Regelung von Laserscribing- und Laserablationsprozessen mit optischem Echtzeitmesssystem

Laserbearbeitungsprozesse sind extrem schnell ablaufende Wechselwirkungen zwischen Laserstrahlung und dem zu bearbeitenden Material. Das qualitative Ergebnis hängt dabei stark von den Prozessparametern ab, die während der Bearbeitung meist nicht konstant gehalten werden können. In besonderem Maße gilt diese Abhängigkeit für die Mikrobearbeitung. Bisher gelingt die Qualitätsbeurteilung der Ergebnisse dort erst nach Abschluss des Prozesses, was im Fehlerfall zu entsprechenden Verlusten führt. Um die verschiedenen Parameter auf der Basis von Bildverarbeitung zu regeln und damit der Entstehung von Fehlern zuvorzukommen, werden hohe Auswerteraten bei der Kamera benötigt, die herkömmliche bildbasierte Regelsystemen schnell an ihre Grenzen bringen. Mit Hilfe von neuen echtzeitfähigen Bildverarbeitungssystemen (CNN, FPGA) sowie speziell dafür entwickelten Algorithmen konnten bei Laserscribing- und Laserablationsprozessen Regelraten bis zu 15kHz erreicht werden (Auswertung plus Regelsignal). Das entwickelte Komplettsystem aus Kameramodul, Recheneinheit, Beleuchtung und Signalausgabe wurde an realen Fertigungsprozessen getestet und konnte die Qualität der Werkstücke deutlich verbessern.