offset Xs of the web tip 16 between the two images 20, 21.
  • the depth position Zs of a luminous phenomenon in the cutting gap 22 - here originating from a web tip 16 - can be compared with the depth position ZBU of the underside of the sheet:
  • Zs — ZBU (Xs — XBU) / (tana2 - tana-i).
  • the light element is located below the sheet 11. If the value is negative, however, the light element is located either in the area of the cutting front 12 of the sheet 11 or between the sheet 11 and the processing nozzle 10. This allows the cause of the light phenomenon to be determined. If the value is positive, the light phenomenon must come from a web tip 16 or other material that is located below the sheet 11. Otherwise, it is caused either by the cutting front 12 or, for example, by a metal vapor lamp above the sheet 11.
  • Fig. 3 shows three different images of a process zone of a laser cutting machine as examples.
  • the top side of the sheet metal 11.1, the cutting front 12 and the cutting gap 22 of the process zone can be seen in each case.
  • the image in Fig. 3a was taken at an observation angle of 3.6° to the laser beam direction z.
  • the observation angle of the image in Fig. 3b is 1.8° and the observation angle in Fig. 3c is 0°.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for controlling laser cutting processes of a laser cutting machine using an imaging device for imaging a process zone of a laser cutting machine onto an image capture device, the method comprising the steps of: - capturing the radiation emitted from the process zone from a first and at least one second observation direction, the first and second observation directions being different from one another, and imaging, in a spatially separated manner, the radiation captured from the two observation directions in an image capture device; - based on the images, measuring the vertical position (Z) of elements (11, 12, 13, 14, 15, 22) in the process zone and/or measuring the vertical distance between elements (13, 14; 10, 11; 14, 15) using triangulation; - comparing the measured distances with target values and, in the event of deviations, initiating corrective measures and/or safety measures.

Description

Verfahren zur Überwachung, Kontrolle und Regelung von Laserschneidvorgängen Methods for monitoring, controlling and regulating laser cutting processes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung, Kontrolle und Regelung von Laserschneidvorgängen einer Laserschneidmaschine mit einer Abbildungsvorrichtung zum Abbilden einer Prozesszone einer Laserschneidmaschine auf eine Bildaufnahmeeinrichtung. The invention relates to a method for monitoring, controlling and regulating laser cutting processes of a laser cutting machine with an imaging device for imaging a process zone of a laser cutting machine onto an image recording device.

Derartige Verfahren sind in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt und dienen der Überwachung des Laserschneidvorgangs. In der Regel wird durch eine Abbildungsvorrichtung die dreidimensionale Struktur der Prozesszone auf einem Bildsensor als zweidimensionale Abbildung dargestellt und diese Abbildung anschließend ausgewertet. Daraus können bei ausreichend genauer Abbildung wichtige Funktionsgrößen und Regelgrößen für die Laserschneidmaschine abgeleitet werden, die beispielsweise eine Vorschubregelung oder eine Fehlschnitterkennung während des Schneidvorgangs unterstützen können. Bei solchen zweidimensionalen Abbildungen verschwindet allerdings die Tiefeninformation. Dadurch können beispielsweise Auflagestege oder Butzen derart abgebildet werden, dass fälschlicherweise die Vorschubregelung in nicht korrekter Weise angepasst oder ein Fehlschnitt erkannt und ein Maschinenstopp ausgelöst wird, da das Aufleuchten eines Auflagestegs ähnlich abgebildet sein kann wie ein Schnittabriss. Such methods are known in various embodiments from the prior art and are used to monitor the laser cutting process. As a rule, an imaging device displays the three-dimensional structure of the process zone on an image sensor as a two-dimensional image, and this image is then evaluated. If the image is sufficiently accurate, important functional variables and control variables for the laser cutting machine can be derived from this, which can, for example, support feed control or incorrect cut detection during the cutting process. However, with such two-dimensional images, the depth information disappears. This can result in support webs or slugs, for example, being imaged in such a way that the feed control is incorrectly adjusted or an incorrect cut is detected and a machine stop is triggered, since the illumination of a support web can be imaged in a similar way to a cut break.

Die EP 3 159 093 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kontrolle von Laserschneidvorgängen, bei dem der Schneidvorgang nach einem Teilbearbeitungsvorgang unterbrochen und der während des Teilbearbeitungsvorgangs erzeugte Schnittspalt anschließend gescannt wird. Dabei werden bestimmte Prozessparameter erfasst und mit Sollwerten verglichen. Weichen die gemessenen Werte von den Sollwerten ab, kann eine Fehlermeldung ausgegeben, der Schneidvorgang unterbrochen oder mit geänderten Schneidparametern fortgesetzt werden. Auch eine Nachbearbeitung des Werkstücks ist möglich. Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist das Erfordernis, den Schneidvorgang für die Messungen unterbrechen zu müssen. EP 3 159 093 A1 describes a method for controlling laser cutting processes in which the cutting process is interrupted after a partial machining process and the cutting gap created during the partial machining process is then scanned. Certain process parameters are recorded and compared with target values. If the measured values deviate from the target values, an error message can be issued, the cutting process can be interrupted or continued with changed cutting parameters. Re-machining of the workpiece is also possible. A disadvantage of the known method is the requirement to interrupt the cutting process for the measurements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Ermittlung von Prozessgrößen zur Überwachung, Kontrolle und Regelung eines Laserschneidvorgangs auch während der Bearbeitung eines Werkstücks zu ermöglichen. The invention is based on the object of enabling a reliable determination of process variables for monitoring, controlling and regulating a laser cutting process even during the processing of a workpiece.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . The object is achieved by a method having the features of claim 1.

Die Erfassung der vertikalen Position bzw. des Abstands von Elementen in der Prozesszone und damit die Erfassung der dreidimensionalen Struktur der Prozesszone verbessert beispielsweise eine Vorschubregelung oder eine Fehlschnitterkennung einer Laserschneidmaschine während des Bearbeitungsvorgangs deutlich. Dies wird dadurch erreicht, dass die Prozesszone vorzugsweise gleichzeitig unter zumindest zwei unterschiedlichen Beobachtungsrichtungen abgebildet wird. Die unterschiedlichen Richtungen können bevorzugt entlang der Ebene verlaufen, die durch die Ausbreitungsrichtung des Bearbeitungslaserstrahls und die aktuelle Vorschubrichtung aufgespannt wird. Hierbei kann ein Winkel zur Ausbreitung des Bearbeitungslaserstrahls mit positiven Werten als Beobachtungswinkel für eine stechende Beobachtung, bei der die Beobachtung in Richtung des Vorschubs geneigt ist, definiert sein. Gleichfalls kann ein Winkel zur Ausbreitung des Bearbeitungslaserstrahls mit negativen Werten als Beobachtungswinkel für eine schleppende Beobachtung, bei der die Beobachtung entgegen des Vorschubs geneigt ist, definiert sein. Die unter den verschiedenen Winkeln von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bilder werden miteinander verglichen und durch Triangulation auch die vertikale Position bzw. der gegenseitige Abstand der Strahlung aussendenden Elemente gemessen. Die Messgenauigkeit in vertikaler Richtung hängt dabei von der Wahl der verschiedenen Beobachtungsrichtungen sowie von der Größe, Form, Topologie und Abstrahlcharakteristik der abstrahlenden Elemente ab. Außerdem haben die optische Auflösung und die Größe der Blende der Bildaufnahmeeinrichtung einen Einfluss auf die Messgenauigkeit. The detection of the vertical position or the distance of elements in the process zone and thus the detection of the three-dimensional structure of the process zone significantly improves, for example, feed control or miscut detection of a laser cutting machine during the processing process. This is achieved by the process zone preferably being imaged simultaneously under at least two different observation directions. The different directions can preferably run along the plane spanned by the direction of propagation of the processing laser beam and the current feed direction. In this case, an angle for the propagation of the processing laser beam with positive values can be defined as an observation angle for a piercing observation in which the observation is inclined in the direction of the feed. Likewise, an angle for the propagation of the processing laser beam with negative values can be defined as an observation angle for a dragging observation in which the observation is inclined against the feed. The images recorded by the image recording device at the different angles are compared with one another and the vertical position or the mutual distance of the elements emitting radiation is also measured by triangulation. The measurement accuracy in the vertical direction depends on the choice of the different observation directions as well as on the size, shape, topology and radiation characteristics of the radiating elements. In addition, the optical Resolution and the size of the aperture of the image recording device influence the measurement accuracy.

Neben dem Schnittspalt können beispielsweise auch Metalldampfleuchten, Objekte oder Strukturen auf der Werkstückoberfläche sowie abstrahlende Elemente unterhalb des Werkstücks erkannt werden. Auch Verunreinigungen im Sichtbereich der Bearbeitungsdüse können erfasst werden. In addition to the cutting gap, metal vapor lamps, objects or structures on the workpiece surface as well as radiating elements below the workpiece can also be detected. Contaminants in the field of view of the processing nozzle can also be detected.

Das Verfahren kann vorzugsweise während, aber auch vor oder nach der Bearbeitung eines Werkstücks durchgeführt werden. Insbesondere bei einer Messung vor oder nach der Bearbeitung eines Werkstücks ist es vorteilhaft, wenn die Prozesszone beleuchtet und die von Elementen in der Prozesszone zurück reflektierte Strahlung abgebildet wird. The method can preferably be carried out during, but also before or after, the processing of a workpiece. In particular, when measuring before or after the processing of a workpiece, it is advantageous if the process zone is illuminated and the radiation reflected back from elements in the process zone is imaged.

Die Messungen werden zweckmäßigerweise durch die Öffnung der Bearbeitungsdüse der Laserschneidmaschine hindurch vorgenommen. Als Referenz für die Messungen kann vorzugsweise der Rand der Düsenöffnung herangezogen werden. Dieser ist in den unter den verschiedenen Beobachtungsrichtungen aufgenommenen Bildern bei entsprechend ausgestalteten Düsen gut zu erkennen. The measurements are conveniently carried out through the opening of the processing nozzle of the laser cutting machine. The edge of the nozzle opening can preferably be used as a reference for the measurements. This can be clearly seen in the images taken from different viewing directions with appropriately designed nozzles.

Der Winkel zwischen den beiden Beobachtungsrichtungen kann generell beliebig, vorteilhafterweise zwischen 1° und 10° und vorzugsweise zwischen 3° und 4° gewählt werden. Einer der Winkel kann dabei auch 0° betragen, wobei die Winkel relativ zur Lasterstrahlrichtung gemessen werden. The angle between the two observation directions can generally be chosen arbitrarily, advantageously between 1° and 10° and preferably between 3° and 4°. One of the angles can also be 0°, whereby the angles are measured relative to the laser beam direction.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird aus der Messung der vertikalen Position des Beginns einer Schnittfront eines Werkstücks und der vertikalen Position des Endes der Schnittfront die Dicke des Werkstücks bestimmt. Durch die Bestimmung des Beginns und des Endes der Schnittfront unter zwei Beobachtungsrichtungen, kann aus dem seitlichen Versatz dieser Punkte in den beiden Bildern die vertikale Position des Beginns und des Endes der Schnittfront berechnet werden. Der Abstand dieser Positionen entspricht der Dicke des Werkstücks. Durch eine solche Messung der Werkstückdicke kann geprüft werden, ob ein falsches Werkstück, das in der Regel ein Blech ist, auf die Maschine aufgelegt wurde. Auch das Auflegen eines Doppelblechs wird erkannt. In diesen Fällen wird eine Fehlermeldung ausgegeben, sodass die Bedienperson der Maschine die Produktion stoppen und das richtige Werkstück auflegen kann. Das Anhalten der Produktion kann auch automatisch erfolgen. Beim Schneiden von Riffelblechen oder Tränenblechen zeigen lokale Blechdickenerhöhungen typischerweise nach unten. Wenn derartige Variationen in der Blechdicke erkannt werden, kann beispielsweise der Vorschub so eingestellt oder geregelt werden, dass das Blech sicher getrennt wird. In a first preferred embodiment of the method, the thickness of the workpiece is determined by measuring the vertical position of the start of a cutting front of a workpiece and the vertical position of the end of the cutting front. By determining the start and end of the cutting front under two observation directions, the vertical position of the start and end of the cutting front can be calculated from the lateral offset of these points in the two images. The distance between these positions corresponds to the thickness of the workpiece. By measuring the workpiece thickness in this way, it is possible to check whether an incorrect workpiece, which is usually a sheet, has been placed on the machine. The placement of a double sheet is also detected. In these cases, an error message is issued so that the machine operator can stop production and place the correct workpiece. Production can also be stopped automatically. When cutting corrugated sheets or teardrop sheets, local increases in sheet thickness typically point downwards. If such variations in sheet thickness are detected, the feed rate can be set or regulated so that the sheet is separated safely.

Bei nur geringfügigen Abweichungen zwischen dem Sollwert für die Werkstückdicke und dem gemessenen Wert kann dagegen mindestens ein Parameter des Schneidvorgangs, des Überwachungsvorgangs oder des Regelungsvorgangs dem gemessenen Wert angepasst oder eine Fehlermeldung ausgegeben und/oder der Schneidvorgang gestoppt werden. Dickere Werkstücke benötigen beispielsweise einen langsameren Vorschub des Lasers als dünnere Werkstücke. Bei einer nur geringfügigen und lokalen Erhöhung oder Verminderung der Werkstückdicke kann daher durch Anpassen der Vorschubgeschwindigkeit ein qualitativ schlechtes Schneidergebnis oder gar ein Schnittabriss vermieden werden. If there are only minor deviations between the target value for the workpiece thickness and the measured value, at least one parameter of the cutting process, the monitoring process or the control process can be adjusted to the measured value or an error message can be issued and/or the cutting process can be stopped. Thicker workpieces, for example, require a slower laser feed than thinner workpieces. If the workpiece thickness only increases or decreases slightly and locally, a poor quality cutting result or even a cut break can be avoided by adjusting the feed rate.

Lokale Erhöhungen der Dicke eines aufgelegten Blechs können auch durch Auflagestege für das Blech oder Materialreste auf den Stegen, die von der Bearbeitung des vorigen Blechs herrühren, verursacht sein. In diesen Fällen kann die Bearbeitung des Blechs beispielsweise lokal ausgespart und eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben oder der Bereich kann mit hinreichend kleinem Vorschub geschnitten werden. Ein unnötiges Anhalten der Maschine wird dadurch vermieden. Es ist außerdem möglich, dem Anwender eine Auswahl von Reaktionsmöglichkeiten auf eine lokale Abweichung der Blechdicke von einem Sollwert zur Verfügung zu stellen. Die Reaktion der Maschine auf eine Blechdickenabweichung kann außerdem von der Betriebsart der Maschine abhängig gemacht werden. Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann durch Messung des seitlichen Versatzes eines Elements auf der Werkstückoberfläche in den beiden unter den unterschiedlichen Beobachtungsrichtungen aufgenommenen Abbildungen durch Triangulation der Abstand der Bearbeitungsdüse zur Werkstückoberfläche berechnet werden. Local increases in the thickness of a sheet can also be caused by support webs for the sheet or material residues on the webs resulting from the processing of the previous sheet. In these cases, the processing of the sheet can be omitted locally and an appropriate error message issued, or the area can be cut with a sufficiently small feed rate. This avoids unnecessary machine stops. It is also possible to provide the user with a selection of possible reactions to a local deviation in the sheet thickness from a target value. The machine's reaction to a sheet thickness deviation can also be made dependent on the machine's operating mode. In a further embodiment of the method, the distance of the processing nozzle to the workpiece surface can be calculated by triangulation by measuring the lateral offset of an element on the workpiece surface in the two images taken under the different observation directions.

Der Abstand zwischen der Bearbeitungsdüse und einem Werkstück wird üblicherweise kapazitiv gemessen und der Abstand auf einen Sollwert geregelt. Dabei kann es jedoch am Rande eines Werkstücks, bei Aussparungen im Werkstück oder Verunreinigungen an der Bearbeitungsdüse zu Fehlern in der Abstandsregelung kommen. Weicht der Abstand zwischen Düse und Werkstück vom Sollwert ab, kann ein qualitativ schlechter Schnitt entstehen oder der Schnitt reißt ab. The distance between the processing nozzle and a workpiece is usually measured capacitively and the distance is regulated to a setpoint. However, errors in the distance control can occur at the edge of a workpiece, if there are recesses in the workpiece or if there are contaminations on the processing nozzle. If the distance between the nozzle and the workpiece deviates from the setpoint, a poor quality cut can result or the cut can break.

Wird nun der Abstand zwischen Bearbeitungsdüse und Werkstück nach einem erfindungsgemäßen Verfahren gemessen, so kann bei einer Abweichung des gemessenen Abstands zwischen Werkstückoberfläche und Bearbeitungsdüse vom Sollwert eine Nachregelung der Position der Bearbeitungsdüse durchgeführt oder der Schneidprozess unterbrochen und die Bearbeitungsdüse inspiziert und bei Bedarf gereinigt oder ausgetauscht werden. Die Inspektion und ggf. der Austausch der Bearbeitungsdüse können dabei automatisch erfolgen. Alternativ kann bei einer Abweichung des Abstands von einem Sollwert der Schneidvorgang gestoppt und eine Fehlermeldung ausgegeben werden. If the distance between the processing nozzle and the workpiece is measured using a method according to the invention, if the measured distance between the workpiece surface and the processing nozzle deviates from the target value, the position of the processing nozzle can be readjusted or the cutting process can be interrupted and the processing nozzle inspected and cleaned or replaced if necessary. The inspection and, if necessary, replacement of the processing nozzle can be carried out automatically. Alternatively, if the distance deviates from a target value, the cutting process can be stopped and an error message can be issued.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Abstand von Elementen im Schnittspalt zur Bildaufnahmeeinrichtung oder zur Bearbeitungsdüse oder zur Werkstückoberseite oder Werkstückunterseite gemessen wird. Further advantages arise when the distance of elements in the cutting gap to the image recording device or to the processing nozzle or to the top or bottom of the workpiece is measured.

Beim Schneiden eines Werkstücks über Auflagestege oder anderes Material, das sich erwünscht oder unerwünscht unter dem Werkstück befindet, hinweg, kann es zu einer zusätzlichen, durch die Stege oder das Material verursachten Leuchterscheinung in den Bildern der Bildaufnahmeeinrichtung im Bereich des Schnittspalts kommen. Durch Messung der Leuchterscheinung unter verschiedenen Beobachtungsrichtungen, kann die Entfernung zwischen Bildaufnahmeeinrichtung und Leuchterscheinung gemessen werden. Durch Vergleich mit der vertikalen Position eines anderen Elements, insbesondere des Anfangs oder Endes einer Schnittfront, kann festgestellt werden, ob die Leuchtelemente unterhalb oder oberhalb des Werkstücks oder innerhalb des Werkstücks liegen. Wird festgestellt, dass die Leuchtelemente unterhalb des Werkstücks liegen, rühren sie von den Stegen oder zuvor geschnittenen Blechresten her und werden nicht durch die Werkstückbearbeitung verursacht. When cutting a workpiece over support bars or other material that is located under the workpiece, whether desired or undesired, an additional luminous phenomenon caused by the bars or the material can occur in the images of the image recording device in the area of the cutting gap. By measuring the luminous phenomenon under different Observation directions, the distance between the image recording device and the luminous phenomenon can be measured. By comparing it with the vertical position of another element, in particular the beginning or end of a cutting front, it can be determined whether the luminous elements are below or above the workpiece or inside the workpiece. If it is determined that the luminous elements are below the workpiece, they come from the webs or previously cut sheet metal residues and are not caused by the workpiece processing.

Bei einem geringeren Abstand der Leuchtelemente als der Abstand der Werkstückunterseite kann dagegen ein Schnittabriss erkannt und der Schneidvorgang unterbrochen werden. Das Leuchtelement befindet sich dann im Schnittspalt, d.h. es rührt von der Bearbeitung des Werkstücks her. However, if the distance between the light elements is smaller than the distance between the underside of the workpiece, a cut break can be detected and the cutting process interrupted. The light element is then located in the cutting gap, i.e. it is caused by the machining of the workpiece.

Mit dem Verfahren kann außerdem die vertikale Position von in die Düsenöffnung hineinragenden Verunreinigungen gemessen und beispielsweise eine Fehlermeldung mit der vertikalen Position der Verunreinigung ausgegeben werden. The method can also be used to measure the vertical position of contaminants protruding into the nozzle opening and, for example, to issue an error message with the vertical position of the contaminant.

Wenn in der Öffnung der Bearbeitungsdüse auf den unter den verschiedenen Richtungen aufgenommenen Abbildungen eine störende Kontur erkannt wird, kann deren vertikale Position durch Triangulation bestimmt werden. Auf diese Weise lässt sich feststellen, ob die störende Verunreinigung an der Düsenunterseite oder innerhalb der Düsenöffnung liegt, und es kann eine entsprechende Meldung ausgegeben werden. Damit lässt sich beispielsweise unterscheiden, ob die Verunreinigung ein Span von einem Keramikteil ist, der beim Einschrauben der Bearbeitungsdüse in das Keramikteil entstanden ist, oder ob die Verunreinigung eine Anhaftung an der Stirnfläche der Düse ist. If an interfering contour is detected in the opening of the processing nozzle on the images taken from different directions, its vertical position can be determined by triangulation. In this way, it is possible to determine whether the interfering contamination is on the underside of the nozzle or inside the nozzle opening, and a corresponding message can be issued. This makes it possible to distinguish, for example, whether the contamination is a chip from a ceramic part that was created when the processing nozzle was screwed into the ceramic part, or whether the contamination is an adhesion to the front surface of the nozzle.

Wenn die Bestimmung der vertikalen Position ergibt, dass sich die Verunreinigung innerhalb der Düsenöffnung befindet, kann neben einer Meldung mit der Beschreibung des Problems auch ein Vorschlag hinsichtlich einer Abhilfemaßnahme ausgegeben oder eine solche Abhilfemaßnahme wie beispielsweise der Austausch der Düse auch automatisch eingeleitet werden. Vorzugsweise können die Aufnahmen unter den verschiedenen Beobachtungsrichtungen unpolarisiert oder identisch polarisationsgefiltert und im gleichen Spektralbereich vorgenommen werden, um lediglich Variationen zwischen den Abbildungen zu erhalten, die von den unterschiedlichen Beobachtungsrichtungen herrühren. If the vertical position determination shows that the contamination is located within the nozzle opening, a message describing the problem may be displayed along with a suggestion for a corrective action or such a corrective action, such as replacing the nozzle, may be initiated automatically. Preferably, the images taken under the different observation directions can be unpolarized or identically polarization-filtered and in the same spectral range in order to obtain only variations between the images resulting from the different observation directions.

Alternativ können die Aufnahmen unter den verschiedenen Beobachtungsrichtungen jedoch auch in unterschiedlichen Polarisationsrichtungen relativ zur Vorschubrichtung des Lasers oder in unterschiedlichen Spektralbereichen vorgenommen werden. Dadurch lassen sich weitere Informationen hinsichtlich der Schnittfrontgeometrie oder der Temperatur in der Prozesszone erhalten. Alternatively, the images can be taken from different observation directions, in different polarization directions relative to the feed direction of the laser or in different spectral ranges. This allows further information to be obtained regarding the cutting front geometry or the temperature in the process zone.

Sämtliche durch das Verfahren ermittelte Messergebnisse und die zugehörigen Beobachtungsrichtungen können einem selbstlernenden Kl-System zur Verfügung gestellt werden, welches eine Klassifizierung der Prozesszustände vornimmt, die für weitere Bearbeitungsprozesse genutzt werden kann. All measurement results determined by the method and the associated observation directions can be made available to a self-learning Kl system, which classifies the process states that can be used for further processing.

Im Folgenden werden Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In the following, examples of the method according to the invention are described in more detail with reference to the drawing.

Dabei zeigen: The following show:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Prozesszone einer Laserschneidmaschine; Fig. 1 shows a schematic cross-section through a process zone of a laser cutting machine;

Fig. 2a einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt durch die Prozesszone mit eingezeichneten unterschiedlichen Beobachtungsrichtungen entlang der Vorschubrichtung; Fig. 2a shows a cross-section through the process zone corresponding to Fig. 1 with different observation directions along the feed direction marked;

Fig. 2b eine schematische Darstellung der unter den verschiedenen Beobachtungswinkeln aus Fig. 2a aufgenommenen Abbildungen der Prozesszone; Fig. 3a-c Aufnahmen einer Prozesszone einer Laserschneidmaschine unter drei verschiedenen Beobachtungwinkeln mit Beobachtungsrichtungen entlang der Vorschubrichtung geneigt. Fig. 2b is a schematic representation of the images of the process zone taken under the different observation angles from Fig. 2a; Fig. 3a-c Images of a process zone of a laser cutting machine under three different observation angles with observation directions inclined along the feed direction.

In Fig. 1 sind in schematischer Darstellung eine Bearbeitungsdüse 10 einer hier nicht weiter dargestellten Laserschneidmaschine und ein Werkstück, das hier ein Blech 11 ist und auf Auflagestegen 15 aufliegt, gezeigt. Die Düse weist eine Düsenöffnung 10.1 auf und führt einen hier nicht dargestellten Laserstrahl in x-Richtung über das Blech 11 . Dieses weist eine Oberseite 11.1 und eine Unterseite 11 .2 auf. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll insbesondere eine Schnittfront 12 des Blechs 11 , die sich von einem Schnittfrontbeginn 13 an der Blechoberseite 11.1 bis zu einem Schnittfrontende 14 an der Blechunterseite 11.2 erstreckt, untersucht werden. Dabei interessieren vor allem die Positionen in z-Richtung ZBO der Blechoberseite 11.1 und ZBU der Blechunterseite 11.2, aus deren Differenz sich die Blechdicke d berechnen lässt. Weiter können mit dem Verfahren die vertikalen Positionen ZD der Düsenöffnung 10.1 und Zs der Spitzen 16 der Auflagestege 15 sowie die Position weiterer Leuchterscheinungen unterhalb des Bleches 11 ermittelt werden, wie mit Bezug auf Fig. 2 näher erläutert wird. Aus der Differenz zwischen der vertikalen Position ZBO der Blechoberseite 11.1 und der Position ZD der Düsenöffnung 10.1 kann der Abstand D der Düse 10 zum Blech 11 berechnet werden. Der Nullpunkt in z-Richtung kann beispielsweise bei einer Bildaufnahmerichtung einer Abbildungsvorrichtung der Laserschneidmaschine, die hier nicht dargestellt ist und die sich oberhalb der Düse 10 befindet, definiert werden. Dies bedeutet, dass die verschiedenen vertikalen Positionen ZD, ZBO, ZBU, ZS dem Abstand der einzelnen Elemente 10.1 , 11.1 , 11.2 und 16 von der Bildaufnahmeeinrichtung entsprechen. Der Nullpunkt kann jedoch auch anderweitig festgelegt werden, beispielsweise auf den unteren Düsenrand. Fig. 1 shows a schematic representation of a processing nozzle 10 of a laser cutting machine (not shown here) and a workpiece, which here is a sheet 11 and rests on support webs 15. The nozzle has a nozzle opening 10.1 and guides a laser beam (not shown here) in the x direction over the sheet 11. This has an upper side 11.1 and a lower side 11.2. The method according to the invention is intended in particular to examine a cutting front 12 of the sheet 11, which extends from a cutting front start 13 on the sheet upper side 11.1 to a cutting front end 14 on the sheet lower side 11.2. Of particular interest here are the positions in the z direction ZBO of the sheet upper side 11.1 and ZBU of the sheet lower side 11.2, from the difference of which the sheet thickness d can be calculated. Furthermore, the method can be used to determine the vertical positions ZD of the nozzle opening 10.1 and Zs of the tips 16 of the support webs 15 as well as the position of further luminous phenomena below the sheet 11, as is explained in more detail with reference to Fig. 2. The distance D of the nozzle 10 to the sheet 11 can be calculated from the difference between the vertical position ZBO of the sheet top 11.1 and the position ZD of the nozzle opening 10.1. The zero point in the z direction can be defined, for example, in an image recording direction of an imaging device of the laser cutting machine, which is not shown here and which is located above the nozzle 10. This means that the various vertical positions ZD, ZBO, ZBU, ZS correspond to the distance of the individual elements 10.1, 11.1, 11.2 and 16 from the image recording device. However, the zero point can also be set elsewhere, for example on the lower edge of the nozzle.

Fig. 2a zeigt die der Fig. 1 entsprechende Darstellung der Bearbeitungsdüse 10, des Blechs 11 und der Auflagestege 15 zusammen mit eingezeichneten Beobachtungsrichtwinkeln ai, «2, entgegen der Bearbeitungsrichtung oder Vorschubrichtung x gekippt, unter denen diese Elemente 10, 11 und 15 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgebildet werden. Die Beobachtungswinkel ai, «2 werden dabei relativ zur Laserrichtung, d.h. der z-Richtung gemessen und die Kipprichtung ist hier entgegen der Vorschubrichtung x des Lasers. Im dargestellten Bespiel beträgt der erste Beobachtungswinkel ai = 0°, d.h. es wird die senkrecht von den Elementen 10, 11 und 15 ausgehende Strahlung erfasst. Der zweite Beobachtungswinkel oc2 entspricht einer stechenden Beobachtung, d.h. eine entgegen der Bearbeitungsrichtung x des Lasers geneigte Beobachtungsrichtung. Selbstverständlich könnte auch einer der Winkel ai, oc2 oder beide schleppenden Beobachtungen entsprechen, d.h. in Vorschubrichtung x gekippt sein. Ebenso sind Beobachtungsrichtungen zur Seite hin und in beliebigen anderen Richtungen möglich. Fig. 2a shows the representation of the processing nozzle 10, the sheet 11 and the support webs 15 corresponding to Fig. 1 together with the observation angles ai, «2, tilted against the processing direction or feed direction x, under which these elements 10, 11 and 15 after the The observation angles ai, o2 are measured relative to the laser direction, ie the z-direction, and the tilt direction is opposite to the feed direction x of the laser. In the example shown, the first observation angle ai = 0°, ie the radiation emanating perpendicularly from the elements 10, 11 and 15 is recorded. The second observation angle oc2 corresponds to a piercing observation, ie an observation direction inclined opposite to the processing direction x of the laser. Of course, one of the angles ai, oc2 or both could correspond to trailing observations, ie tilted in the feed direction x. Observation directions to the side and in any other direction are also possible.

In Fig. 2b sind die sich unter den beiden Beobachtungswinkeln ai, oc2 ergebenden Abbildungen 20, 21 der Bildaufnahmeeinrichtung dargestellt, wobei die Abbildung 20 unter dem Winkel ai zur Laserstrahlrichtung aufgenommen wurde und die Abbildung 21 unter dem Winkel «2. Beide Abbildungen zeigen die Düsenöffnung 10.1 , die Blechoberseite 11.1 , die Schnittfront 12 sowie einen Schnittspalt 22, durch den eine Stegspitze 16 zu sehen ist. Außerdem ist ein Element oder eine Markierung 23 auf der Blechoberseite 11.1 erkennbar. Da der Winkel oc2^ ai ist, entsteht ein Versatz XBO in x-Richtung in den Positionen der Elemente 23, 13 an der Blechoberseite 11.1 , ein Versatz XBU des Schnittfrontendes 14 an der Blechunterseite 11 .2 und ein Versatz Xs der Stegspitze 16 zwischen den beiden Abbildungen 20, 21 . Die Düsenöffnung 10.1 dient dabei hier als Referenz für die Messung, d.h. XD = 0. Fig. 2b shows the images 20, 21 of the image recording device resulting from the two observation angles ai, oc2, wherein image 20 was recorded at the angle ai to the laser beam direction and image 21 at the angle «2. Both images show the nozzle opening 10.1, the top surface of the sheet 11.1, the cutting front 12 and a cutting gap 22 through which a web tip 16 can be seen. In addition, an element or a marking 23 can be seen on the top surface of the sheet 11.1. Since the angle oc2^ is ai, an offset XBO in the x-direction arises in the positions of the elements 23, 13 on the top surface of the sheet 11.1, an offset XBU of the cutting front end 14 on the bottom surface of the sheet 11.2 and an offset Xs of the web tip 16 between the two images 20, 21. The nozzle opening 10.1 serves as a reference for the measurement, i.e. XD = 0.

Aus der Größe der Differenz der Positionen des Schnittfrontbeginns 13 und des Schnittfrontendes 14 in x-Richtung kann die Dicke d des Blechs 11 berechnet werden: d = (XBU - XBO) / (tana2- tana-i), mit oc2> ai. From the size of the difference between the positions of the cutting front start 13 and the cutting front end 14 in the x-direction, the thickness d of the sheet 11 can be calculated: d = (XBU - XBO) / (tana2- tana-i), with oc2> ai.

Der Abstand D zwischen der Düsenöffnung 10.1 und der Blechoberseite 11.1 ergibt sich zu: D = XBO / (tana2 - tana-i) The distance D between the nozzle opening 10.1 and the top of the sheet 11.1 is: D = XBO / (tana2 - tana-i)

Die Tiefenposition Zs einer Leuchterscheinung im Schnittspalt 22 - hier von einer Stegspitze 16 herrührend - kann mit der Tiefenposition ZBU der Blechunterseite verglichen werden: The depth position Zs of a luminous phenomenon in the cutting gap 22 - here originating from a web tip 16 - can be compared with the depth position ZBU of the underside of the sheet:

Zs — ZBU = (Xs — XBU) / (tana2 - tana-i). Zs — ZBU = (Xs — XBU) / (tana2 - tana-i).

Ist dieser Wert positiv, so kann daraus geschlossen werden, dass das Leuchtelement sich unterhalb des Blechs 11 befindet. Bei einem negativen Wert befindet sich das Leuchtelement dagegen entweder im Bereich der Schnittfront 12 des Blechs 11 oder zwischen Blech 11 und Bearbeitungsdüse 10. Damit kann auf die Ursache der Leuchterscheinung geschlossen werden. Bei einem positiven Wert muss die Leuchterscheinung von einer Stegspitze 16 oder anderem Material, das sich unterhalb des Blechs 11 befindet, herrühren. Andernfalls wird sie entweder von der Schneidfront 12 oder beispielsweise einem Metalldampfleuchten oberhalb des Blechs 11 verursacht. If this value is positive, it can be concluded that the light element is located below the sheet 11. If the value is negative, however, the light element is located either in the area of the cutting front 12 of the sheet 11 or between the sheet 11 and the processing nozzle 10. This allows the cause of the light phenomenon to be determined. If the value is positive, the light phenomenon must come from a web tip 16 or other material that is located below the sheet 11. Otherwise, it is caused either by the cutting front 12 or, for example, by a metal vapor lamp above the sheet 11.

In Fig. 3 sind beispielhaft drei verschiedene Aufnahmen einer Prozesszone einer Laserschneidmaschine dargestellt. Es sind jeweils die Blechoberseite 11.1 , die Schnittfront 12 und der Schnittspalt 22 der Prozesszone zu erkennen. Die Aufnahme in Fig. 3a wurde unter einem Beobachtungswinkel von 3,6° zur Laserstrahlrichtung z gemacht. Der Beobachtungswinkel der Aufnahme in Fig. 3b beträgt 1 ,8° und der Beobachtungswinkel in Fig. 3c 0°. Fig. 3 shows three different images of a process zone of a laser cutting machine as examples. The top side of the sheet metal 11.1, the cutting front 12 and the cutting gap 22 of the process zone can be seen in each case. The image in Fig. 3a was taken at an observation angle of 3.6° to the laser beam direction z. The observation angle of the image in Fig. 3b is 1.8° and the observation angle in Fig. 3c is 0°.

Claims

Patentansprüche patent claims 1 . Verfahren zur Überwachung, Kontrolle und Regelung von Laserschneidvorgängen einer Laserschneidmaschine mit einer Abbildungsvorrichtung zum Abbilden einer Prozesszone einer Laserschneidmaschine auf eine Bildaufnahmeeinrichtung, gekennzeichnet durch die Schritte: 1 . Method for monitoring, controlling and regulating laser cutting processes of a laser cutting machine with an imaging device for imaging a process zone of a laser cutting machine on an image recording device, characterized by the steps: Erfassen der von der Prozesszone ausgehenden Strahlung unter einer ersten und mindestens unter einer zweiten Beobachtungsrichtung, wobei die erste und zweite Beobachtungsrichtung verschieden voneinander sind, und räumlich getrennte Abbildung (20, 21) der unter den beiden Beobachtungsrichtungen erfassten Strahlungen in einer Bildaufnahmeeinrichtung; aus den Abbildungen Messung der vertikalen Position (Z) von Elementen (11 , 12, 13, 14, 15, 22, 23) in der Prozesszone und/oder Messung des vertikalen Abstands (d, D, Zs - ZBU) zwischen Elementen (13, 14; 10, 11 ;Detecting the radiation emanating from the process zone under a first and at least one second observation direction, wherein the first and second observation directions are different from one another, and spatially separated imaging (20, 21) of the radiation detected under the two observation directions in an image recording device; from the images, measuring the vertical position (Z) of elements (11, 12, 13, 14, 15, 22, 23) in the process zone and/or measuring the vertical distance (d, D, Zs - ZBU) between elements (13, 14; 10, 11; 14, 15) durch Triangulation; 14, 15) by triangulation; Vergleich der gemessenen Abstände (d, D, Zs - ZBU) mit Sollwerten oder Sollbereichen; bei Abweichung der Messwerte (d, D, Zs - ZBU) von den Sollwerten außerhalb eines Toleranzbereichs Durchführen mindestens einer der folgenden Maßnahmen abhängig von der Größe der Abweichung: a) Ausgabe einer Fehlermeldung oder Warnmeldung; b) Abbruch des Schneidvorgangs; c) Anpassung mindestens eines Schneidparameters; d) Anpassung der Bearbeitungsdüse der Laserschneidmaschine; e) Aussparen eines Werkstückbereichs vom Schneidvorgang; f) Nachbearbeitung einer oder mehrerer Fehlstellen. Comparison of the measured distances (d, D, Zs - ZBU) with target values or target ranges; if the measured values (d, D, Zs - ZBU) deviate from the target values outside a tolerance range, carry out at least one of the following measures depending on the size of the deviation: a) issuing an error message or warning message; b) aborting the cutting process; c) adjusting at least one cutting parameter; d) adjusting the processing nozzle of the laser cutting machine; e) excluding an area of the workpiece from the cutting process; f) reworking one or more defects. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die von der Prozesszone ausgehende Strahlung unter den beiden Beobachtungsrichtungen simultan aufgenommen werden. 2. Method according to claim 1, characterized in that the radiation emanating from the process zone is recorded simultaneously under the two observation directions. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Messung der vertikalen Position (ZBO) des Beginns (13) einer Schnittfront (12) eines Werkstücks (11 ) und der vertikalen Position (ZBU) des Endes (14) der Schnittfront (12) die Dicke (d) des Werkstücks (11 ) bestimmt wird. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the thickness (d) of the workpiece (11) is determined from the measurement of the vertical position (ZBO) of the start (13) of a cutting front (12) of a workpiece (11) and the vertical position (ZBU) of the end (14) of the cutting front (12). 4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass bei vorgegebenen Abweichungen zwischen dem Sollwert für die Werkstückdicke (d) und dem gemessenen Wert mindestens ein Parameter des Schneidvorgangs, des Überwachungsvorgangs oder des Regelungsvorgangs dem gemessenen Wert angepasst oder eine Fehlermeldung ausgegeben und/oder der Schneidvorgang gestoppt wird. 4. Method according to claim 3, characterized in that in the case of predetermined deviations between the target value for the workpiece thickness (d) and the measured value, at least one parameter of the cutting process, the monitoring process or the control process is adapted to the measured value or an error message is issued and/or the cutting process is stopped. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Messung des seitlichen Versatzes (XBO) eines Elements (13) auf der Werkstückoberseite (11 .1 ) in den beiden unter unterschiedlichen Beobachtungsrichtungen aufgenommenen Abbildungen durch Triangulation der Abstand (D) der Bearbeitungsdüse (10) zur Werkstückoberseite (11.1 ) berechnet wird. 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that by measuring the lateral offset (XBO) of an element (13) on the workpiece top side (11.1) in the two images recorded under different observation directions, the distance (D) of the processing nozzle (10) to the workpiece top side (11.1) is calculated by triangulation. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung des gemessenen Abstands (D) zwischen Werkstückoberseite (11.1 ) und Bearbeitungsdüse (10) von einem Sollwert eine Nachregelung der Position der Bearbeitungsdüse (10) und/oder eine Anpassung mindestens eines Schneidparameters durchgeführt oder der Schneidprozess unterbrochen und die Bearbeitungsdüse (10) inspiziert und bei Bedarf gereinigt oder ausgetauscht wird. 6. Method according to claim 5, characterized in that if the measured distance (D) between the workpiece top (11.1) and the processing nozzle (10) deviates from a target value, a readjustment of the position of the processing nozzle (10) and/or an adjustment of at least one cutting parameter is carried out or the cutting process is interrupted and the processing nozzle (10) is inspected and, if necessary, cleaned or replaced. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (Zs) von Elementen (16) im Schnittspalt (22) zur Bildaufnahmeeinrichtung, der Bearbeitungsdüse oder der Werkstückoberseite oder Werkstückunterseite gemessen wird. 7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the distance (Zs) of elements (16) in the cutting gap (22) to the image recording device, the processing nozzle or the upper side or lower side of the workpiece is measured. 8. Verfahren nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem geringeren Abstand (Zs) der Leuchtelemente als der Abstand (ZBU) der Werkstückunterseite (14) ein Schnittabriss erkannt und der Schneidvorgang unterbrochen wird. 8. Method according to claim 3 and 7, characterized in that if the distance (Zs) between the light elements is smaller than the distance (ZBU) of the workpiece underside (14), a cut break is detected and the cutting process is interrupted. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Position von in die Düsenöffnung (10.1 ) hineinragenden Verunreinigungen gemessen und eine Fehlermeldung mit der vertikalen Position der Verunreinigung ausgegeben wird. 9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the vertical position of contaminants protruding into the nozzle opening (10.1) is measured and an error message is issued with the vertical position of the contaminant. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (20, 21 ) unter den verschiedenen Beobachtungsrichtungen unpolarisiert oder identisch polarisationsgefiltert und im gleichen Spektralbereich vorgenommen werden. 10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recordings (20, 21) are made under the different observation directions unpolarized or identically polarization-filtered and in the same spectral range. 11 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (20, 21 ) unter den verschiedenen Beobachtungsrichtungen in unterschiedlichen Polarisationsrichtungen relativ zur Vorschubrichtung (x) des Lasers oder in unterschiedlichen Spektralbereichen vorgenommen werden. 11. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the recordings (20, 21) are made under the different observation directions in different polarization directions relative to the feed direction (x) of the laser or in different spectral ranges. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messergebnisse und die zugehörigen Beobachtungsrichtungen (ai, «2) einem selbstlernenden Kl-System zur Verfügung gestellt werden, das eine Klassifizierung der Prozesszustände vornimmt. 12. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement results and the associated observation directions (ai, «2) are made available to a self-learning Kl system which carries out a classification of the process states. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen durch die Öffnung (10.1 ) der Bearbeitungsdüse (10) hindurch vorgenommen werden. 13. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurements are carried out through the opening (10.1) of the processing nozzle (10). 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand der Düsenöffnung (10.1 ) als Referenz für die Messung definiert wird. 14. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the edge of the nozzle opening (10.1) is defined as a reference for the measurement. 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es vor, während oder nach der Bearbeitung eines Werkstücks (11 ) durchgeführt wird. 15. Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is carried out before, during or after the machining of a workpiece (11). 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkeldifferenz zwischen jeweils zwei Beobachtungsrichtungen zwischen 1° und 10°, vorzugsweise zwischen 3° und 4° gewählt wird. 16. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the angle difference between two observation directions is chosen between 1° and 10°, preferably between 3° and 4°.
PCT/EP2024/060600 2023-04-26 2024-04-18 Method for monitoring, controlling and regulating laser cutting processes Pending WO2024223412A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023110717.8 2023-04-26
DE102023110717 2023-04-26
DE102023115304.8A DE102023115304A1 (en) 2023-04-26 2023-06-13 Methods for monitoring, controlling and regulating laser cutting processes
DE102023115304.8 2023-06-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024223412A1 true WO2024223412A1 (en) 2024-10-31

Family

ID=90826335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2024/060600 Pending WO2024223412A1 (en) 2023-04-26 2024-04-18 Method for monitoring, controlling and regulating laser cutting processes

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024223412A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3159093A1 (en) 2015-10-23 2017-04-26 Bystronic Laser AG Method of controlling a laser cuting process in a high energy zone with interruption of the cutting process ; corresponding device and computer program
EP3111161B1 (en) * 2014-02-28 2018-08-08 Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Method and device for optically determining a distance
US20190201979A1 (en) * 2016-09-15 2019-07-04 Arconic Inc. Systems and methods for z-height measurement and adjustment in additive manufacturing
EP3213857B1 (en) * 2013-09-13 2020-11-04 TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Device and method for monitoring, in particular for controlling a cutting process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3213857B1 (en) * 2013-09-13 2020-11-04 TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Device and method for monitoring, in particular for controlling a cutting process
EP3111161B1 (en) * 2014-02-28 2018-08-08 Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Method and device for optically determining a distance
EP3159093A1 (en) 2015-10-23 2017-04-26 Bystronic Laser AG Method of controlling a laser cuting process in a high energy zone with interruption of the cutting process ; corresponding device and computer program
US20190201979A1 (en) * 2016-09-15 2019-07-04 Arconic Inc. Systems and methods for z-height measurement and adjustment in additive manufacturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007063627B4 (en) Method for determining the position of a laser beam relative to an opening, and laser processing machine
EP2726244B1 (en) Method of detecting defects in a non-linear weld seam or a non-linear cutting gap during a laser-machining process ; corresponding laser-machining device
EP3310519B1 (en) Adjustment arrangement for an off-line adjustment with a scanning head with integrated beam position sensor and corresponding adjustment method using such adjustment arrangement
EP1640101B1 (en) Method for controlling an automated machining process
EP2894004B1 (en) Device for laser machining with a camera and a movavble mirror
EP3102361B1 (en) Method for identifying an edge contour of an opening on a machining head, and machining tool
DE102017126867A1 (en) Laser processing system and method for laser processing
DE102016001661B3 (en) Measuring device and method for determining a relative inclination of a workpiece by means of optical coherence tomography during processing
EP3386675B1 (en) Method for determining the reference focal position of a laser beam
EP3525975B1 (en) Method and device for determining and regulating a focal position of a machining beam
WO2020074713A1 (en) Method for identifying a parameter of a processing process and processing machine
EP3948456A1 (en) Offset compensation method
DE112016006470T5 (en) DEVICE AND METHOD FOR CHECKING A PROCESSING NOZZLE IN A LASER PROCESSING MACHINE
DE102021103206A1 (en) Method for optimizing a processing time of a laser machining process, method for performing a laser machining process on a workpiece and a laser machining system set up to perform the same
DE4421050A1 (en) On-line deflection compensation in instruments which use focused beams
DE102020208988B4 (en) COMPARISON METHOD AND LASER PROCESSING DEVICE
EP3566793B1 (en) Slug detection for bending cells
DE102007047298B3 (en) Method for determining reference focal position of a focused laser radiation guided through an opening in a nozzle body of a laser processing nozzle relative to a sheet metal, comprises cutting a section of the body by the laser radiation
EP3655175B1 (en) Method for operating a processing installation with a movable punch
WO2024223412A1 (en) Method for monitoring, controlling and regulating laser cutting processes
DE102023115304A1 (en) Methods for monitoring, controlling and regulating laser cutting processes
EP3102359B1 (en) Method and device for laser welding or cutting with a dynamically adaptable analysis region
DE102022127449A1 (en) Laser processing head with lidar sensor
DE102022106605A1 (en) Laser processing method and laser processing machine
EP1924732B1 (en) Device for detecting the weft threads and position of a transported textile web

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24720813

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1