【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于分析激光加工过程的方法，以及一种用于分析、特别是基于光谱图分析激光加工过程的系统和激光加工系统。
技术介绍
1、在激光加工过程中，借助加工激光来加工工件、特别是金属工件。加工例如可以包括激光切割、激光钎焊和/或激光焊接。激光加工系统例如可以包括激光加工头。
2、激光加工过程常常在质量控制下进行。特别是，在工件的激光焊接或者激光钎焊时，检查产生的连接的质量。当前的用于激光焊接、激光钎焊或者激光切割中的过程监控和质量评估的监控系统通常基于过程前、过程中和/或过程后监控系统。过程前监控系统典型地具有任务：在激光加工过程之前探测或者说测量接合间隙，以便将激光射束引导到适当的位置，并且求取接合伙伴(fügepartner)的偏移。在大多数情况下，将三角测量系统用于此。
3、过程中和过程后监控系统通常用于监控激光加工过程，并且控制并确保产生的连接的质量。后处理监控特别是常常用于质量监控，因为在此能够对由激光加工过程产生的加工结果，例如完成的并且冷却的焊接，进行研究并且根据适用的标准(例如sel100)进行测量。后过程监控或者说后检验要求设备技术上的大开销。常常必须为了后过程监控构建单独的测量单元。
4、过程中监控系统(也称为在线的或者线上的过程监控系统)典型地设计为用于检测由激光加工过程放射的辐射的一部分。在多个情况下，借助过程监控系统不能频率分辨和空间分辨地记录和处理所有信号。因此，很难实现基于该监控系统的质量监控，通过该质量监控能够进行分类到错误种类。在激光加工过程中，辐射通常从
5、根据应用，如果应用中的测试例如表明：光谱辐射范围、例如温度辐射不包含关于质量特性的信息，则可以将光谱检测限于特定的波长范围。在不同金属之间的连接特别是有利的是，获得过程放射的与频率相关的或者说与频率相关的强度，因为光谱可以证明，在例如重叠焊接的情况下，是否在光谱中存在两个接合方的光谱线。同样可以在合金的改变方面表明过程放射的光谱。例如，这种改变例如可能由于使用对不同制造商的材料的使用造成。合金的改变能够影响接合过程、切割过程和激光打印过程。在激光烧蚀中，在光谱中可见，涂层是否实际被烧蚀，或者涂层下的材料是否被激光加热或者被转化为等离子体。
6、在现有的过程中监控系统中，二极管典型地用于分析过程辐射，其中，分别窄波段地探测辐射。通常使用不同地灵敏的光电二极管。例如，硅二极管可以检测约400nm到800nm之间的范围，砷化镓二极管可以检测约800nm到1200nm之间的范围，并且另外的砷化镓或者锗二极管可以检测约1200nm到2000nm之间的范围。从这些波长范围中，可以借助相应的光学滤波器根据过程地切割出范围。例如可以针对反向散射根据加工激光将范围缩小到约1020nm到1090nm之间。二极管和光学滤波器的探测范围之外的波长将不被检测。在跨大波长范围的集成强度中，窄波长范围的强度分量不再可见。
7、借助这种二极管这样记录的强度曲线典型地被滤波并且在超过计算的或者预给出的阈值方面被检查。滤波参数和阈值针对每个信号、即针对对应的波长范围单独地设定。因此，单个二极管的观测和分析处理相应于单独的传感器系统。
8、为了质量监控，还可以从多个记录的信号曲线中形成参考曲线，并且在这些参考曲线的周围设置所谓的包络曲线。所述包络曲线代表针对焊接的每个时间点的阈值。如果在激光加工期间，信号超过或者低于包络曲线的值，则借助预先确定的错误标准显示或者输出错误信息。例如，标准可以是信号在整个包络曲线上的积分，或者信号对包络曲线的超过。这种系统的示例是普雷茨特公司的产品lwm。
9、通过基于“特征(feature)”的方法不能够令人满意地实现光谱的分析处理和基于光谱的分类或者回归。特别是，不能可靠地执行对特定错误种类的可靠的结论。
10、其他解决方案可以基于成像传感器，其中，为此将图像处理用于熔池的和锁孔的分析和/或测量，以便借助其使得能够实现这样获取的测量数据的质量结论。
11、借助ingaas传感器的使用，典型地仅分析处理约1200nm以上范围中的热曲线，例如在de 10 2008 058 187 a1中公开的那样，其中，描述了用于无损检测焊接和焊接设备质量的一种方法和一种设备。
12、此外，可以借助cmos传感器记录在约450nm与800nm之间的范围中的亮度曲线，其中，将这些亮度曲线与假定模型进行比较，并且由此识别质量特征。在de 10 2011 078 276b3中描述了一种用于在激光加工期间识别错误的方法。
13、例如，在专利文件us 2014 149075中描述了强度的关于频率的记录和光谱的分析处理。在这两种情况下，分析处理涉及的是单个光谱的数据，其中，将光谱中的不同特征用于评估激光加工过程。在de 10 2008 043 820中，在此由用户选择对于激光加工过程关键的频率分量。在使用光谱仪时的由于结构尺寸和所要求的精度的大集成开销阻碍了该技术在批量生产中的使用。
技术实现思路
1、本专利技术的任务因此是，提供用于分析激光加工过程的一种方法以及一种系统，以可靠地评估激光加工的质量。本专利技术的任务此外是可靠、快速、且无大开销的参数设置过程地识别加工错误。
2、此外，本专利技术的一个任务是，将激光加工质量的评估和加工错误的识别自动化，并且因此使得能够实现过程监控、特别是在线的过程监控。
3、本专利技术的另一任务是基于预测值和/或分类来匹配用于激光加工过程的条件或者说参数。
4、这些任务中的一个或者多个任务通过独立权利要求的特征解决。
5、根据一个方面，用于分析激光加工过程的方法包括以下步骤：检测过程放射在连续的时间点或者说时间段中的多个光谱；基于所检测的光谱产生至少一个光谱图；和，借助经训练的神经网络求取物理参量或者说物理特性的至少一个值或者说预测值，和/或求取该激光加工过程的至少一个分类，其中，该神经网络获得该光谱图作为输入张量，并且输出物理特性作为输出张量。其中，该神经网络获得该光谱图作为输入张量，并且输出所述物理参量和/或该激光加工过程的分类作为输出张量。该激光加工过程可以是激光切割、激光焊接、激光焊接或者激光烧蚀等过程。
6、换句话说，基于至少一个光谱图对激光加工过程的至少一个值和/或至少一个分类的求取借助通过经训练的神经网络形成的传递函数进行。
7、神经网络可以通过错误反馈或者说反向传播来训练。神经网络可以是卷积神经网络和/或深度神经网络，例如深度卷积神经网络或者卷积网络。卷积网络可以具有至少一个所谓的“全连接(ful本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于分析激光加工过程的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所检测的多个强度为原始数据。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，同时地检测光谱(3)的所检测的多个强度，和/或其中，每个光谱(3)的检测包括在探测器上的局部光谱分割。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个光谱图(5)的产生包括：
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光谱(3)的检测以在约100Hz与100kHz之间或者在约800Hz与10kHz之间或者在约900Hz与2kHz之间的采样率进行。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，实时地求取所述物理参量的预测值和/或所述分类，并且基于此将调节数据输出到执行所述激光加工过程的激光加工系统。
11.根据前述权
12.一种用于分析激光加工过程的系统，其中，所述系统包括：
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述传感器单元具有至少一个光谱仪或者MEMS光谱仪。
14.根据权利要求12或13所述的系统，其中，所述至少一个计算单元(18)设计为用于基于调节数据来调节所述激光加工过程。
15.一种用于借助加工激光射束来加工工件的激光加工系统，其中，所述激光加工系统包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于分析激光加工过程的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所检测的多个强度为原始数据。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，同时地检测光谱(3)的所检测的多个强度，和/或其中，每个光谱(3)的检测包括在探测器上的局部光谱分割。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个光谱图(5)的产生包括：
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光谱(3)的检测以在约100hz与100khz之间或者在约800hz与10khz之间或者在约900hz与2khz之间的采样率进行。
9.根据...
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