DE102012001609B3 - Laser processing head - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Laserbearbeitungskopf zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Arbeitslaserstrahls, mit einer Strahlformungsoptik zur Kollimierung eines aus einem Faserende einer Lichtleitfaser austretenden Arbeitslaserstrahls, wobei das Faserende innerhalb eines Strahlformungsoptikabbildungsbereichs liegt, einer Fokussieroptik zur Fokussierung des Arbeitslaserstrahls auf die Werkstückoberfläche oder auf eine relativ zur Werkstückoberfläche definierte Lage, und einer Kamera mit einer davor im Strahlengang angeordneten verstellbaren Abbildungsoptik, wobei eine Abbildung eines Bearbeitungsbereichs des Werkstücks auf einen ersten Sensorbereich der Kamera durch einen ersten Beobachtungsstrahlengang über die Fokussieroptik und die Abbildungsoptik, und eine Abbildung des Strahlformungsoptikabbildungsbereichs auf einen zweiten Sensorbereich der Kamera durch einen zweiten Beobachtungsstrahlengang über die Strahlformungsoptik und die Abbildungsoptik erfolgt.The invention relates to a laser processing head for machining a workpiece by means of a working laser beam, with a beam shaping optics for collimating a working laser beam emerging from a fiber end of an optical fiber, wherein the fiber end is within a beam forming optical imaging range, a focusing optics for focusing the working laser beam on the workpiece surface or on a relative to the workpiece surface a defined position, and a camera with an adjustable imaging optics arranged in front in the beam path, wherein an image of a processing region of the workpiece on a first sensor area of the camera through a first observation beam via the focusing optics and the imaging optics, and an image of the Strahlformungsoptikabbildungsbereichs on a second sensor area of the camera takes place through a second observation beam via the beam-shaping optical system and the imaging optics.
Description
Die Erfindung betrifft einen Laserbearbeitungskopf, insbesondere zur Kontrolle und Regelung der Brennfleckposition und -größe bei der Lasermaterialverarbeitung sowie zur Visualisierung von Bearbeitungsoberfläche, Schweißbad, Prozessleuchten und Dampfkapillare in Laserbearbeitungsprozessen.The invention relates to a laser processing head, in particular for controlling and regulating the focal spot position and size in laser material processing, and for visualizing the processing surface, weld pool, process lamps and vapor capillary in laser processing processes.
Bei der Bearbeitung von Materialien mit einem Laserbearbeitungskopf wird Laserstrahlung mittels eines Linsensystems oder mittels eines Spiegelsystems fokussiert. Ein Linsensystem selbst erwärmt sich allerdings während der Materialbearbeitung mittels Laserlicht, wodurch sich auch die optischen Eigenschaften des verwendeten Linsensystems verändern. Dadurch kommt es auch zu einer Veränderung der Fokuslage des Strahlenverlaufs des Laserlichts. Eine Veränderung dieser Fokuslage relativ zur Position der zu bearbeitenden Materialien kann dazu führen, dass das gewünschte Bearbeitungsergebnis nicht erreicht wird.When machining materials with a laser processing head, laser radiation is focused by means of a lens system or by means of a mirror system. However, a lens system itself heats up during material processing by means of laser light, which also changes the optical properties of the lens system used. This also leads to a change in the focal position of the beam path of the laser light. A change in this focus position relative to the position of the materials to be processed can lead to the desired processing result is not achieved.
Aus der
Zur Prozessüberwachung bei Lasermaterialbearbeitungsprozessen werden diverse Überwachungssysteme eingesetzt. Diese basieren zum Teil auf der Detektion von Prozessemissionen, also insbesondere von elektromagnetischer Strahlung aus der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück mittels Photodioden, anderen Photosensoren oder bildgebender Sensorik, insbesondere einer Kamera. Eine Kamera wird zur Echtzeit- oder In-Prozessüberwachung in der Regel in das optische System eines Laserbearbeitungskopfes integriert, z. B. über eine beschichtete halbtransparente Oberfläche.Various monitoring systems are used for process monitoring in laser material processing processes. These are based in part on the detection of process emissions, ie in particular of electromagnetic radiation from the interaction zone between the laser beam and the workpiece by means of photodiodes, other photosensors or imaging sensors, in particular a camera. A camera is integrated for real-time or in-process monitoring usually in the optical system of a laser processing head, z. B. over a coated semi-transparent surface.
Ansätze zur Feststellung der Fokuslagenänderung relativ zum Werkstück mittels Intensitäten einzelner Photodioden wurden bereits in der Wissenschaft diskutiert.Approaches for determining the focus position change relative to the workpiece by means of intensities of individual photodiodes have already been discussed in science.
So ist ein Verfahren bekannt, welches zwei optische Sensoren für unterschiedliche Wellenlängen in die Glasfaser des zugeführten Laserlichtes einbringt. Dabei wird versucht, einen Rückschluss auf die Fokuslagenänderung auf der Basis der relativen Änderung der Intensitäten der beiden optischen Sensoren zueinander zu ziehen, um dann die Fokuslagenänderung auszugleichen. Vgl. F. Haran, D. Hand, C. Peters und J. Jones, „Real-time focus control in laser welding”, Meas. Sci. Technol., Jahr: 1996, Seiten: 1095–1098.Thus, a method is known which introduces two optical sensors for different wavelengths in the glass fiber of the supplied laser light. It is attempted to draw a conclusion on the focus position change based on the relative change in the intensities of the two optical sensors to each other, and then compensate for the focus position change. See F. Haran, D. Hand, C. Peters and J. Jones, "Real-time focus control in laser welding", Meas. Sci. Technol., Year: 1996, pages: 1095-1098.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird mittels einer Photodiode die Intensität einer Wellenlänge während eines Laserschweißprozesses mit Fokuslagenvariation relativ zum Werkstück gemessen. Mit neuronalen Netzen wurde eine Funktion angenähert, die der Ausgabe der Photodiode entspricht und die anschließend zur ausgleichenden Steuerung der Fokuslage verwendet wurde. Vgl. G. Hui, O. Flemming Ove, „Automatic Optimization of Focal Point Position in CO2 Laser Welding with Neural Networks in Focus Control System”, Jahr 1997.In another known method, the intensity of a wavelength is measured by means of a photodiode during a laser welding process with focus position variation relative to the workpiece. With neural networks, a function has been approximated that corresponds to the output of the photodiode, which was then used to compensate for the focus position. See G. Hui, O. Flemming Ove, "Automatic Optimization of Focal Point Position in CO 2 Laser Welding with Neural Networks in Focus Control System", year 1997.
Aus der
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laserbearbeitungskopf zu schaffen, durch welchen eine definierte Fokuslage relativ zu einem zu bearbeitenden Werkstück während eines Bearbeitungsprozesses in effektiver Weise und mit geringem apparativen Aufwand aufrecht erhalten werden kann.The invention has for its object to provide a laser processing head through which a defined focus position can be maintained relative to a workpiece to be machined during a machining process in an effective manner and with little equipment.
Diese Aufgabe wird durch den Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.This object is achieved by the laser processing head according to
Erfindungsgemäß ist ein Laserbearbeitungskopf zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls vorgesehen, mit einer Strahlformungsoptik zur Formung oder zur Kollimierung eines aus einem Faserende einer Lichtleitfaser austretenden Arbeitslaserstrahls, wobei das Faserende innerhalb eines Strahlformungsoptikabbildungsbereichs liegt, einer Fokussieroptik zur Fokussierung des Arbeitslaserstrahls auf die Werkstückoberfläche oder auf eine relativ zur Werkstückoberfläche definierte Lage, und einer Kamera mit einer davor im Strahlengang angeordneten verstellbaren Abbildungsoptik, wobei eine Abbildung eines Bearbeitungsbereichs des Werkstücks auf einen ersten Sensorbereich der Kamera durch einen ersten Beobachtungsstrahlengang über die Fokussieroptik und die Abbildungsoptik, und eine Abbildung des Strahlformungsoptikabbildungsbereichs auf einen zweiten Sensorbereich der Kamera durch einen zweiten Beobachtungsstrahlengang über die Strahlformungsoptik und die Abbildungsoptik erfolgt.According to the invention, a laser processing head is provided for processing a workpiece by means of a laser beam, with a beam shaping optical system for shaping or collimating a working laser beam emerging from a fiber end of an optical fiber, wherein the fiber end lies within a beam shaping optical imaging area, a focusing optics for focusing the working laser beam on the workpiece surface or on a An image of a processing region of the workpiece on a first sensor area of the camera through a first observation beam via the focusing optics and the imaging optics, and an image of the beam forming optics imaging area on a second Sensor range of the camera through a second observation beam via the beam shaping optics and the imaging optics he follows.
Es ist also ein Laserbearbeitungskopf vorgesehen, bei welchem auf eine Sensorfläche einer Kamera in einem Laserbearbeitungskopf sowohl die Bearbeitungsoberfläche eines Werkstücks als auch der Faserendbereich einer Lichtleitfaser abgebildet werden, wobei die Abbildungen der Werkstückoberfläche und des Strahlformungsoptikabbildungsbereichs, in welchem das Faserende liegt, in unterschiedliche Sensorbereiche an unterschiedlichen Sensorbereichsorten oder durch zeitliche Variation der Beleuchtung zeitlich trennbar sind. Die zusätzliche Beobachtung des Strahlformungsoptikabbildungsbereichs durch die Prozessbeobachtungskamera hat den Vorteil, dass beispielsweise eine Brennpunktverschiebung der Strahlformungsoptik aufgrund einer unscharfen Abbildung auf die Sensorfläche detektiert werden kann.Thus, a laser processing head is provided, in which on a sensor surface of a camera in a laser processing head, both the processing surface of a workpiece and the fiber end of an optical fiber are imaged, wherein the images of the workpiece surface and the Strahlformungsoptikabbildungsbereichs, in which the fiber end is located in different sensor areas different sensor range locations or by temporal variation of the illumination are temporally separable. The additional observation of the beam-shaping optical imaging region by the process observation camera has the advantage that, for example, a focal point shift of the beam-shaping optical system can be detected due to a blurred image on the sensor surface.
Um eine Brennpunktverschiebung der Strahlformungsoptik im Wellenlängenbereich des Arbeitslaserstrahls berechnen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße Laserbearbeitungskopf eine Auswerteeinheit aufweist, die diese Brennpunktverschiebung mittels eines Verstellweges der Abbildungsoptik in Richtung der optischen Achse, der dazu nötig ist, bei einer Verschiebung des Brennpunkts der Strahlformungsoptik das Kamerabild des Strahlformungsoptikabbildungsbereichs wieder scharf einzustellen, zu berechnen.In order to be able to calculate a focal shift of the beam shaping optics in the wavelength range of the working laser beam, it is particularly advantageous if the laser processing head according to the invention has an evaluation unit which determines this focal shift by means of an adjustment path of the imaging optics in the direction of the optical axis, which is necessary for a displacement of the focal point sharpen the beamforming optics to recalculate the camera image of the beamforming optics imaging area.
Erfindungsgemäß kann die Auswerteinheit ferner dazu ausgebildet sein, mittels eines Verstellwegs der Abbildungsoptik in Richtung der optischen Achse, der dazu nötig ist, bei der Verschiebung des Brennpunkts der Fokussieroptik das Kamerabild des Bearbeitungsbereichs des Werkstücks wieder scharf einzustellen, eine Brennpunktverschiebung der Fokussieroptik im Wellenlängenbereich des Laserbearbeitungsstrahls zu berechnen. Somit kann durch die Auswerteeinheit des erfindungsgemäßen Laserbearbeitungskopfes sowohl eine durch Erwärmung von Linsen des optischen Systems erzeugte Brennpunktverschiebung der Strahlformungsoptik als auch eine Brennpunktverschiebung der Fokussieroptik erfasst werden, wodurch eine Brennpunktverschiebung des Fokus des Laserstrahls relativ zur Werkstückoberfläche vollständig bestimmt werden kann.According to the invention, the evaluation unit may further be configured to again sharply adjust the camera image of the processing region of the workpiece by means of an adjustment path of the imaging optics in the direction of the optical axis necessary for refocusing the focal point of the focusing optics, a focus shift of the focusing optics in the wavelength range of the laser processing beam to calculate. Thus, by the evaluation unit of the laser processing head according to the invention both generated by heating lenses of the optical system focus shift of the beam shaping optics and a focus shift of the focusing optics can be detected, whereby a focus shift of the focus of the laser beam relative to the workpiece surface can be completely determined.
Für eine optimale Ausrichtung des von der Kamera erzeugten Kamerabildes mit dem auf das Werkstück treffenden Laserstrahl ist es besonders zweckmäßig, wenn ferner ein erster Strahlteiler oder ein Strahlumlenker im Strahlengang des Arbeitslaserstrahls zwischen Strahlformungsoptik und Fokussieroptik angeordnet ist, um den ersten Beobachtungsstrahlengang der Kamera in den Strahlengang des Arbeitslaserstrahls einzukoppeln.For optimum alignment of the camera image generated by the camera with the laser beam striking the workpiece, it is particularly expedient if, furthermore, a first beam splitter or a beam deflector is arranged in the beam path of the working laser beam between beam shaping optics and focusing optics in order to move the first observation beam path of the camera into the beam path of the working laser beam.
Um in besonders einfacher und effektiver Weise den Strahlformungsoptikabbildungsbereich in den zweiten Sensorbereich der Kamera einzublenden, ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Reflexionsvorrichtung so relativ zum ersten Strahlteiler angeordnet ist, dass der zweite Beobachtungsstrahlengang von der Abbildungsoptik durch den ersten Strahlteiler hindurch läuft und nach Reflexion an der Reflexionsvorrichtung und dem ersten Strahlteiler zu der Strahlformungsoptik gelenkt wird. In order to superimpose the beam-shaping optical imaging region into the second sensor region of the camera in a particularly simple and effective manner, it is particularly advantageous if a reflection device is arranged relative to the first beam splitter such that the second observation beam path passes from the imaging optics through the first beam splitter and after reflection the reflection device and the first beam splitter is directed to the beam shaping optics.
Für eine Korrektur des Fokus des Arbeitslaserstrahls relativ zur Bearbeitungsfläche des Werkstücks ist es besonders zweckmäßig, wenn der erfindungsgemäße Laserbearbeitungskopf ferner ein Aktuatorsystem aufweist, welches dazu ausgebildet ist, die Position des Laserbearbeitungskopfes relativ zu einer Bearbeitungsoberfläche des Werkstücks oder bewegliche Teile des optischen Systems so anzupassen, dass die berechnete Brennpunktverschiebung der Fokussieroptik und/oder der Strahlformungsoptik kompensiert wird, um den Arbeitslaserstrahl wieder auf die Werkstückoberfläche oder auf eine relativ zur Werkstückoberfläche definierte Lage zu fokussieren.For a correction of the focus of the working laser beam relative to the working surface of the workpiece, it is particularly useful if the laser processing head according to the invention further comprises an actuator system which is adapted to adjust the position of the laser processing head relative to a processing surface of the workpiece or moving parts of the optical system the calculated focus shift of the focusing optics and / or the beam shaping optics is compensated for in order to focus the working laser beam again on the workpiece surface or on a position defined relative to the workpiece surface.
Die erfindungsgemäße Reflexionsvorrichtung kann hierbei eine semitransparente Planplatte sein, wobei es besonders zweckmäßig ist, wenn in Strahleinfallsrichtung hinter der semitransparenten Planplatte ein Lichtabsorptionselement angeordnet ist, um im Falle der Abbildung des aus dem Faserende austretenden Arbeitslaserstrahls auf den zweiten Sensorbereich einen Großteil der Laserenergie des Arbeitslaserstrahls zu absorbieren.The reflection device according to the invention may in this case be a semitransparent plane plate, it being particularly expedient if a light absorption element is arranged in the direction behind the semitransparent plane plate in order to image a larger part of the laser energy of the working laser beam in the case of imaging the working laser beam emerging from the fiber end onto the second sensor region absorb.
Um zu ermöglichen, dass ein zu beobachtendes Objekt innerhalb der Bearbeitungsoberfläche des Werkstücks, wie beispielsweise ein Schnittbereich oder ein Schmelzbadbereich räumlich getrennt von einem zu beobachtenden Objekt innerhalb des Strahlformungsoptikabbildungsbereichs abgebildet werden kann, ist es besonders von Vorteil, wenn die Reflexionsvorrichtung so gekippt zur Abbildungsoptik der Kamera vorgesehen ist, dass die Abbildungen auf den ersten und den zweiten Sensorbereich der Kamera in unterschiedliche Sensorbereiche der Kamera erfolgen und diese somit trennbar sind.In order to enable an object to be observed to be imaged within the processing surface of the workpiece, such as a cut area or a molten pool area, spatially separate from an object to be observed within the beam forming optics imaging area, it is particularly advantageous for the reflection apparatus to be tilted to the imaging optics of FIG Camera is provided that the images take place on the first and the second sensor area of the camera in different sensor areas of the camera and they are thus separable.
Im Falle einer zusätzlichen Beleuchtung des Strahlformungsoptikabbildungsbereichs ist es jedoch auch vorstellbar und besonders vorteilhaft, wenn die Reflexionsvorrichtung so gekippt zur Abbildungsoptik der Kamera vorgesehen ist, dass die Abbildungen auf den ersten und den zweiten Sensorbereich der Kamera in unterschiedliche Sensorbereiche der Kamera erfolgen und diese somit trennbar sind.However, in the case of an additional illumination of the beam-shaping optical imaging region, it is also conceivable and particularly advantageous if the reflection device is provided tilted to the imaging optics of the camera, that the images on the first and the second sensor area of the camera in different sensor areas of the camera done and this thus separable are.
Zur Beleuchtung des Strahlformungsoptikabbildungsbereichs ist es zweckmäßig, wenn der Laserbearbeitungskopf ferner mit einer ersten Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet ist, deren Licht koaxial in den ersten Beobachtungsstrahlengang über einen zweiten Strahlteiler zwischen Abbildungsoptik und erstem Strahlteiler eingekoppelt ist, um gleichzeitig den Bearbeitungsbereich des Werkstücks sowie den Strahlformungsoptikabbildungsbereich zu beleuchten.For illuminating the beam-shaping optical imaging region, it is expedient if the laser processing head is also equipped with a first illumination device whose light is coaxially coupled into the first observation beam path via a second beam splitter between the imaging optics and the first beam splitter, in order to simultaneously illuminate the processing region of the workpiece and the beam-forming optical imaging region.
Es ist jedoch auch vorstellbar, den Laserbearbeitungskopf mit einer zweiten Beleuchtungsvorrichtung zur gleichmäßigen Beleuchtung des Strahlformungsoptikabbildungsbereichs auszustatten.However, it is also conceivable to equip the laser processing head with a second illumination device for uniform illumination of the beam shaping optical imaging region.
Statt einer Beleuchtungsvorrichtung zur gleichmäßigen Ausleuchtung des Strahlformungsoptikabbildungsbereichs kann jedoch auch zweckmäßigerweise im Strahlformungsoptikabbildungsbereich neben dem Faserende eine Leuchtvorrichtung zur Abbildung des emittierten Lichts der Leuchtvorrichtung auf den zweiten Sensorbereich der Kamera angeordnet sein.Instead of a lighting device for uniform illumination of the beam shaping optical imaging region, however, a light-emitting device for imaging the emitted light of the light-emitting device on the second sensor region of the camera can also be expediently arranged in the beam-shaping optical imaging region next to the fiber end.
Zur Eliminierung von Störstrahlung, wie sie beispielsweise bei einem Betrieb des Laserbearbeitungskopfes auftritt, ist es zweckmäßig, wenn der erfindungsgemäße Laserbearbeitungskopf einen optischen Bandpassfilter aufweist, welcher im Beobachtungsstrahlengang vor der Kamera angeordnet ist, wobei die Durchlasswellenlänge des optischen Bandpassfilters auf die Emissionswellenlänge der ersten und/oder zweiten Beleuchtungsvorrichtung und/oder der Leuchtvorrichtung abgestimmt ist.In order to eliminate interfering radiation, as occurs, for example, during operation of the laser processing head, it is expedient if the laser processing head according to the invention has an optical bandpass filter which is arranged in front of the camera in the observation beam path, the transmission wavelength of the optical bandpass filter being limited to the emission wavelength of the first and / or or second lighting device and / or the lighting device is tuned.
Für eine einfache Trennung der Abbildungen des Werkstückbereichs und des Strahlformungsoptikabbildungsbereichs, beispielsweise mittels eines Lock-In-Verfahrens, ist es besonders vorteilhaft, wenn die zweite Beleuchtungsvorrichtung oder die Leuchtvorrichtung in ihrer Intensität relativ zur Beleuchtungsstärke des Werkstücks zeitlich variiert wird, um die Abbildungen des ersten und des zweiten Strahlengangs auf die Kamera zu trennen.For a simple separation of the images of the workpiece area and the beam shaping optical imaging area, for example by means of a lock-in method, it is particularly advantageous if the second lighting device or the lighting device is varied in its intensity relative to the illuminance of the workpiece to the images of the first and the second beam path to the camera to separate.
Erfindungsgemäß ist der Laserbearbeitungskopf besonders geeignet, zum Laserschweißen oder Laserschneiden eingesetzt zu werden.According to the invention, the laser processing head is particularly suitable to be used for laser welding or laser cutting.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
In den verschiedenen Figuren der Zeichnungen sind einander entsprechende Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the various figures of the drawings, corresponding components are provided with the same reference numerals.
In
Der Arbeitslaserstrahl
Die Strahlformungsoptik
Darüber hinaus vereinfacht, wie im Folgenden noch genauer beschrieben werden wird, der Einsatz einer Kollimatoroptik
Der erste Strahlteiler
Erfindungsgemäß erfolgt neben der Abbildung des Bearbeitungsbereichs
In einer realen Umsetzung kann die Abbildungsoptik
Die Transmissivität des ersten Strahlteilers
Der Strahlformungsoptikabbildungsbereich
Der erfindungsgemäße Laserbearbeitungskopf
Der erfindungsgemäße Laserbearbeitungskopf
Um dies zu erreichen, wird das optische System des Laserbearbeitungskopfes
Bei der Bearbeitung des Werkstücks
Nach der Ermittlung der Brennpunktverschiebung Δzf1 der Fokussieroptik
Die Erfindung schließt alle gängigen Verfahren zur Fokussierung- bzw. Bildschärfefindung ein, einige wichtige sollen explizit genannt werden:
Varianz: Quadrierte Differenz der Bildwerte um den Mittelwert mit anschließender Aufsummierung. Bei einem Bild i(x, z) und S als Anzahl der Pixel kann diese folgendermaßen berechnet werden: The invention includes all common methods for focussing or sharpening, some important should be explicitly mentioned:
Variance: Squared difference of the image values around the mean with subsequent summation. For an image i (x, z) and S as the number of pixels, this can be calculated as follows:
Eine hohe Varianz, bzw. breites Histogramm bedeutet guter Kontrast.A high variance or wide histogram means good contrast.
Sum Modulus Difference (SMD): Maß basierend auf Bildgradienten, Sum Modulus Difference (SMD): measure based on image gradients,
SMD wird bestimmt mit bei scharfen Bildern ist der Unterschied von Bildpunkt x zu x + 1 sehr groß.SMD is determined with with sharp images, the difference from pixel x to x + 1 is very large.
Signalleistung (SL): Das Maximum von ergibt den besten Bildzustand, gilt auch für die nach Liao veränderte Schwellwertmethode.Signal Power (SL): The maximum of gives the best image state, also applies to the Liao modified threshold value method.
Fourier-Analyse: Die Diskrete-Fourier-Transformation so wie die schneller zu berechnende Fast-Fourier-Transformation wird unter Verwendung von Zeilen und Spaltenweise ermittelt. Im defokalen Bild nimmt der hohe Frequenzbereich, zu berechnen durch aufsummieren der Leistungsspektren, gegenüber dem fokalen Bild signifikant ab.Fourier Analysis: The Discrete Fourier Transform like the faster-to-calculate fast Fourier transform, using Determines rows and columns. In the defocal image, the high frequency range, calculated by summing the power spectra, decreases significantly compared to the focal image.
Laplace-Operator oder Laplace-Fokussierungsfunktion: stellt das zweite statistische Moment, der Fourierspektren dar und steht im Zusammenhang mit hohen Frequenzen. Durch Operatoridentität und Formelerweiterung kann diese in den Zeitbereich umgeformt werden. Die darin enthaltenen einzelnen Komponenten müssen durch Approximationen der 2. Ableitung bestimmt werden wodurch wir erhalten und direkt bestimmen können.Laplace operator or Laplace focus function: represents the second statistical moment, the Fourier spectra and is associated with high frequencies. Through operator identity and formula expansion, this can be transformed into the time domain. The individual components contained in it must be determined by approximations of the second derivative, whereby we receive and determine directly.
Fokussierung durch Feature Point bzw. Objekt Tracking: Feature Points sind Pixel mit markantem Umfeld, so dass sie in einem anderen Bild der gleichen Bildsequenz wiedergefunden werden können. Dadurch können Bewegungstendenzen in Bildsequenzen festgestellt und die Fokussierung kann so gleich in die richtige Richtung arbeiten. Außerdem ist es möglich per Objekterkennungsalgorithmen in bekannten Bildsequenzen ein Fokusfenster für die Fokussierungsfunktion zu erstellen und damit eine optimale Schärfeeinstellung des Zielobjekts zu ermöglichen. Dazu können viele Verfahren eingesetzt werden, es soll aber der Harris Eckendetektor, die Aufteilung des Bildes in bestimmte Untergrößen, Bildgradient und Schwellwertberechnung, Sum of Square Difference, Fuzzy Logic zur Autofokussierung, Support Vektor Klassifikation, Hauptkomponenten Analyse u. v. m. eingesetzt werden.Focus Point or Object Tracking Focusing: Feature points are pixels with a prominent environment so that they can be rediscovered in a different image of the same image sequence. As a result, movement tendencies can be detected in image sequences and the focus can thus work in the right direction. In addition, it is possible to create a focus window for the focusing function by means of object recognition algorithms in known image sequences and thus to enable optimum focus adjustment of the target object. Many methods can be used for this, but it should be the Harris corner detector, the division of the image into certain sub-sizes, image gradient and threshold calculation, Sum of Square Difference, fuzzy logic for autofocusing, support vector classification, main component analysis and more.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Einstellprozess des Systems zunächst ein scharf abgebildetes Referenzbild von dem Bearbeitungsbereich
In
In
Die Beleuchtung des Musterelements
Da bei dem in
Die chromatische Aberration wird jedoch in besonders bevorzugter Weise erfindungsgemäß durch einen entsprechenden Versatz oder Verschiebung des Musterelements
Die Reflexionsvorrichtung
In
In
In
Es soll betont werden, dass die in den
Als Lichtquelle für die erste Beleuchtungsvorrichtung
Als Lichtquelle der zweiten Beleuchtungsvorrichtung
Für eine Minimierung eines Speckle-Effekts aufgrund der Beleuchtung durch eine Laserdiode bei der ersten Beleuchtungsvorrichtung
Die bevorzugte Abstrahlwellenlänge des Lichts der ersten Beleuchtungsvorrichtung
Der vor der Kamera
Weiter ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das emittierte Licht der zweiten Beleuchtungsvorrichtung
Durch den erfindungsgemäßen Laserbearbeitungskopf
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130522 |
|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: PRECITEC GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: PRECITEC KG, 76571 GAGGENAU, DE |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: TER MEER STEINMEISTER & PARTNER PATENTANWAELTE, DE |