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G. Humenberger, G. Liedl, M. Ferrari, F. Bammer:
"Polarisation measurement of the emitted thermal radiation during laser material processing";
Talk: 29th DAAAM International Symposium, Zadar; 2018-10-24 - 2018-10-27; in: "Proceedings of the 29th International DAAAM Symposium "Intelligent Manufacturing & Automation"", B. Katalinic (ed.); Danube Adria Association for Automation and Manufacturing, DAAAM, Volume 29/1/Zadar (2018), ISSN: 1726-9679; 922 - 930.

We present a new approach for quality control in laser material processing. By means of an active optical element (SCPEM - Single Crystal PhotoElastic Modulator) the emitted thermal radiation from the interaction zone of the focused laser radiation with the material surface is to be detected in order to determine a correlation to the process parameters from the polarisation state of the radiation. Due to the dependence of polarised radiation on the emission angle, the inclination of the interaction zone in the observed area can be deduced. For this purpose, an optomechanical setup for measuring two orthogonal polarisation directions of the emitted thermal radiation has been developed and a data acquisition system has been implemented. The amplitudes of two orthogonal polarisation directions could be determined from the signal modulated by the SCPEM during tests on different experimental setups. From the ratio of these polarisation components, emission angles can be derived using the Fresnel equations.

Wir stellen einen neuen Ansatz für die Qualitätskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung vor. Mittels eines aktiven optischen Elements (SCPEM - Single Crystal PhotoElastic Modulator) soll die emittierte Wärmestrahlung aus der Interaktionszone der fokussierten Laserstrahlung mit der Materialoberfläche erfasst werden, um aus dem Polarisationszustand der Strahlung eine Korrelation mit den Prozessparametern zu bestimmen. Durch die Abhängigkeit der polarisierten Strahlung vom Abstrahlwinkel kann die Neigung der Wechselwirkungszone im betrachteten Bereich abgeleitet werden. Zu diesem Zweck wurde ein optomechanischer Aufbau zur Messung zweier orthogonaler Polarisationsrichtungen der emittierten Wärmestrahlung entwickelt und ein Datenerfassungssystem implementiert. Die Amplituden zweier orthogonaler Polarisationsrichtungen konnten aus dem vom SCPEM modulierten Signal bei Tests an verschiedenen Versuchsaufbauten bestimmt werden. Aus dem Verhältnis dieser Polarisationskomponenten können mit Hilfe der fresnelschen Formeln die Abstrahlwinkel abgeleitet werden.

Laser material processing; laser cutting; thermal emission; SCPEM; polarisation

http://dx.doi.org/10.2507/29th.daaam.proceedings.133

https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_273988.pdf

Project Head Gerhard Liedl:
QILP