[发明专利]检测光学元件运行条件的方法、执行该方法的系统及设有该系统的激光处理机械

说明书

用于检测激光处理材料的机械的处理头(14)中沿着功率激光束(B)的传播光路布置的至少一个光学元件(16)的运行条件的方法和系统，包括以下步骤：a)获取指示以激光束(B)的波长与光路同轴反向传播的光辐射的信号；b)获取指示以近红外的波长与光路同轴反向传播的光辐射的信号；c)获取指示由光学元件(16)发射的红外光辐射的信号；d)获取随声波射过光学元件(16)体积的渡越时间变化的信号或数据；e)计算红外光辐射的归一化信号；f)计算真实红外光辐射信号；以及g)根据真实红外光辐射信号、指示以近红外波长反向传播的光辐射的信号和指示以激光束(B)的波长反向传播的光辐射的信号，计算指示光学元件(16)的运行条件的信号。

技术领域

本发明涉及激光处理材料，优选金属材料，具体涉及激光处理材料、尤其是激光切削、钻削或焊接所述材料的机械中的改进。

更具体而言，本发明涉及分别如权利要求1和15的前序部分所述的用于在处理材料、尤其是激光切削、钻削或焊接所述材料的机械中检测沿激光束的传播路径布置的光学元件的运行条件的方法和系统。

根据另一方面，本发明还涉及一种激光处理材料的机械，该机械包括用于检测用于整形激光束的光路的至少一个光学元件的运行条件的系统。

背景技术

在下文的发明内容和权利要求中，术语“材料”以及优选实施例中的“金属材料”是指任何制品，诸如无差别地具有闭合横截面(例如中空圆形、矩形或正方形)或开放横截面(例如扁平截面或L形、C形、U形截面)等的片材或细长型材。

在工业处理材料中，特别是在工业处理金属片材和型材中，使用激光作为若干种应用的热处理工具，这取决于激光束与处理材料的相互作用参数，特别是激光束在材料上的每入射体积的能量密度以及相互作用的时间间隔。

例如，通过在金属材料上长时间(以秒为量级)引导低能量密度(以每平方毫米表面数十瓦为量级)，执行硬化过程，同时在相同的金属材料上在飞秒或皮秒为量级的时间内引导高能量密度(以每平方毫米表面数十兆瓦为量级)，执行光蚀过程。在能量密度增高和处理时间缩短的中间范围内，这些参数的控制允许执行焊接、切削、穿孔、雕刻、标记过程。

在包括钻削和切削过程在内的许多过程中，必需在处理区域提供辅助气流，激光束与材料发生相互作用，该区域具有推动熔体的机械功能或辅助燃烧的化学功能，或屏蔽处理区域周围环境的技术功能。

在激光处理材料领域中，激光切削、钻削和焊接是可由同一机械执行的过程，该机械适配成产生在材料的至少一个工作平面上具有预定横向功率分布的高功率聚焦激光束，通常是功率密度为1至10000kW/mm²的激光束，并控制光束沿材料入射的方向和位置。可对材料执行的不同类型处理之间的差异基本上归因于所用激光束的功率以及激光束与处理材料之间的相互作用时间。

根据现有技术的激光处理机械参见图1和图2，并例如参阅本申请的申请人在EP 3272 453中的描述。