[发明专利]用于监测激光材料加工的工作空间的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于加工系统的监测装置，该加工系统用于借助高能加工光束加工工件，尤其是在空间受限的加工区域内，其中，该监测装置包括用于提供测量光束的测量光束源，和用于检测由环境反射的测量光束分量的记录单元，其中，该监测装置设置为，将测量光束耦合进加工系统的加工光束光学装置中，从而使测量光束和加工光束能够指向环境中的共同位置，其中，该监测装置还设置为，依据测得的测量光束的反射分量得出至少一个距离值，由该距离值能够推导出加工光束光学装置与反射测量光束的环境区域的距离，并且其中，该监测装置还包括判定单元，该判定单元用于判定测得的距离值是否位于容许距离值范围内。

技术领域

本发明涉及一种用于加工系统的监测装置，该加工系统用于借助高能加工光束加工工件，尤其是在空间受限的加工区域内。该高能加工光束优选为激光光束，且该加工系统优选为激光加工系统，例如用于焊接或切割工件。

背景技术

这种加工系统的加工光束通常为显著的危险源。例如通过加工光束的杂散反射或错误的定向可能造成加工系统区域的大规模损坏。因此，已知的是设置所谓的安全室，其形成由防护壁构成、包围加工系统的装置。换句话说，加工区域或加工系统的工作空间有针对性地在空间上受到限制，以便阻挡高能加工光束，保护安全室外的区域。

然而，为了确保有效的保护，特别是在使用数千瓦范围的激光的装置中，存在对防护壁的性能的高要求。该防护壁必须具有例如对抗激光直接照射的高稳定性。这相应地造成了对所使用的材料和材料强度的高要求，由此显著提高了成本。同样的情况也涉及可能的卷闸门或其他进入安全室的入口系统，其应使工件能够送抵和运走。这种入口系统同样必须耗费成本地进行强化，并因此只能通过高功率马达驱动。

此外，为了整体提高安全性并降低对这种安全室的要求，已知的是设置所谓的主动安全系统。该主动安全系统监测加工光束的实际定向，和/或该加工光束在安全室内部的撞击区域。由此可确保加工光束只射向安全室的为此所设的区域内，并特别是不在较长的时间范围内直接击中防护壁。

此外，例如在文件DE 20 2007 012 255U1中所述，已知安装在防护壁上的传感器装置，其记录激光束在防护壁上的撞击。同样已知的是，在安全室内部设置摄像机，以检测激光束在安全室内部的实际撞击点。这种解决方案例如在文件WO 2008/019847 A1中公开。现有技术DE 10 2008 052 570 A1还公开了一种安装在机器人上的摄像机，其监测由机器人操纵的激光焊接头的定向。由此也可确保激光束只射向工作空间的预定区域。

然而，已经表明，已知的解决方案并不能确保在所有加工情况下的足够可靠的监测，此外也往往需要复杂且昂贵的装置措施。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种开头所述类型的监测装置，其成本低并可实现可靠的监测。

这种任务通过一种监测装置得以实现，其包括用于提供测量光束的测量光束源和用于检测由环境反射的测量光束分量的记录单元，其中，该监测装置设置为，将测量光束耦合进加工系统的加工光束光学装置中，从而使测量光束和加工光束能够指向环境中的共同位置，其中，该监测装置还设置为，依据测得的测量光束的反射分量得出至少一个距离值，由该距离值能够推导出加工光束光学装置与反射测量光束的环境区域的距离，并且其中，该监测装置还包括判定单元，该判定单元用于判定测得的距离值是否位于容许距离值范围内。

发明人认识到，已知的安装在防护壁上的传感器系统是极其昂贵的，并且需要复杂的改建措施。此外，这一解决方案往往在防护壁已经发生损坏时才能检测到加工系统的不良状态。在基于分布在安全室内的摄像机的解决方案中，必须始终确保摄像机的视野不被无意地遮蔽。这伴随着相应的高设置消耗和高学习消耗。在安装在机器人上的摄像机装置中，则又只能间接地从焊接头的位置推断激光束在环境中的实际撞击点。由此便无法检测焊接头内部的错误，例如激光束错误地偏转向非预定的方向。