SE508426C2 - Metod och anordning för att övervaka renheten hos ett skyddsglas vid laserbearbetning - Google Patents

Description

508 426 10 15 20 25 30 35 _ 2 _ grund av spridningen leder detta till att den goda skärpan i de graverade mönstren eller texterna ej kan upprätthål- las.

Det finns dessutom en risk att skyddsglaset spricker om det blir alltför smutsigt. Av dessa skäl måste därför skyddsglasen bytas ut med jämna mellanrum.

Hittills har övervakningen eller kontrollen av skyddsgla- sen främst skett genom en okulärbesiktning vilken är vansklig att genomföra eftersom skyddsglasen kan vara svå- ra att komma ât och inspektera. Bearbetningsprocessen mås- te vidare vara avstängd vid en sådan inspektion med de nackdelar detta innebär.

Det finns därför ett behov av en mer automatisk skydds- glasövervakning som kan ske löpande under arbetets gång och utan att bearbetningsprocessen'behöver avbrytas.

Enligt uppfinningen âstadkommes detta medelst en fotode- tektor som är så anordnad att den känner av (mäter) nivån hos den strålning som spritts av smuts- och dammpartiklar som fastnat på skyddsglaset.

Enligt en fördelaktig utföringsform är fotodetektorn an- bringad så att den "tittar" på skyddsglasets kant, dvs den mäter nivån hos den strålning som spritt sig till skydds- glasets kant.

I det följande skall uppfinningen närmare åskådliggöras under hänvisning till bifogade ritningsfigurer som visar principen för skyddglasövervakningen.

Figur 1 visar ett typiskt, konventionellt arrangemang av skyddsglas vid laserbearbetning, Figur 2 visar ett arrangemang enligt uppfinningen, och 10 15 20 25 30 35 508 426 _ 3 _ figur 3 visar ett alternativt utförande med optisk fiber.

I figur 1 visas schematiskt en fokuseringsoptik, som sym- boliserats med linsen 1, vilken koncentrerar den infallan- de laserstrålningen på ett arbetsstycke 2. Det kan vara fråga om svetsning, gravering av det slag som visas i SE 94 03349-5, skärning eller någon annan form av laserbear- betning. Gemensamt för sådana bearbetningar är att det produceras smuts och dammpartiklar, "sprut" från bearbet- ningsprocessen, runt den detalj som bearbetas. För att in- te dessa partiklar skall tränga in i fokuseringsoptiken är ett skyddsglas 3 anbringat mellan arbetsstycket 2 och fo- kuseringslinsen 1. Skyddsglaset är monterat i en hållare 4 och har en cirkulär kantperiferi.

De smuts- och dammpartiklar som bildas vid bearbetnings- processen kommer istället att lägga sig på skyddsglaset 3.

Därmed förhindras dessa partiklar att tränga in i det mer vitala optiska systemet, men nackdelen är att partiklarna lägger sig på glaset och kommer att sprida en del av den infallande laserstrålningen. Som nämndes inledningsvis måste därför skyddsglasen bytas ut med jämna mellanrum.

I figur 2 visas motsvarande arrangemang som i figur 1 men med detektering av skyddsglasets 3 status med avseende på smuts- och dammpartiklar eller annat som ger en spridning av den infallande laserstrålningen 6. I figuren visas ock- så några partiklar 5 som lagt sig på glaset och ger upphov till spritt ljus 7. Detta spridda ljus kommer delvis att fångas in av skyddsglasets väggar och ledas ut mot skydds- glasets periferi, dvs kanten 9 i figuren.

En fotodetektor 8 är anbringad med den fotokänsliga ytan vänd mot kanten 9 och känner därmed av den spridda strål- ning som uppträder på kanten och som är ett mått på smuts- beläggningen på skyddsglaset. Fotodetektorn mäter hur mycket strålning som spritts av partiklar på skyddsglasets yta. Då detektorsignalen uppgår till en viss nivå kan den 508 426 10 15 20 25 30 35 _.4 _ indikera att det är dags att byta skyddsglas. Fördelen med en sådan detektorövervakning är att statusen på skyddsgla- set kontrolleras löpande under arbetets gång.

Genom att göra skyddsglasets kant 9 mattslipad, så kommer den ljusspridning som genereras av partiklar på skyddsgla- set att vara i stort sett oberoende av var på skyddsglaset som partikeln sitter. Detta beror på att multireflektioner mot skyddsglasets mattslipade kant 9 jämnar ut belysnings- nivån från kanten.

I det alternativa utförande som visas i figur 3 fångas det spridda ljuset på kanten 9 upp av en optisk fiber 10 som leder till en fotodetektor 8 som är placerad på lite av- stånd från det optiska systemet.

Experiment har visat att stor dynamik erhålles i signalen från detektorn. Ett nytt skyddsglas ger även detta spritt ljus med en nivå som kan kallas grundnivån. Då det sprid- da, detekterade ljuset uppgår till 100 gånger grundnivån är skyddsglaset fortfarande användbart, men tydligt ner- smutsat. Då det spridda ljuset uppgår till 1000 gånger grundnivån är skyddsglaset så smutsigt att det bör bytas.

Uppmätning av det spridda ljusets nivå beroende på place- ring av smutspartiklarna visar att med en mattslipad kant så blir signalen i stort sett oberoende av var smutsparti- klarna befinner sig, förutsatt att de befinner sig inom 80% av skyddsglasets diameter.

Istället för att använda den spridda strålningen från den bearbetande laserstrålen (högeffektlasern) kan den spridda strålningen från en annan i huvudsak koaxiell optisk strå- le användas, exempelvis strålningen från en riktlaser av typen HeNe eller en laserdiod. Denna strålning skall då vara av annan våglängd än den bearbetande laserstrålningen och detektorn är försedd med ett optiskt filter för att endast detektera strålning med denna våglängd. 10 15 20 25 30 35 508 426 _ 5 _ En fördel med att använda denna "extra strålning" för skyddsglasövervakningen är att mätningen då kan göras obe- roende av bearbetningsprocessen, dvs mätningen kan göras även då bearbetningslasern ej är igång och mätsignalen blir oberoende av effektvariationer under bearbetningspro- CeSSefl.

Uppfinningen är inte begränsad till de som exempel visade utföringsformerna utan kan varieras inom ramen för de ef- terföljande patentkraven. Uppfinningen kan dessutom kombi- neras med olika metoder att undvika att smuts lägger sig på skyddsglaset, exempelvis crossjet, axialblås.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 508 426 PATENTKRAV

1. Metod för att under laserbearbetning av ett arbets- stycke detektera status hos ett mellan arbetsstycket och laseroptiken anordnat skyddsglas (3) genom vilket den be- arbetande laserstrålen, och eventuellt annan med den bear- betande laserstrålningen i huvudsak koaxiell strålning, får passera k ä n n e t e c k n a d a v att en fotode- tektor (8) anbringas i anslutning till skyddsglasets kant (9) för att känna av den strålning som spritts till denna kant hos skyddsglaset (3) av smuts- och dammpartiklar (5) som fastnat på skyddsglaset.

2. Metod enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att strålningen från skyddsglaset (3) leds till fotodetek- torn (8) via en optisk fiber (10). ~

3. Anordning för att under laserbearbetning av ett arbets- stycke detektera status hos ett mellan arbetsstycket och laseroptiken anordnat skyddsglas (3) genom vilket den be- arbetande laserstrålen, och eventuellt annan med den bear- betande laserstrålningen i huvudsak koaxiell strålning, är anordnad att passera k ä n n e t e c k n a d a v att en fotodetektor (8) strålning som når skyddsglasets kant (9) och som spritts av smuts- och dammpartiklar (5) som fastnat på skyddsgla- set (3). är anordnad att avkänna den spridda

4. Anordning enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d a v att skyddsglasets kant (9) är mattslipad för att jäm- na ut belysningsnivån från kanten.

5. Anordning enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d a v att en optisk fiber (10) är anordnad att leda strål- ningen från skyddsglaset (3) till fotodetektorn (8). 10 15 25 30 35 ...'?_

6. Anordning enligt patentkrav 5 k ä n n e t e c k n a d a v att skyddsglasets kant (9) är mattslipad för att jämna ut belysningsnivån från kanten innan strålningen leds via nämnda optiska fiber (10) till fotodetektorn (8).

7. Anordning enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d a v att fotodetektorn (8) är anordnad att indikera när detektorsignalen uppgår till en viss nivå.

8. Anordning enligt något av patentkraven 3-7 k ä n n e- t e c k n a d a v att fotodetektorn (8) innehåller ett filter för att detektera endast den spridda strålning som härrör från en med den bearbetande strålningen i huvudsak koaxiell strålning av annan våglängd. 508 426