[发明专利]用于尤其焊接加工工件的加工设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于尤其焊接加工工件(2)的加工设备(1)，该加工设备包括：用于提供用于加工工件(2)的加工射束、尤其是激光射束(4)的加工头(3)；光学干涉仪、尤其是光学相干断层扫描仪(7)，该光学干涉仪包括用于产生具有源功率(P_Q)的辐射(9)的射束源(8)、用于将射束源(8)的源功率(P_Q)分配到参考路径(13)和测量路径(14)上的分束器装置(12)，后向反射器(17)布置在所述参考路径中，工件(2)布置在所述测量路径中；以及用于探测由在测量路径(14)中的工件(2)和在参考路径(13)中的后向反射器(17)反射和/或散射到所述探测器(22)的辐射(9)的总功率(P_R+P_M)的探测器(22)；执行装置(27、27a)，该执行装置用于改变由后向反射器(17)反射和/或散射到探测器(22)的辐射(9)在总功率(P_R+P_M)中的功率份额(PR)；以及调节装置(26)，该调节装置用于操控执行装置(27、27a)以将在由工件(2)反射和/或散射到探测器(22)的辐射(9)的功率份额(P_M)和由后向反射器(17)反射和/或散射到探测器(22)的辐射(9)的功率份额(P_R)之间的比例(P_M/P_R)调节到目标比例(P_MS/P_RS)。本发明也涉及一种对应的用于尤其焊接加工工件(2)的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于尤其焊接加工工件的加工设备，该加工设备包括：用于提供用于尤其焊接加工工件的加工射束、尤其是激光射束的加工头；以及光学干涉仪、尤其是光学相干断层扫描仪，该光学干涉仪包括：用于产生具有源功率的辐射的射束源、用于将射束源的源功率分配到参考路径和测量路径上的分束器装置，后向反射器布置在所述参考路径中，工件布置在所述测量路径中，以及用于探测由在测量路径中的工件和在参考路径中的后向反射器反射和/或散射到探测器的(干涉)辐射的总功率的探测器。本发明也涉及一种对应的用于尤其焊接加工工件的方法，该方法尤其能够借助于这种加工设备来执行。

背景技术

从EP1977850 B1中已知一种用于加工具有不透明表面的工件的加工设备，所述加工设备具有用于提供加工射束、尤其是电子射束或者激光射束的加工头。加工头配有构造为光学相干断层扫描仪的扫描设备，所述扫描设备设置用于表面扫描。

在DE10 2013 008 269 A1中描述了一种用于激光加工设备的加工头，该加工头具有光学相干断层扫描仪，该光学相干断层扫描仪设置用于测量在加工头和工件之间的距离，其中，在光学相干断层扫描仪中，由测量光源产生的已由工件反射的测量光与在参考臂中已走过一光学行程的测量光发生干涉。在参考臂中布置有行程调制器，该行程调制器同步于并且依据于加工头的聚焦光具的焦距的改变来追踪参考臂中的光学行程。

在WO2014/138939 A1中描述了一种用于借助于干涉方法来监测并且表征相变区域(PCR)的动态的设备，其中，在激光焊接时、特别是在键孔式焊接时产生PCR。通过将测量射束对准在PCR内的且与PCR交搭的多个地点，该设备能够用于实时求得焊接的空间和时间特性，例如键孔的深度、长度、宽度和几何形状，并且实时求得关于键孔是否不稳定、是否闭合或者萎缩的信息。能够适配参考臂的部件，以便在干涉测量时配置出参考信号的功率的所希望的量。

从US2012/0138586 A1中已知一种用于在材料改变过程的背景下、特别是在焊接过程的背景下使用光学干涉的方法和设备。调节器根据光学干涉仪的输出信号来调节材料改变过程的至少一个加工参数。

从US2016/0183801 A1中已知一种偏振干涉光学系统、尤其是光学相干断层扫描系统，该系统具有改善的信噪比。布置在偏振分束器前的光学射束中的偏振器的角度取向决定光学射束的功率在参考辐射和测试辐射中的分配(功率比)，从而影响信噪比，该信噪比尤其也取决于样本的散射特性。