DE102010015682B4 - Device for detecting the process radiation during laser material processing - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Erfassung von Prozessstrahlung (P) bei der Bearbeitung eines Werkstückes (W) mittels eines Laserstrahls (LA), bei der eine Intensität der vom Werkstück (W) emittierten Prozessstrahlung (P), die durch den äußersten Rand einer im Bearbeitungskopf angeordneten Linse (L) in Richtung Laser durch einen dahinter angeordneten Scraperspiegel (SC) erfasst und senkrecht zum Laserstrahl (LA) umgelenkt wird und dort auf ein fokussierendes Element (ZP) fällt, das die intensitätsmäßig hohe und unerwünschte Laserstrahlung (LA), die vom Werkstück (W) reflektiert und ebenfalls von dem Scraperspiegel umgelenkt wird, von der Prozessstrahlung (P) trennt und die Prozessstrahlung (P) in ihre Spektralanteile zerlegt und auf einen oder mehrere Detektoren (D) fokussiert, dadurch gekennzeichnet, dass das fokussierende Element (ZP) als Ringgitter ausgebildet ist, wobei der Abstand der Ringe des Ringgitters nach außen hin immer schmaler wird.Device for detecting process radiation (P) when machining a workpiece (W) by means of a laser beam (LA), in which an intensity of the process radiation (P) emitted by the workpiece (W), which is generated by the outermost edge of a lens ( L) in the direction of the laser is detected by a scraper mirror (SC) arranged behind it and deflected perpendicular to the laser beam (LA) and there falls on a focusing element (ZP), which absorbs the high intensity and undesirable laser radiation (LA) from the workpiece (W ) is reflected and also deflected by the scraper mirror, separates from the process radiation (P) and breaks down the process radiation (P) into its spectral components and focused on one or more detectors (D), characterized in that the focusing element (ZP) is a ring grating is formed, the spacing of the rings of the ring grating becoming narrower towards the outside.

Description

Bei der Lasermaterialbearbeitung ist es notwendig und sinnvoll, zur Prozesskontrolle die vom Bearbeitungspunkt emittierte elektromagnetische Strahlung zu messen und daraus Kenngrößen zu ermitteln, die Aufschluss über die Qualität der Bearbeitung geben und zum Regeln des Bearbeitungsprozesses verwendet werden können.In laser material processing, it is necessary and sensible to measure the electromagnetic radiation emitted by the processing point for process control purposes and to determine parameters which provide information about the quality of the processing and can be used to control the processing process.

Beispiele dafür sind die Überwachung beim Laserschweißen, die Leistungsregelung des Einstechprozesses und die Ermittlung des Durchstechzeitpunktes vor Beginn des Schneidens, die Überwachung und Regelung des Schneidprozesses selber, Erkennung von Plasmabildung und anderes mehr.Examples include laser welding monitoring, power control of the piercing process and determination of piercing timing prior to cutting, monitoring and control of the cutting process itself, detection of plasma formation, and more.

Derartige Vorrichtungen werden in den Druckschriften EP 1 886 757 A1 , DE 10 2004 020 704 A1 , DE 44 33 675 A1 , DE 196 44 101 C1 , DE 10 2008 015 133 B4 , DE 101 60 623 A1 , DE 40 06 622 A1 und US 6,596,961 B2 beschrieben.Such devices are in the publications EP 1 886 757 A1 . DE 10 2004 020 704 A1 . DE 44 33 675 A1 . DE 196 44 101 C1 . DE 10 2008 015 133 B4 . DE 101 60 623 A1 . DE 40 06 622 A1 and US 6,596,961 B2 described.

Zur Veranschaulichung ist in 1 eine derartige Vorrichtung dargestellt, die dem Stand der Technik entspricht. Der Laserstrahl LA wird durch eine Linse L auf das Werkstück W fokussiert. Vom Werkstück W wird die Prozessstrahlung P emittiert, die mittels eines Scraperspiegels SC ringförmig erfasst und seitlich aus dem Bearbeitungskopf ausgelenkt wird, dort mit einem Spiegel S auf den Detektor D fokussiert wird. Vor dem Detektor sind die Filter F1 und F2 angebracht. Die Prozessstrahlung vom Werkstück ist breitbandig, ihr Wellenspektrum hängt von der Temperatur der Bearbeitungsstelle ab. Die Laserstrahlung LA ist monochromatisch und intensitätsmäßig um ein Vielfaches stärker als die Prozessstrahlung.By way of illustration is in 1 such a device is shown, which corresponds to the prior art. The laser beam LA is focused on the workpiece W by a lens L. From the workpiece W, the process radiation P is emitted, which is detected annularly by means of a scraper mirror SC and laterally deflected out of the machining head, where it is focused onto the detector D with a mirror S. In front of the detector are the filters F1 and F2. The process radiation from the workpiece is broadband, its wave spectrum depends on the temperature of the processing site. The laser radiation LA is monochromatic and in intensity many times stronger than the process radiation.

Da auch ein Anteil der Laserstrahlung vom Bearbeitungspunkt reflektiert wird, hat der Filter F1 die Aufgabe, die Laserstrahlung nicht durchzulassen, da diese sonst den Detektor D zerstören würde. Ein zweiter schmalbandiger Filter F2 kann wahlweise eingesetzt werden, um nur eine diskrete Wellenlänge des Prozessstrahls zu messen. Derartige Vorrichtungen werden auch mit mehreren Detektoren eingesetzt, die bei verschiedenen Wellenlängen messen.Since a portion of the laser radiation from the processing point is reflected, the filter F1 has the task not to let the laser radiation through, otherwise this would destroy the detector D. A second narrow-band filter F2 can optionally be used to measure only a discrete wavelength of the process beam. Such devices are also used with multiple detectors that measure at different wavelengths.

Mit Laserstrahlung werden auch reflektierende Materialien bearbeitet. Beispiele sind die Bearbeitung von Aluminium, Messing oder Kupfer. Tritt bei der Bearbeitung ein Fehler auf – ist bspw. die Fokuslage falsch, d. h. die Leistungsdichte auf dem Werkstück ist zu gering – so wird die Laserstrahlung nicht im Werkstück adsorbiert, sondern teils vollständig vom Werkstück reflektiert und durch die Linse parallel gebündelt in den Resonator rückreflektiert. Es bildet sich ein verlängerter Resonator vom Laserrückspiegel bis zum Werkstück aus. Im Resonator wird weitergepumpt, die Strahlung kann aber nicht entweichen, so dass Spitzenleistungen im Megawatt-Bereich auftreten, die die optischen Elemente zerstören.Laser radiation also processes reflective materials. Examples are the machining of aluminum, brass or copper. If an error occurs during processing - eg the focus position is wrong, d. H. the power density on the workpiece is too low - so the laser radiation is not adsorbed in the workpiece, but partly completely reflected from the workpiece and reflected in parallel through the lens back into the resonator. It forms an extended resonator from the laser rearview mirror to the workpiece. In the resonator is pumped on, but the radiation can not escape, so peak powers occur in the megawatt range, which destroy the optical elements.

Der Filter F1, der die Laserstrahlung im Normalbetrieb vom Detektor abfängt, hält dieser enormen Energiebelastung oft nicht stand. Er wird zerstört und mit ihm der Detektor und die dahinterliegende Elektronik, wie im praktischen Betrieb passiert.The filter F1, which intercepts the laser radiation from the detector during normal operation, often does not stand up to this enormous energy load. It is destroyed and with it the detector and the underlying electronics, as happens in practical operation.

Die DE 101 60 623 A1 stellt den nächstliegenden Stand der Technik dar. In dieser Druckschrift ist im Strahlengang ein Strahlteiler (22) angeordnet. Der Strahlteiler hat zwei Nachteile:

  • 1. Zu teuer in der Herstellung.
  • 2. Bei Rückreflektion des Laserstrahls kann die aufgedampfte Schicht und letztlich der Strahlteiler zerstört werden. Er ist deshalb für hohe Strahlintensitäten nur begrenzt einsetzbar. Des Weiteren besteht das fokussierende Element für die Prozessstrahlung (24) aus einer Linse, die ebenfalls bei Rückreflektion des Laserstrahls zerstört wird.
The DE 101 60 623 A1 represents the closest prior art. In this document is in the beam path, a beam splitter ( 22 ) arranged. The beam splitter has two disadvantages:
  • 1. Too expensive in manufacturing.
  • 2. With back reflection of the laser beam, the vapor deposited layer and ultimately the beam splitter can be destroyed. It is therefore limited for high beam intensities. Furthermore, the focusing element for the process radiation ( 24 ) from a lens, which is also destroyed in back reflection of the laser beam.

Die Druckschrift EP 1 886 757 A1 ist eine Verbesserung gegenüber der DE 101 60 623 A1 mit einem Scraperspiegel (13), der sich außerhalb des ankommenden Laserstrahles (4) befindet. Er besteht aus reflektierendem Metall und hält deshalb der starken Laserstrahlung bei Rückreflektion stand, aber das fokussierende Element (6) ist eine Linse, die bei Rückreflektion zerstört wird. Sollte eine dafür geeignete Linse die rückreflektierte Laser- und Prozessstrahlung weitgehend durchlassen, so wird letzten Endes der Schmalbandfilter (10) erhitzt und zerstört, weil er nur die Prozessstrahlung durchlässt, die Laserstrahlung hingegen absorbiert.The publication EP 1 886 757 A1 is an improvement over the DE 101 60 623 A1 with a scraper mirror ( 13 ) located outside the incoming laser beam ( 4 ) is located. It is made of reflective metal and therefore withstands the strong laser radiation in back reflection, but the focusing element ( 6 ) is a lens that is destroyed by back reflection. Should a suitable lens largely pass the back-reflected laser and process radiation, the narrowband filter ( 10 ) is heated and destroyed, because it lets only the process radiation through, but absorbs the laser radiation.

In der DE 10 2004 020 704 A1 besteht das Element, welches die Prozessstrahlung auskoppelt, aus einem Strahlteiler, wie in der DE 101 60 623 A1 – mit den oben beschriebenen Nachteilen oder alternativ aus einem fokussierenden Scraperspiegel (14), der mit der Prozessstrahlung ebenfalls die vom Werkstück rückreflektierte Laserstrahlung auf den Detektor (19) fokussiert und diesen zerstören kann. Zudem wird eine spektrale Trennung der Prozessstrahlung für 2 Detektoren (41) durch eine Teilerplatte (4) dargestellt, was aufwendig ist, und die ebenfalls durch die rückreflektierte Laserstrahlung zerstört werden kann.In the DE 10 2004 020 704 A1 is the element that decouples the process radiation from a beam splitter, as in the DE 101 60 623 A1 With the disadvantages described above or alternatively from a focusing scraper mirror ( 14 ), which also uses the process radiation to reflect the laser radiation reflected back from the workpiece onto the detector ( 19 ) and destroy it. In addition, a spectral separation of the process radiation for 2 detectors ( 41 ) by a divider plate ( 4 ), which is expensive, and which can also be destroyed by the back-reflected laser radiation.

Bei den in den oben genannten Patenten beschriebenen Vorrichtungen besteht das fokussierende Element S – siehe 1 – aus einem Hohlspiegel oder aus einer Linse, z. T. ist auch der Scraper SC als Hohlspiegel ausgebildet. Der Nachteil besteht darin, dass diese Elemente auch die Laserstrahlung auf den Detektor fokussieren, da sie keine (Hohlspiegel) oder nur geringe (Linse) Dispersion aufweisen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Beschädigung des Detektors – durch die vom Werkstück reflektierte Laserstrahlung mit weitaus höherer Intensität – zu verhindern.In the devices described in the above patents, the focusing element S - see 1 - From a concave mirror or a lens, z. T. Scraper SC is also designed as a concave mirror. The disadvantage is that these elements also focus the laser radiation on the detector since they do not ( Concave mirror) or only small (lens) dispersion. It is therefore an object of the invention to prevent damage to the detector - by the laser radiation reflected from the workpiece with much higher intensity.

Die Lösung des ProblemsThe solution of the problem

Die im Patentanspruch 1 beschriebene Erfindung löst das Problem dadurch, dass das fokussierende Element S der Vorrichtung nur die zu messende Prozessstrahlung P auf den Detektor fokussiert, nicht aber die Laserstrahlung, was dadurch erreicht wird, dass das fokussierende Element als Ringgitter ausgebildet wird.The invention described in claim 1 solves the problem in that the focusing element S of the device focuses only the process radiation P to be measured on the detector, but not the laser radiation, which is achieved in that the focusing element is formed as a ring grid.

Eine Fresnel'sche Zonenplatte ist eine Platte auf der konzentrische Ringe aufgebracht sind (2). Die Zonen unterscheiden sich in abwechselnd spiegelnde und absorbierende Zonen. Die Strahlung wird gebeugt und durch konstruktive Interferenz im Brennpunkt F verstärkt. Die Radien der Zonen berechnen sich für parallel einfallende Strahlung in erster Näherung zu R(n) = √n·λ·f mit n = 1, 2, 3, ..., λ = Wellenlänge und F = Brennweite der Zonenplatte.A Fresnel zone plate is a plate on which concentric rings are applied ( 2 ). The zones differ in alternating reflecting and absorbing zones. The radiation is diffracted and amplified by constructive interference at focal point F. The radii of the zones are calculated as a first approximation for parallel incident radiation R (n) = √ n · λ · f with n = 1, 2, 3, ..., λ = wavelength and F = focal length of the zone plate.

Der Abstand X(n) des n-ten Rings vom Brennpunkt f ist X(n) = √f² + 2nλf . Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, statt einer Zonenplatte nach Fresnel ein Ringgitter zu verwenden, da sich dieses einfacher mechanisch herstellen lässt.The distance X (n) of the nth ring from the focal point f is X (n) = √ f 2 + 2nλf , According to the invention, it is now provided to use a ring grid instead of a zone plate according to Fresnel, since this can be produced more easily mechanically.

Die monochromatische Laserstrahlung wird an einem Brennpunkt F1 fokussiert und läuft danach wieder auseinander. Die Laserstrahlung ist klar vom Strahlengang der Prozessstrahlung getrennt, wie in 3 am Beispiel eines CO2-Lasers der Wellenlänge 10,6 μm dargestellt.The monochromatic laser radiation is focused at a focal point F1 and then runs apart again. The laser radiation is clearly separated from the beam path of the process radiation, as in 3 using the example of a CO2 laser with a wavelength of 10.6 μm.

Die Laserstrahlung fällt somit nicht auf die Detektoren und kann diese nicht beschädigen.The laser radiation does not fall on the detectors and can not damage them.

Aus der Formel ist ersichtlich, dass jede Wellenlänge λ der Strahlung eine andere Brennweite f hat. Das Ringgitter wirkt für die breitbandige Prozessstrahlung und die Laserstrahlung wie ein Spektrometer, dessen Brennpunkte auf der Mittelachse liegen. Siehe 3.It can be seen from the formula that each wavelength λ of the radiation has a different focal length f. For the broadband process radiation and the laser radiation, the ring grid acts like a spectrometer whose focal points lie on the central axis. Please refer 3 ,

Hier ergibt sich noch ein weiterer Vorteil der Erfindung. Da die Wellenlängen, bei denen die Prozessstrahlung gemessen werden soll, an verschiedenen Orten der Mittelachse fokussiert werden, ist mit der Erfindung noch eine spektrale Trennung der Prozessstrahlung erreicht. Soll bei verschiedenen Wellenlängen gemessen werden, müssen die Detektoren an entsprechenden Orten auf der Mittelachse angebracht werden – eine aufwendige Trennung der Prozessstrahlung nach verschiedenen Wellenlängenbereichen durch Filter und teildurchlässige Spiegel entfällt.This results in yet another advantage of the invention. Since the wavelengths at which the process radiation is to be measured are focused at different locations of the central axis, a spectral separation of the process radiation is achieved with the invention. If measurements are to be carried out at different wavelengths, the detectors must be mounted at corresponding locations on the central axis - a complex separation of the process radiation into different wavelength ranges by means of filters and partly transparent mirrors is dispensed with.

Ausführungsbeispielembodiment

3 zeigt ein praktisches Beispiel für ein 2-Farbenpyrometer zur Temperaturmessung der Prozessstrahlung bei Bearbeitung mit CO2-Laser. Vom Scraperspiegel (nicht dargestellt) fällt ein ringförmiger, paralleler Strahl der Prozessstrahlung P (breitbandig) und der Laserstrahlung LA (monochromatisch) auf das fokussierende Element ZP. Es wirkt wie ein Spektrometer und fokussiert die Spektralanteile der einfallenden Strahlung auf der Mittelachse, danach laufen sie wieder auseinander. 3 shows a practical example of a 2-color pyrometer for measuring the temperature of process radiation when working with a CO2 laser. From the Scraperspiegel (not shown) falls an annular, parallel beam of process radiation P (broadband) and the laser radiation LA (monochromatic) on the focusing element ZP. It acts like a spectrometer and focuses the spectral components of the incident radiation on the central axis, after which they diverge again.

Die Strahlung des CO2-Lasers geht durch den Brennpunkt F1 und läuft danach auseinander und wird von einem Absorber an der Wand des Gerätes absorbiert (nicht dargestellt). Sie trifft nicht auf die Detektoren. Als Beispiel ist im Brennpunkt D1 ist ein Ga-As Detektor angebracht, der die Strahlung bei 1,6 μm misst, im Brennpunkt D2 ein Silizium Detektor, der die Strahlung bei 950 nm misst. Die Signale der Detektoren werden mit einer Elektronik (nicht dargestellt) analysiert und ausgewertet. Wie in 3 dargestellt, kann bei geschickter Auslegung auch noch der Scraperspiegel im Sensorgehäuse zwischen D1 und D2 untergebracht werden, ohne das sich die verschiedenen Strahlengänge kreuzen oder beeinträchtigen, was eine kompaktere Bauweise ermöglicht.The radiation of the CO2 laser passes through the focal point F1 and then diverge and is absorbed by an absorber on the wall of the device (not shown). It does not apply to the detectors. As an example, at the focal point D1, a Ga-As detector is mounted, which measures the radiation at 1.6 μm, at the focal point D2 a silicon detector, which measures the radiation at 950 nm. The signals of the detectors are analyzed and evaluated with electronics (not shown). As in 3 shown, can be accommodated in skilful design even the scraper mirror in the sensor housing between D1 and D2, without crossing the different beam paths or affect, which allows a more compact design.

Weitere Ausgestaltung der ErfindungFurther embodiment of the invention

Da die bei der Materialbearbeitung reflektierte oder gestreute Laserstrahlung im Sensor immer mit beträchtlicher Leistung vorhanden ist, empfiehlt es sich, das fokussierende Element aus reflektierendem, poliertem Metall herzustellen, welches die Strahlung weitgehend reflektiert und einiges an Erwärmung verträgt.Since the reflected or scattered laser radiation in the material processing is always present in the sensor with considerable power, it is recommended to make the focusing element of reflective, polished metal, which reflects the radiation largely and tolerate some heating.

Bei einer Fresnelschen Zonenplatte ändert sich die Breite der Zonen R(n)–R(n – 1) nach außen hin immer weniger. Da der Scraperspiegel SC nur einen schmalen Ring auf dem äußeren Rand einer Zonenplatte abbildet, kann man auch die Zonen gleich breit lassen und erfindungsgemäß statt einer Zonenplatte ein Ringgitter einsetzen, welches sich mechanisch einfacher herstellen lässt.In a Fresnel zone plate, the width of the zones R (n) -R (n-1) changes less and less toward the outside. Since the Scraperspiegel SC images only a narrow ring on the outer edge of a zone plate, you can also leave the zones the same width and according to the invention instead of a zone plate use a ring grid, which can be produced mechanically easier.

Bei einem Ringgitter hat der Fokusfleck zwar die Breite des vom Scraperspiegel einfallenden Strahls d, was aber bei entsprechender Größe des Detektors vertretbar ist.In the case of a ring grid, the focal spot has the width of the beam d incident from the scraper mirror, but this is justifiable given the size of the detector.

Die Wirkung des Ringgitters kann intensitätsmäßig verstärkt werden, indem man ein Reflexions-Phasengitter mit bevorzugter Reflexion einsetzt, auch „Blazegitter” genannt, dessen Rillen ein Sägezahnprofil aufweisen. Dabei ist der Winkel der reflektierenden Flächen so angeordnet, dass die Normale auf die reflektierende Fläche zum Detektor zeigt.The effect of the ring grid can be intensified in intensity by using a reflection phase grating with preferred reflection, also called "blazed grating", whose grooves have a sawtooth profile. In this case, the angle of the reflective surfaces is arranged so that the normal points to the reflective surface to the detector.

Bei der Auslegung des fokussierenden Elementes ZP ist zu beachten, dass nicht nur Beugung 1. Ordnung, wie in 3 vereinfacht dargestellt, sondern auch zweiter, dritter, ... usw. Ordnung vorkommen. Allerdings sind die Wellenlängen der Beugung höherer Ordnung kürzer als der ersten Ordnung am selben Ort. Sie liegen meist außerhalb der spektralen Empfindlichkeit des Detektors und stören nicht, wie in dem folgenden Beispiel dargestellt:
Ist das fokussierende Element ZP so berechnet, dass die Beugung 1. Ordnung eines Silizium-Detektors für die Wellenlänge 950 nm einen Brennpunkt bei 200 mm hat, so wird die Beugung 2. Ordnung dort bei der Wellenlänge 475 nm, die der 3. Ordnung bei 318 nm fokussiert. Ein Silizium-Detektor hat eine spektrale Empfindlichkeit im Bereich 1050–850 nm. Die Strahlung der 2., 3., ... usw. Ordnung empfängt der Detektor nicht, da sie sich außerhalb der spektralen Empfindlichkeit befindet.
When designing the focusing element ZP, it should be noted that not only diffraction 1st order, as in 3 simplified, but also second, third, ... etc. However, the higher order diffraction wavelengths are shorter than the first order diffraction at the same location. They are usually outside the spectral sensitivity of the detector and do not interfere, as shown in the following example:
If the focusing element ZP is calculated such that the 1st order diffraction of a silicon detector for the wavelength 950 nm has a focal point at 200 mm, then the 2nd order diffraction there becomes at the wavelength 475 nm, that of the 3rd order Focused at 318 nm. A silicon detector has a spectral sensitivity in the range 1050-850 nm. The radiation of the 2nd, 3rd, ..., etc. order does not receive the detector because it is outside the spectral sensitivity.

Das Gerät kann auch auf Beugung höherer Ordnung ausgelegt werden, bspw. dann, wenn nur mit einem Detektor gearbeitet wird und das Gerät kompakt, d. h., die Brennweite des fokussierenden Elementes ZP kurz sein soll. Beispielsweise werden bei Beugung 3. Ordnung die Zonen um den Faktor 3 breiter und sind einfacher mechanisch herzustellen. Die geringe Intensität bei Beugung höherer Ordnung kann erfindungsgemäß durch ein Balzegitter aufgefangen werden. Dabei wird der Winkel des Blazegitters so ausgelegt, dass der am Gitter gebeugte Strahl und ein an der Stufe reflektierter Strahl in die gleiche Richtung abgelenkt werden. Man spricht dann von Autokollimation.The device can also be designed for higher-order diffraction, for example, when working only with a detector and the device is compact, d. h., The focal length of the focusing element ZP should be short. For example, in 3rd order diffraction, the zones become wider by a factor of 3 and are easier to manufacture mechanically. The low intensity at higher order diffraction can be absorbed by a Balzegitter according to the invention. The angle of the blazed grating is designed so that the beam diffracted at the grating and a beam reflected at the stage are deflected in the same direction. One speaks then of autocollimation.

Zur einfacheren Fertigung kann das Gitter auch mit einer Spiralstruktur hergestellt werden.For ease of manufacture, the grid can also be made with a spiral structure.

Claims (6)

Vorrichtung zur Erfassung von Prozessstrahlung (P) bei der Bearbeitung eines Werkstückes (W) mittels eines Laserstrahls (LA), bei der eine Intensität der vom Werkstück (W) emittierten Prozessstrahlung (P), die durch den äußersten Rand einer im Bearbeitungskopf angeordneten Linse (L) in Richtung Laser durch einen dahinter angeordneten Scraperspiegel (SC) erfasst und senkrecht zum Laserstrahl (LA) umgelenkt wird und dort auf ein fokussierendes Element (ZP) fällt, das die intensitätsmäßig hohe und unerwünschte Laserstrahlung (LA), die vom Werkstück (W) reflektiert und ebenfalls von dem Scraperspiegel umgelenkt wird, von der Prozessstrahlung (P) trennt und die Prozessstrahlung (P) in ihre Spektralanteile zerlegt und auf einen oder mehrere Detektoren (D) fokussiert, dadurch gekennzeichnet, dass das fokussierende Element (ZP) als Ringgitter ausgebildet ist, wobei der Abstand der Ringe des Ringgitters nach außen hin immer schmaler wird.Device for detecting process radiation (P) during the machining of a workpiece (W) by means of a laser beam (LA), in which an intensity of the process radiation (P) emitted by the workpiece (W) passing through the outermost edge of a lens arranged in the machining head ( L) is detected in the direction of the laser by a scraper mirror (SC) arranged behind it and deflected perpendicularly to the laser beam (LA), where it falls onto a focusing element (ZP) emitting the high intensity and unwanted laser radiation (LA) emitted by the workpiece (W ) and is also deflected by the scraper mirror, separated from the process radiation (P) and the process radiation (P) decomposed into their spectral components and focused on one or more detectors (D), characterized in that the focusing element (ZP) as a ring grid is formed, wherein the distance between the rings of the ring grid is getting narrower towards the outside. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringgitter mit spiegelnder Fläche aus poliertem Metall ausgeführt ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the ring grid is designed with a reflective surface of polished metal. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringgitter als Reflexions-Phasen-Gitter mit bevorzugter Reflexion ausgeführt ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the ring grid is designed as a reflection-phase grating with preferred reflection. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Reflexions-Phasen-Gitter um ein Blazegitter handelt.Device according to claim 3, characterized in that the reflection phase grating is a blazed grating. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringgitter nicht für Beugung erster Ordnung sondern 2., 3., ... Ordnung ausgelegt ist.Apparatus according to claim 4, characterized in that the ring grid is not designed for diffraction of the first order but 2nd, 3rd, ... order. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringgitter in einer Spiralstruktur hergestellt wird.Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the ring grid is produced in a spiral structure.
DE102010015682.5A 2010-04-21 2010-04-21 Device for detecting the process radiation during laser material processing Withdrawn - After Issue DE102010015682B4 (en)

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