Konstruktion und Aufbau einer Messvorrichtung zur Erfassung der Strahlungsemission beim CO2-Laserschneiden

Stefan Heidlmayr, Gerhard Liedl, Gerald Humenberger
2013
Um die steigenden Qualitätsanforderungen in der Produktions- und Fertigungstechnik zu erfüllen, ist eine moderne Prozessüberwachung unumgänglich. Auch beim Laserschneiden ist es das Ziel, durch eine permanente Erfassung des Ist-Zustandes der Schnittqualität, mögliche Fehler frühzeitig zu erkennen und diesen bereits während des Bearbeitungsprozesses entgegenzuwirken. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Planung und praktische Umsetzung einer Messvorrichtung zur Erfassung der optischen
more » ... beim CO2-Laserschneiden. Die gewonnenen Daten dienen nach einer Auswertung als Indikator für die Schnittqualität. Grundlage dafür bildet die Tatsache, dass das Verhältnis von s- zu p-polarisierter Wärmestrahlung, die von einer Materialoberfläche emittiert wird, stark vom Abstrahlwinkel abhängt. So kann durch gezielte Beobachtung der Schneidfront deren Winkel bestimmt werden. Die praktische Umsetzung dieser Idee kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In dieser Arbeit wird dazu ein Strahlauskoppler im Strahlengang des Bearbeitungskopfes positioniert um so, die von der Schneidfront emittierte Strahlung, auszukoppeln und an einen Polarisationsstrahlteiler weiterzuleiten. Dort wird der ursprüngliche Strahl in einen s- und einen p-polarisierten Strahl aufgespalten. Eine Fotodiode wandelt die jeweilige Bestrahlungsstärke in ein elektrisches Messsignal um, das durch eine geeignete Schaltung verstärkt und von einer Datenerfassungssoftware aufgezeichnet wird. In mehreren Versuchsreihen wird der entworfene Messaufbau getestet und anfänglich auftretende Probleme behoben. Die richtige Abstimmung der Messparameter ist aufwendig und zeitintensiv, dennoch kann im Zuge der Versuche die prinzipielle Funktion des Versuchsaufbaus gezeigt werden. Zusammenfassend besticht diese Methode zur Erfassung des Ist-Zustande der Schnittqualität durch einen einfachen Aufbau und verfügt über großes Entwicklungspotential. Im letzten Kapitel werden zusätzlich Verbesserungsvorschläge angeführt, die sich aus den praktischen Erfahrungen der durchgeführten [...]
doi:10.34726/hss.2013.22724 fatcat:6emfmegle5atlbw5t7bzl2lkxe