[发明专利]用于确定激光束相对于激光加工头的气体喷嘴的对准/未对准的传感器装置

说明书

本发明涉及一种用于确定激光束相对于激光加工头的气体喷嘴的对准/未对准的传感器装置，其包括：设有安装器件的传感器壳体，该安装器件适于将壳体安装至激光加工头；包括摄像机的摄像机装置，该摄像机装置设置在传感器壳体中，从而使得当传感器壳体安装至激光加工头时，摄像机朝向气体喷嘴的末端，以同时观察气体喷嘴的孔口和引导激光器；和输出器件，其用于输出由摄像机获得的图像信号。

技术领域

本发明涉及一种待用于激光切割机的、用于确定激光束相对于激光加工头的气体喷嘴的对准/未对准的传感器装置，特别地涉及一种确定激光束相对于气体喷嘴的对中性的工具。

背景技术

成功的激光切割的一个基本要求是，出射激光束与激光切割头的气体喷嘴的孔口充分对中。不然的话，切割性能关于不同切割方向将不均匀。切割表面会变得粗糙，在极端情况下，气体喷嘴可能会被加热到熔点。未对准的原因可能是气体喷嘴的差的机械公差、聚焦透镜(或准直透镜)的不正确对准、机器中的一般对准问题(例如，CO₂激光器不同镜面的不正确对准)、以及激光切割头与工件碰撞之间的影响。

目前最常用的方法是在固定在气体或切割喷嘴上的胶带目标上使用一系列射束。这要求实际激光束在低功率和短期暴露(100ms区)下使用。喷嘴孔口的轮廓以及由此产生的燃烧孔是可见的。这是反复调整激光束并测量燃烧孔相对于喷嘴孔口的位置的重复过程。根据操作员的技能水平，此过程可能需要5到10分钟才能完成。通常接着进行切割测试，观察在处理的板或片材下方的熔融颗粒喷射的行为。但是，胶带方法会造成安全威胁，因为它涉及使用真正的激光束。

除了上述不太复杂的“胶带方法”之外，还有一些尝试来使用摄像机技术和固定测量站。

DE 10 2004 005 902 B3公开了一种与激光切割头一起使用的对准单元，用于相对于激光切割头的切割喷嘴的孔口来调节激光束。对准单元包括壳体，其中设有具有开口的对中环，用于在激光切割头处于测试位置时容纳切割喷嘴。在对中环后，红外转换屏和摄像机模块布置在激光束的光束路径中。为了避免在激光切割进入其测试位置时对准单元和/或切割喷嘴损坏，对准单元的壳体的下侧设有弹性减震材料。当激光切割头处于测试位置、即切割喷嘴靠置在对中环上时，激光束投射到红外转换屏上。显示激光束当前位置的屏幕图像被摄像机模块摄取并传输到显示器。

EP 1 967 316 A1公开了另一种用于确定激光加工头的喷嘴相对于激光束轴线的相对位置的系统。该系统包括用于照亮喷嘴的一部分的单元、用于记录喷嘴的孔口的图像的摄像机单元以及用于显示在处理之前和/或之后获取的图像的单元。激光加工头需要相对于摄像机单元进行定位。然后，在启动引导激光器之前和之后记录摄像机图像。执行图像处理以确定激光束相对于喷嘴的开口的位置。

上述解决方案都不是便携式的，而是每个都需要在激光加工机的工作区域中具有固定的测量位置。这是一个明显的缺点，特别是在使用带有镜面光束传输系统的CO₂激光器时。因此，激光束相对于喷嘴开口的对准或未对准情况不能在多于一个位置测量。

此外，从成本的角度来看，用于确定每个激光加工机的激光束的对准或未对准的专用系统很难被证明是适合的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于确定激光束相对于激光加工头的气体喷嘴的对准/未对准的传感器装置，其可容易地用于调节工厂车间环境、研究机构或工业实验室中的多于一个的激光切割机。

该目的通过独立权利要求的特征来实现。

根据一个实施例，一种用于确定激光束相对于激光加工头的气体喷嘴的对准/未对准的传感器装置，该传感器装置包括：传感器壳体，其设有适于将壳体安装至激光加工头的安装器件；包括摄像机的摄像机装置，该摄像机装置设置在传感器壳体中，从而当传感器壳体安装至激光加工头时，摄像机朝向气体喷嘴的末端，以便同时观察气体喷嘴的孔口和引导激光器；以及输出器件，其用于输出由摄像机获得的图像信号。