Bearbeitung eines Werkstücks Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung zur insbesondere schweißenden Bearbeitung eines Werkstücks, umfassend: einen Bearbeitungskopf zur Bereitstellung eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls, für die insbesondere schweißende Bearbeitung des Werkstücks, sowie ein optisches Interferometer, insbesondere einen optischen Kohärenztomographen, umfassend: eine Strahlquelle zur Erzeugung von Strahlung mit einer Quellenleistung, eine

Strahlteilereinrichtung zur Aufteilung der Quellenleistung der Strahlquelle auf einen Referenzpfad, in dem ein Retroreflektor angeordnet ist, und auf einen Messpfad, in dem das Werkstück angeordnet ist, sowie einen Detektor zur Detektion einer Gesamtleistung der (interferierenden) Strahlung, die von dem Werkstück in dem Messpfad und von dem Retroreflektor in dem Referenzpfad zum Detektor reflektiert und/oder gestreut wird. Die Erfindung betrifft auch ein zugehöriges Verfahren zum insbesondere schweißenden Bearbeiten eines Werkstücks, das insbesondere mittels einer solchen Bearbeitungsvorrichtung durchgeführt werden kann. Aus der EP 1 977 850 B1 ist eine Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken mit lichtundurchlässiger Oberfläche bekannt geworden, die einen Bearbeitungskopf zur Bereitstellung eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Elektronen- oder Laserstrahls, aufweist. Dem Bearbeitungskopf ist eine als optischer Kohärenztomograph ausgebildete Abtasteinrichtung zugeordnet, die für eine

Oberflächenabtastung vorgesehen ist.

In der DE 10 2013 008 269 A1 ist ein Bearbeitungskopf für eine

Laserbearbeitungsvorrichtung beschrieben, der einen optischen Kohärenz- tomographen aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, einen Abstand zwischen dem Bearbeitungskopf und dem Werkstück zu messen, wobei in dem optischen

Kohärenztomographen von einer Messlichtquelle erzeugtes Messlicht, das von dem Werkstück reflektiert wurde, mit Messlicht interferiert, das in einem Referenzarm eine optische Weglänge zurückgelegt hat. In dem Referenzarm ist ein

Weglängenmodulator angeordnet, der synchron zu und in Abhängigkeit von einer Veränderung der Brennweite einer Fokussieroptik des Bearbeitungskopfs die optische Weglänge in dem Referenzarm nachführt.

In der WO 2014/138939 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung und

Charakterisierung der Dynamik einer Phasenveränderungsregion (PCR) mittels interferometrischer Methoden beschrieben, wobei die PCR beim Laserschweißen, speziell beim Keyhole-Schweißen, erzeugt wird. Durch das Ausrichten eines

Messstrahls an mehrere Orte innerhalb und überlappend zu der PCR kann die Vorrichtung dazu verwendet werden, um in Echtzeit räumliche und zeitliche

Charakteristika der Schweißung wie z.B. Tiefe, Länge, Breite und Geometrie des Keyholes sowie Informationen darüber zu ermitteln, ob das Keyhole instabil ist, sich schließt oder kollabiert. Ein Teil eines Referenzarms kann angepasst werden, um den gewünschten Betrag der Leistung eines Referenzsignals bei der

interferometrischen Messung zu konfigurieren.

Aus der US 2012/0138586 A1 sind Verfahren und Vorrichtungen zur Verwendung von optischer Interferometrie im Kontext von Materialveränderungsprozessen, speziell im Kontext von Schweißprozessen, bekannt geworden. Ein Regler regelt mindestens einen Bearbeitungsparameter des Materialveränderungsprozesses in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal eines optischen Interferometers.

Aus der US 2016/0183801 A1 ist ein polarisiertes interferometrisches optisches System, insbesondere ein optisches Kohärenztomographie-System, bekannt geworden, das ein verbessertes Signal-zu-Rauschverhältnis aufweist. Die

Winkelausrichtung eines Polarisators, der in einem optischen Strahl vor einem

Polarisations-Strahlteiler angeordnet ist, bestimmt die Aufteilung der Leistung des optischen Strahls in Referenzstrahlung und Prüfstrahlung (Leistungsverhältnis), wodurch das Signal-zu-Rauschverhältnis beeinflusst wird, das u.a. auch von den Streueigenschaften der Probe abhängt.

In der EP 2 062 674 A1 ist ein Verfahren zu Vorbereiten und zum Durchführen eines Laserschweißprozesses beschrieben. Für eine Nahtlageregelung wird in einem ersten Messbereich vorlaufend zur Laserstrahlposition (Pre-Prozess) die Position einer Fügestelle, in einem zweiten Messbereich (In-Prozess) die Laserstrahlposition und in einem dritten Messbereich nachlaufend zur Laserstrahlposition (Post-Prozess) eine Schweißnaht erfasst. Die Erfassung kann beispielsweise mittels eines

Lichtschnitt-Verfahrens erfolgen.

Bei der Erfassung des Pre-, In-, und Post-Prozesses bei einem Schweißprozess treten am Werkstück typischerweise unterschiedliche Lichtverhältnisse auf, die zu einer schlechten Signalqualität (Signal-zu-Rauschverhältnis) von an

unterschiedlichen Positionen detektierten Messsignalen führen können.

Beispielsweise unterscheidet sich die Reflektivität bzw. der Reflexionsgrad im

Keyhole (in der Kapillare) typischerweise stark vom Reflexionsgrad an der Oberseite des Werkstücks.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungsvorrichtung sowie ein zugehöriges Verfahren bereitzustellen, welche die Signalqualität bzw. das Signal-zu- Rauschverhältnis bei der interferometrischen Messung an dem Werkstück erhöhen. Gegenstand der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bearbeitungsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, umfassend: eine Stelleinrichtung zur Veränderung eines Leistungsanteils der vom Retroreflektor zum Detektor reflektierten und/oder gestreuten Strahlung an der Gesamtleistung der auf den Detektor treffenden

Strahlung, sowie eine Regeleinrichtung zur Einwirkung auf die Stelleinrichtung zur Regelung eines Verhältnisses zwischen einem Leistungsanteil der vom Werkstück zum Detektor reflektierten und/oder gestreuten Strahlung und dem Leistungsanteil der vom Retroreflektor zum Detektor reflektierten und/oder gestreuten Strahlung auf ein (vorgebbares) Soll-Verhältnis.

Bei der Vermessung eines Werkstücks, genauer gesagt bei der Vermessung der Oberfläche eines Werkstücks, welches z.B. schweißend bearbeitet wird, treten typischerweise unterschiedliche Lichtverhältnisse auf, je nachdem, ob das Werkstück vorlaufend zu einer Position des Bearbeitungsstrahls auf dem Werkstück,

nachlaufend zu der Position des Bearbeitungsstrahls oder an der Position des Bearbeitungsstrahls selbst vermessen wird. Erfolgt die Vermessung bzw. die

Abtastung des Werkstücks z.B. mit Hilfe eines Lichtschnitt-Verfahrens, wie dies in der eingangs zitierten EP 2 062 674 A1 beschrieben ist, so kann durch eine

Veränderung der Belichtungszeit die Lichtmenge der detektierten Strahlung angepasst werden, um auf diese Weise den Kontrastbereich des verwendeten Sensors bzw. Detektors optimal auszunutzen. Bei einem interferometrischen Verfahren, beispielsweise bei der optischen

Kohärenztomographie, ist eine einfache Anpassung der Licht- bzw. der

Strahlungsmenge, welche auf den Detektor trifft, jedoch nicht zielführend, da die Quellenleistung der Strahlquelle auf den Messpfad und auf den Referenzpfad aufgeteilt wird und die jeweils reflektierte Strahlung interferiert und gemeinsam - ggf. über ein Spektrometer - auf den Detektor geführt wird. Eine Erhöhung der Licht- bzw. Strahlungsmenge auf dem Detektor durch eine längere Belichtungszeit oder durch eine Erhöhung der Quellenleistung ändert daher immer auch die Lichtmenge bzw. den Leistungsanteil der Strahlung im Referenzpfad. Die Erfinder haben erkannt, dass für eine bestmögliche Signalqualität eine Einstellung bzw. eine Veränderung des Leistungsanteils der vom Retroreflektor zum Detektor reflektierten Strahlung an der detektierten Gesamtleistung erforderlich ist. Es versteht sich, dass zusätzlich auch die auf den Detektor treffende bzw. von diesem detektierte Lichtmenge eingestellt werden kann.

Bei der Regeleinrichtung kann es sich um einen geschlossenen Regelkreis handeln, der ggf. nicht nur einen, sondern zwei oder mehr Regler umfasst. Für die Regelung des Verhältnisses zwischen dem Leistungsanteil des Messpfads und dem

Leistungsanteil des Referenzpfads kann zunächst der Leistungsanteil PR der Strahlung des Referenzpfads, die zum Detektor reflektiert wird, rechnerisch ermittelt werden. Aus der (bekannten) auf den Detektor treffenden Gesamtleistung P _S , welche die Summe aus dem Leistungsanteil PR des Referenzpfads und des Leistungsanteils PM der zum Detektor reflektierten Strahlung des Messpfads darstellt (P _S = PR + PM), kann der Leistungsanteil P _M des Messpfads bestimmt werden:

Auf diese Weise kann das (Ist-)Verhältnis P _M / PR zwischen dem Leistungsanteil P _M der vom Werkstück zum Detektor reflektierten Strahlung und des Leistungsanteils PR der vom Retroreflektor zum Detektor reflektierten Strahlung bestimmt werden. Durch das Einwirken auf die Stelleinrichtung kann der Leistungsanteil PR in dem

Referenzarm verändert werden, um das (Ist-)Verhältnis P _M / PR auf ein Soll- Verhältnis PMS / PRS ZU regeln. Das vorgebbare Soll-Verhältnis kann empirisch bestimmt werden und im einfachsten Fall einen konstanten Wert annehmen, der bevorzugt zwischen ca. 0,01 und ca. 100, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 10 und idealer Weise bei P _M s / PRS = 1 ,0 liegt. Es ist darüber hinaus weder sinnvoll, wenn der Leistungsanteil PM in dem Messarm gegen Null geht, noch wenn der Leistungsanteil PR in dem Referenzarm gegen Unendlich geht. Es ist aber möglich, das Soll-Verhältnis während der Bearbeitung des Werkstücks anzupassen, wie weiter unten näher beschrieben wird.

Grundsätzlich setzt sich die detektierte Gesamtleistung bzw. der zu dieser proportionale Strom, der bei der (ggf. spektralen, s.u.) optischen

Kohärenztomographie am Detektor gemessen wird, aus drei Anteilen zusammen, einem DC-Anteil, einem Cross-Correlation-Anteil und einem Auto-Correlation-Anteil. Beim DC-Anteil handelt es sich um einen konstanten Anteil, der z.B. mittels eines Dunkelabgleichs vor dem Beginn der Detektion bzw. Messung bestimmt wird und der während der Messung aus dem vom Detektor erzeugten, typischerweise zur

Gesamtleistung proportionalen Messsignal (z.B. einem Messstrom) herausgefiltert wird. Der DC-Anteil reduziert den Kontrastbereich des Detektors und sollte daher möglichst klein ausfallen. Der Cross-Correlation-Anteil enthält die eigentliche

Tiefeninformation, d.h. den relevanten interferometrischen Signalanteil. Die

Reflektion aus dem Messpfad und aus dem Referenzpfad geht als Quadratwurzel der Einzel-Reflexionsgrade in diesen Anteil ein. Der Auto-Correlation-Anteil enthält Interferenzanteile zwischen verschiedenen Messebenen (verschiedenen Tiefen), an denen vom Werkstück Strahlung reflektiert wird. Es handelt sich bei dem Auto- Correlation-Anteil um Artefakte, die das tatsächliche Messergebnis verfälschen. Für den Fall, dass der Reflexionsgrad des Werkstücks Rs (in einer Messebene) deutlich größer ist der Reflexionsgrad RR des Retroreflektors bzw. des Gesamt- Reflexionsgrads des Referenzpfads (Rs >> RR), sollte der Leistungsanteil PR der am Retroreflektor zum Detektor reflektierten Strahlung erhöht werden, da ansonsten der Auto-Correlation-Anteil zu groß wird. Für den Fall, dass der Reflexionsgrad Rs des Werkstücks deutlich kleiner ist als der Reflexionsgrad RR des Retroreflektors, sollte der Leistungsanteil PR reduziert werden, da ansonsten der DC-Anteil des

Messsignals zu groß wird.

Für die optische Kohärenztomographie wird eine Strahlquelle verwendet, die kohärente Strahlung erzeugt, beispielsweise eine Strahlquelle in Form einer

Superlumineszensdiode. Als Detektor wird in der Regel ein nicht ortsauflösender Detektor verwendet, welcher die auftreffende Gesamtleistung in ein in der Regel proportionales Messsignal, beispielsweise in einen Messstrom, umwandelt. Bei der spektral aufgelösten optischen Kohärenztomographie kann die reflektierte Strahlung an einem Spektrometer, beispielsweise in Form eines Gitters, in Spektralanteile zerlegt werden, wobei die Spektralanteile an mehreren Detektorflächen des

Detektors (z.B. in einer Sensor- bzw. Dioden-Zeile) in der Regel jeweils nicht ortsaufgelöst detektiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann bei der spektral aufgelösten optischen Kohärenztomographie die Wellenlänge der von der Strahlquelle erzeugten Strahlung durchgestimmt werden, wenn es sich um eine in der Wellenlänge durchstimmbare Strahlquelle handelt. Die Strahlteilereinrichtung kann auch dazu dienen, die vom Werkstück und vom Retroreflektor reflektierte Strahlung zusammenzuführen, so dass diese gemeinsam den Detektor erreicht. Es kann aber ggf. eine andere optische Einrichtung, beispielsweise eine weitere

Strahlteilereinrichtung, dazu verwendet werden, die reflektierte Strahlung aus dem Messpfad und aus dem Referenzpfad zusammenzuführen.

Für die Realisierung der Stelleinrichtung bestehen mehrere Möglichkeiten:

Bei einer Ausführungsform ist die Stelleinrichtung zur Veränderung der Aufteilung der Quellenleistung der Strahlung der Strahlquelle auf den Referenzpfad und auf den Messpfad ausgebildet. Zu diesem Zweck kann bei der Verwendung von polarisierter Strahlung beispielsweise die Strahlteilereinrichtung, z.B. in Form eines

Polarisationsstrahlteilers, um die Strahlachse der von der Strahlquelle erzeugten Strahlung gedreht werden. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise ein

Polarisationsfilter, der im Strahlweg von der Strahlquelle zur Strahlteilereinrichtung angeordnet ist, geeignet eingestellt werden, beispielsweise indem dieser ebenfalls um die Strahlachse der von der Strahlquelle zur Strahlteilereinrichtung

propagierenden Strahlung gedreht wird, um die Aufteilung der Quellenleistung auf den Referenzpfad und auf den Messpfad zu verändern. Auch kann die

Strahlteilereinrichtung ausgebildet sein, die Aufteilung der Quellenleistung auf andere Weise vorzunehmen, beispielsweise wenn die Strahlteilereinrichtung als schnell schaltender Strahlteiler (z.B. in Form eines drehbaren Prismas oder einer elektrisch angesteuerten Einrichtung) ausgebildet ist. Es versteht sich, dass die Aufteilung der Quellenleistung mit Hilfe der Strahlteilereinrichtung nicht zwingend durch eine

Polarisationsstrahlteilung erfolgen muss, sondern dass die Aufteilung der

Quellenleistung auch auf andere Weise, z.B. durch eine geometrische Strahlteilung, erfolgen kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Stelleinrichtung zur Veränderung des Leistungsanteils der Strahlung in dem Referenzpfad oder des Leistungsanteils in dem Messpfad ausgebildet. Die Stelleinrichtung ist in diesem Fall in der Regel als einstellbarer Attenuator ausgebildet, d.h. ein Teil des in den Referenzpfad oder in den Messpfad eingekoppelten Leistungsanteils geht verloren. Im Gegensatz zu der weiter oben beschriebenen Ausführungsform ist es in diesem Fall nicht erforderlich, einen Polarisator vor der Strahlteilereinrichtung zu verwenden, welcher die Leistung in dem Messsystem insgesamt reduzieren würde. Zudem kann das optische

Interferometer bzw. der optische Kohärenztomograph gegebenenfalls mit

unpolarisierter Strahlung betrieben werden. Die Stelleinrichtung kann dauerhaft in dem Referenzpfad oder in dem Messpfad angeordnet sein oder für die

Abschwächung des Leistungsanteils beispielsweise mit Hilfe eines Aktuators in den Referenzpfad oder in den Messpfad eingebracht werden. Es versteht sich, dass eine Stelleinrichtung für den Referenzpfad und eine weitere Stelleinrichtung für den

Messpfad vorgesehen sein können, die eine unterschiedliche (d.h. nicht zueinander proportionale) Veränderung des jeweiligen Leistungsanteils bewirken, um das Verhältnis zwischen den beiden Leistungsanteilen auf das Soll-Verhältnis zu regeln. Bei einer Weiterbildung ist die Stelleinrichtung zur Veränderung einer Reflektivität des in dem Referenzpfad angeordneten Retroreflektors ausgebildet, insbesondere kann der Retroreflektor die Stelleinrichtung bilden. Der Retroreflektor, der in diesem Fall beispielsweise als Endspiegel ausgebildet sein kann, kann bei der Verwendung von polarisierter Strahlung beispielsweise selbst als Polarisator dienen bzw. eine vom Polarisationszustand der auftreffenden Strahlung abhängige Reflektivität aufweisen. Es versteht sich, dass auch andere reflektierende Elemente,

beispielsweise in Form von Umlenkspiegeln, im Referenzpfad angeordnet sein können, deren Reflexionsgrad ggf. verändert werden kann, beispielsweise durch eine Drehung des jeweiligen Umlenkspiegels um seine Achse.

Bei einer Weiterbildung ist die Stelleinrichtung ausgebildet, zur Veränderung einer Fokusposition der Strahlung in dem Referenzpfad auf eine Fokussiereinrichtung einzuwirken. Die Fokussiereinrichtung kann beispielsweise dazu dienen, um die Strahlung, die divergent aus einer optischen Faser austritt, zu kollinnieren. In diesem Fall ist typischerweise die Fokussiereinrichtung in einer Ruheposition bzw. in einer nominellen Position derart angeordnet, dass die Fokusposition in der Ebene am austrittsseitigen Ende der optischen Faser liegt. Wird die Brennweite der

Fokussiereinrichtung verändert oder wird der Abstand zwischen der

Fokussiereinrichtung und dem austrittsseitigen Ende der optischen Faser verändert, so führt dies zu einer Defokussierung der an dem Retroreflektor zurück reflektierten Strahlung, d.h. diese wird nicht mehr vollständig in die optische Faser eingekoppelt, sodass der Leistungsanteil der zum Detektor reflektierten Strahlung abnimmt. Der gleiche Effekt tritt auf, wenn eine Fokussiereinrichtung zur Fokussierung der

Strahlung in dem Referenzpfad auf den Retroreflektor vorhanden ist und die

Brennweite der Fokussiereinrichtung und/oder der Abstand zwischen der

Fokussiereinrichtung und dem Retroreflektor verändert wird/werden.

Bei einer Weiterbildung umfasst die Fokussiereinrichtung eine bewegbare, insbesondere entlang einer Strahlachse des Referenzpfads verschiebbare Linse. Eine solche Linse z.B. in Form einer Kollinnationslinse kann ohnehin im Referenzpfad vorhanden sein, um die aus einer optischen Faser ausgekoppelte, divergente

Strahlung zu kollimieren, bevor diese auf den Retroreflektor trifft. Durch die

Verschiebung einer solchen Linse entlang der Strahlachse kann der Leistungsanteil in dem Referenzpfad auf besonders einfache Weise verändert werden. Gleiches gilt für an anderen Orten im Referenzpfad angeordnete Linsen oder andere

fokussierende optische Elemente, die ebenfalls entlang der Strahlachse des

Referenzpfads verschoben werden können und bei denen die Verschiebung eine Defokussierung und somit eine Abschwächung der Leistung der aus dem

Referenzpfad zurück reflektierten Strahlung bewirken. Alternativ oder zusätzlich kann ggf. auch eine (geringfügige) Verkippung der Linse bezüglich der Strahlachse erfolgen, die bewirkt, dass ein Anteil der Strahlungsleistung den Strahlweg des Referenzpfads verlässt. Bei einer weiteren Weiterbildung weist die Stelleinrichtung eine optische

Filtereinrichtung auf. Bei der optischen Filtereinrichtung kann es sich um eine optische Filtereinrichtung mit einstellbarer Transmission bzw. Attenuation handeln, die dauerhaft in dem Referenzpfad angeordnet ist. Die optische Filtereinrichtung kann aber auch einen oder mehrere optische Filter umfassen, die mit Hilfe von mindestens einem Aktuator in den Messpfad eingebracht werden, um die Leistung der Strahlung in dem Referenzpfad zu reduzieren bzw. zu verändern.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bearbeitungsvorrichtung eine weitere Stelleinrichtung zur Veränderung der Quellenleistung der Strahlquelle, wobei die Regeleinrichtung zur Einwirkung auf die weitere Stelleinrichtung für die Regelung der zum Detektor reflektierten und/oder gestreuten Gesamtleistung unter einen Gesamtleistungs-Schwellwert ausgebildet ist. Bei der weiteren Stelleinrichtung kann es sich beispielsweise um eine steuerbare Stromquelle handeln, welche den der Strahlquelle zugeführten Strom bereitstellt. Auf diese Weise kann beispielsweise bei der Verwendung einer Superlumineszensdiode als Strahlquelle der Diodenstrom und somit die Quellenleistung eingestellt werden. Der Schwellwert der Gesamtleistung, der nicht überschritten werden sollte, entspricht typischerweise der oberen

Leistungsgrenze des Detektors. Bei einer hohen Reflektivität des Werkstücks sollte die Quellenleistung reduziert werden, um den Kontrastumfang nicht zu überschreiten und eine Sättigung des Detektors zu vermeiden. Bei einer niedrigen Reflektivität des Werkstücks sollte die Quellenleistung erhöht werden, um den Kontrastumfang größtmöglich auszunutzen. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die

Regeleinrichtung einen geschlossenen Regelkreis bilden. Auf diese Weise kann ggf. bei einer Veränderung der Prozessparameter, beispielsweise des Werkstoffs, des Winkels, unter dem die Strahlung in dem Messpfad auf das Werkstück auftrifft, etc. auf eine Justage des Detektors verzichtet werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der optische Kohärenztomograph zur spektral aufgelösten Detektion, d.h. zur Aufnahme (mindestens) eines Spektrums, der zum Detektor zurück reflektierten Gesamtleistung ausgebildet. Zu diesem Zweck kann der optische Kohärenztomograph ein Spektrometer zur spektralen Zerlegung der aus dem Messpfad und aus dem Referenzpfad zurück reflektierten Strahlung auf mehrere Messkanäle aufweisen, in denen jeweils eine in der Regel nicht

ortsauflösende Detektorfläche angeordnet ist, die einer bestimmten Wellenlänge bzw. einem vorgegebenen Wellenlängenband entspricht. Das Spektrometer kann für die spektrale Zerlegung beispielsweise ein Beugungsgitter, ein Prisma etc.

aufweisen. Der Detektor kann beispielsweise als Zeilendetektor ausgebildet sein, an dem mehrere Detektorflächen gebildet sind, auf die jeweils Strahlung bei einer Wellenlänge bzw. in einem (schmalen) Wellenlängenband trifft. Alternativ zur

Verwendung eines Spektrometers, welches die simultane Detektion von mehreren Wellenlängen ermöglicht, kann eine in der Wellenlänge durchstimmbare Strahlquelle verwendet werden, um Strahlung bei unterschiedlichen Wellenlängen zeitlich aufeinander folgend zu detektieren. An Stelle einer spektral aufgelösten Messung kann auch eine zeitaufgelöste Messung erfolgen, bei welcher während der Messung die Länge des Referenzarms variiert wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Bearbeitungsvorrichtung eine

Auswerteeinrichtung zur Ermittlung mindestens einer Kenngröße der spektral aufgelösten Gesamtleistung bzw. eines aus diesem erzeugten spektral aufgelösten Messsignals (Spektrum) auf, wobei die Regeleinrichtung ausgebildet ist, das Soll- Verhältnis und/oder die (über das gesamte gemessene Spektrum summierte) Gesamtleistung in Abhängigkeit von der mindestens einen Kenngröße anzupassen.

Bei der mindestens einen Kenngröße kann es sich beispielsweise um das Produkt aus der Reflektivität R _R des Retroreflektors und der Reflektivität R _Sn des Werkstücks, genauer gesagt um die Quadratwurzel aus diesem Produkt yjR _R R _Sn handeln, wobei der Index n für unterschiedliche Messebenen des Messobjekts bzw. des Werkstücks steht, die unterschiedlichen Längen des Messpfads entsprechen, wobei n = 1 den Messpfad mit der kleinsten Länge bezeichnet, n = 1 bezeichnet typischerweise das reflektierte Signal der Oberfläche des Werkstücks. Auch Auswertungen von

Reflexionen aus tieferen Ebenen sind möglich (n > 1 ). Das genannte Produkt bzw. dessen Quadratwurzel geht in den Cross-Correlation-Anteil ein, der möglichst groß sein sollte. Es versteht sich aber, dass auch andere Kenngrößen der spektral aufgelösten Gesamtleistung ermittelt werden können, die für die Vorgabe bzw. für die Anpassung des Soll-Verhältnisses bzw. der Gesamtleistung oder zu anderen

Zwecken verwendet werden können. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bearbeitungsvorrichtung zusätzlich eine Ablenkeinrichtung zur Ablenkung der Strahlung in dem Messpfad an

unterschiedliche Positionen an dem Werkstück. Bei der Ablenkeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Scannereinrichtung handeln, welche es ermöglicht, die Strahlung in dem Messpfad an unterschiedliche Positionen auf dem Werkstück abzulenken bzw. auf unterschiedliche Positionen an dem Werkstück auszurichten. Eine solche Scannereinrichtung weist typischerweise einen oder ggf. mehrere Scannerspiegel auf, die drehbar bzw. verkippbar angeordnet sind. Die

Ablenkeinrichtung kann insbesondere derart ausgebildet bzw. derart angeordnet sein, dass diese lediglich die von der Strahlquelle erzeugte Strahlung in dem Messpfad an unterschiedliche Positionen auf dem Werkstück ausrichtet, aber den Bearbeitungsstrahl nicht beeinflusst. Auf diese Weise kann die Position der Strahlung aus dem Messpfad auf dem Werkstück unabhängig von der Position des

Bearbeitungsstrahls auf dem Werkstück festgelegt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Ablenkeinrichtung ausgebildet, bei der insbesondere schweißenden Bearbeitung des Werkstücks die Strahlung in dem Messpfad an (mindestens) eine erste Position vorlaufend zu einer Position des Bearbeitungsstrahls auf dem Werkstück, an die Position des Bearbeitungsstrahls auf dem Werkstück sowie an (mindestens) eine zweite Position nachlaufend zur Position des Bearbeitungsstrahls auf dem Werkstück abzulenken. Wie in der eingangs zitierten EP 2 062 674 A1 beschrieben ist, kann bei einem Schweißprozess bzw. bei einer schweißenden Bearbeitung an der vorlaufenden ersten Position die Lage der Fügestelle bzw. des zu schweißenden Bauteils, an der Position des

Bearbeitungsstrahls das Keyhole, beispielsweise die Einschweißtiefe, und an der nachlaufenden zweiten Position die Nahtgeometrie der beim Schweißen gebildeten Schweißnaht erfasst werden.

Um trotz der unterschiedlichen Lichtverhältnisse bzw. Reflexionsgrade im Keyhole und vorlaufend sowie nachlaufend zur Position des Bearbeitungsstrahls eine möglichst gute Signalqualität sicherzustellen, wird die weiter oben beschriebene Regeleinrichtung verwendet, welche das Verhältnis zwischen den Leistungsanteilen im Messpfad und im Referenzpfad auf ein vorgegebenes Soll-Verhältnis regelt bzw. (automatisch) an die Reflexionsverhältnisse im Keyhole bzw. auf der

Werkstückoberfläche anpasst. Das Soll-Verhältnis zwischen den Leistungsanteilen im Messpfad und im Referenzpfad kann bei einer vorausgehenden Messung empirisch bestimmt werden und für alle drei Positionen einen konstanten Wert annehmen. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es aber auch möglich, das Soll- Verhältnis zwischen den Leistungsanteilen dynamisch anzupassen.

Wie weiter oben beschrieben wurde, kann zusätzlich die Quellenleistung der

Strahlquelle und/oder die Belichtungszeit des Detektors angepasst werden, beispielsweise indem die auf den Detektor auftreffende Gesamtleistung geregelt wird. Auf diese Weise kann für alle Messaufgaben eine bestmögliche Signalqualität erzielt werden, was zu einem genaueren Messergebnis führt und die

Prozessstabilität bei der Bearbeitung erhöht, da anhand des genaueren

Messergebnisses präziser und schneller in den Bearbeitungsprozess eingegriffen werden kann, falls dies notwendig sein sollte, um für die Optimierung des

Bearbeitungsergebnisses einen oder mehrere Bearbeitungsparameter zu verändern bzw. anzupassen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere an einer Bearbeitungsvorrichtung wie weiter oben beschrieben, umfassend: Erzeugen von Strahlung mit einer Quellenleistung, Aufteilen der Quellenleistung der Strahlung auf einen Referenzpfad, in dem ein Retroreflektor angeordnet ist, und auf einen Messpfad, in dem das Werkstück angeordnet ist, Detektieren einer Gesamtleistung der Strahlung, die von dem Werkstück in dem Messpfad und von dem Retroreflektor in dem Referenzpfad reflektiert und/oder gestreut wird und miteinander interferiert, sowie Regeln eines Verhältnisses zwischen einem Leistungsanteil der vom Werkstück reflektierten und/oder gestreuten detektierten Strahlung und einem Leistungsanteil der vom Retroreflektor reflektierten und/oder gestreuten detektierten Strahlung auf ein Soll- Verhältnis durch Verändern des Leistungsanteils der von dem Retroreflektor zum Detektor reflektierten und/oder gestreuten Strahlung an der Gesamtleistung, wobei die oben genannten Verfahrensschritte, d.h. das Erzeugen, Aufteilen, Detektieren und das Regeln, während des insbesondere schweißenden Bearbeitens des Werkstücks mit einem Bearbeitungsstrahl, insbesondere mit einem Laserstrahl durchgeführt werden. Bei dem Verfahren ergeben sich die weiter oben im

Zusammenhang mit der Bearbeitungsvorrichtung beschriebenen Vorteile.

Für das Verändern des Leistungsanteils der vom Retroreflektor reflektierten

Strahlung an der Gesamtleistung bestehen verschiedene Möglichkeiten: Bei einer Variante umfasst das Verändern des Leistungsanteils der vom

Retroreflektor reflektierten und/oder gestreuten Strahlung an der Gesamtleistung ein Verändern der Aufteilung der Quellenleistung der Strahlung auf den Referenzpfad und auf den Messpfad. Eine solche Veränderung kann beispielsweise durch einen geeignet ausgebildeten Strahlteiler, insbesondere einen Polarisations-Strahlteiler, oder auf andere Weise erfolgen.

Bei einer weiteren Variante umfasst das Verändern des Leistungsanteils der von dem Retroreflektor reflektierten Strahlung an der Gesamtleistung ein Verändern, insbesondere ein Abschwächen, des Leistungsanteils der Strahlung in dem

Referenzpfad und/oder ein Verändern, insbesondere ein Abschwächen, des

Leistungsanteils der Strahlung in dem Messpfad. Das Abschwächen des

Leistungsanteils kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Bei einer Weiterbildung wird zum Abschwächen des Leistungsanteils der Strahlung in dem Referenzpfad eine Fokusposition der Strahlung in dem Referenzpfad verändert, und zwar bevorzugt durch Einwirken auf eine auf eine

Fokussiereinrichtung in dem Referenzpfad, besonders bevorzugt durch Bewegen, insbesondere durch Verschieben, mindestens einer Linse in dem Referenzpfad. Alternativ oder zusätzlich kann ggf. ein durchstimmbarer optischer Filter in dem Referenzpfad angeordnet werden oder es können einer oder ggf. mehrere optische Filtereinrichtungen gesteuert in den Referenzpfad hinein und aus diesem heraus bewegt werden. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die Attenuation des Leistungsanteils in dem Referenzpfad auch auf andere Weise, beispielsweise durch eine Veränderung der Reflektivität des Retroreflektors, erfolgen.

Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren zusätzlich: Verändern der Quellenleistung zum Regeln der detektierten Gesamtleistung unter einen

Gesamtleistungs-Schwellwert. Der Gesamtleistungs-Schwellwert ist abhängig von der oberen Leistungsgrenze des Detektors und wird typischerweise derart gewählt, dass der Detektor den Kontrastumfang nicht überschreitet, d.h. nicht in die Sättigung gerät.

Bei einer weiteren Variante wird die zurück reflektierte und/oder gestreute

Gesamtleistung der Strahlung spektral aufgelöst detektiert und das Verfahren umfasst zusätzlich: Ermitteln mindestens einer Kenngröße der spektral aufgelösten Gesamtleistung, sowie Anpassen des Soll-Verhältnisses und/oder der Gesamtleistung in Abhängigkeit von der mindestens einen ermittelten Kenngröße. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann auf diese Weise eine dynamische

Anpassung der Signalqualität an unterschiedliche Lichtverhältnisse bei der Abtastung des Werkstücks erfolgen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschlie- ßende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer

Bearbeitungsvorrichtung zur schweißenden Bearbeitung eines Werkstücks mit einem optischen Kohärenztomographen zur Abtastung des Werkstücks während der Bearbeitung mit einem Laserstrahl, Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung eines Strahlengangs in dem optischen

Kohärenztomographen von Fig. 1 mit einem Messpfad und mit einem Referenzpfad,

Fig. 3a, b Darstellungen der spektral aufgelösten detektierten Gesamtleistung der

Strahlung einer Strahlquelle des optischen Kohärenztomographen, die an der Position eines Bearbeitungsstrahls sowie an zwei Positionen im Vorlauf und im Nachlauf zur Position des Bearbeitungsstrahls auf das Werkstück trifft und von diesem reflektiert wird, Fig. 4a, b schematische Darstellungen der spektral aufgelösten detektierten

Gesamtleistung analog zu Fig. 3a, b bei der Ermittlung von Kenngrößen zur Regelung eines Leistungsverhältnisses zwischen einem Messpfad und einem Referenzpfad, sowie Fig. 5a, b schematische Darstellungen der spektral aufgelösten detektierten

Gesamtleistung bei einer erfolgreichen Regelung des

Leistungsverhältnisses. In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw.

funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.

Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Bearbeitungsvorrichtung 1 zur

Bearbeitung eines Werkstücks 2, bei der es sich im gezeigten Beispiel um eine schweißende Bearbeitung handelt. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 weist einen Bearbeitungskopf 3 auf, dem ein Bearbeitungsstrahl, im gezeigten Beispiel ein Laserstrahl 4, von einer nicht bildlich dargestellten Laserquelle zugeführt wird. Der Laserstrahl 4 wird an einer in dem Bearbeitungskopf 3 angeordneten Fokussierlinse 5 auf das Werkstück 2 fokussiert und bildet dort eine Kapillare bzw. ein Keyhole 6, in dem das Material des Werkstücks 2 aufgeschmolzen bzw. teilweise verdampft wird. Der Bearbeitungskopf 3 wird mittels einer nicht näher dargestellten

Bewegungseinrichtung während des Schweißprozesses entlang einer

Vorschubrichtung V über die Oberfläche 2a des Werkstücks 2 bewegt. Es versteht sich, dass alternativ oder zusätzlich auch das Werkstück 2 mittels einer geeigneten Bewegungseinrichtung relativ zum Bearbeitungskopf 2 bewegt werden kann.

Die Bearbeitungsvorrichtung 1 umfasst ein optisches Interferometer in Form eines optischen Kohärenztomographen 7, der eine Strahlquelle 8 zur Erzeugung von (Mess-)Strahlung 9 aufweist. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei der

Strahlquelle 8 um eine Superlumineszenzdiode, die im gezeigten Beispiel Strahlung 9 mit einer Wellenlänge λ bzw. mit Wellenlängen von mehr als 800 nm erzeugt Es versteht sich, dass die Strahlquelle 8 auch zur Erzeugung von Strahlung 9 bei anderen Wellenlängen λ ausgebildet sein kann. Die von der Strahlquelle 8

ausgehende Strahlung 9 propagiert zunächst frei und wird an einer Einkoppeloptik 10a in eine optische Faser 1 1 eingekoppelt und an einem austrittsseitigen Ende über eine Auskoppeloptik 10b aus der optischen Faser 1 1 ausgekoppelt, bevor die Strahlung 9 in freier Strahlpropagation auf eine Strahlteilereinrichtung in Form eines Polarisations-Strahlteilers 12 trifft. An dem Strahlteiler 12 wird die Strahlung 9, die mit einer Quellenleistung P _Q von der Strahlquelle 8 erzeugt wird, auf einen Referenzpfad 13 und auf einen Messpfad 14 aufgeteilt. In dem Referenzpfad 13 ist eine weitere optische Faser 15 angeordnet, an deren austrittsseitigem Ende die Strahlung 9 divergent austritt und von einer ersten Linse 16a kollimiert wird. Eine zweite Linse 16b dient zur Fokussierung der kollimierten Strahlung 9 auf einen Retroreflektor in Form eines planen Endspiegels 17. Die Strahlung 9, genauer gesagt der Strahlungsanteil, der von dem

Polarisationsstrahlteiler 12 in den Messpfad 14 eingekoppelt wird, wird über eine Ablenkeinrichtung in Form einer Scannereinrichtung 19 geführt, die im gezeigten Beispiel zwei nicht näher dargestellte Scannerspiegel aufweist, um die Strahlung 9 in dem Messpfad 14 abzulenken, bevor diese in den Strahlengang des Laserstrahls 4 eingekoppelt wird.

Mit Hilfe der Scannereinrichtung 19 kann die Strahlung 9 in dem Messpfad 14 an unterschiedliche Positionen auf dem Werkstück 2 abgelenkt bzw. ausgerichtet werden. In Fig. 1 sind beispielhaft eine Position P, an welcher der Laserstrahl 4 auf das Werkstück 2 trifft, eine erste Position P1 im Vorlauf zu der Position P, an welcher der Laserstrahl 4 auf das Werkstück 2 trifft, sowie eine zweite Position P2 im

Nachlauf zu der Position P dargestellt, an welcher der Laserstrahl 4 auf das

Werkstück 2 trifft. Mit Hilfe der Scannereinrichtung 19 kann die Strahlung 9 in dem Messpfad 14 an alle drei Positionen P1 , P, P2 abgelenkt bzw. ausgerichtet werden.

Die von dem Werkstück 2 in dem Messpfad 14 reflektierte und/oder gestreute Strahlung 9 sowie die von dem Endspiegel 17 in dem Referenzpfad 13 reflektierte und/oder gestreute Strahlung 9 wird an dem Polarisationsstrahlteiler 12

zusammengeführt und durchläuft die optische Faser 1 1 in umgekehrter Richtung. An einem vor der Strahlquelle 8 angeordneten weiteren Strahlteiler 20, der als

teildurchlässiger Spiegel ausgebildet ist, wird die reflektierte Strahlung 9 umgelenkt und einem Spektrometer 21 zugeführt, welches in einen Detektor 22 in Form einer Detektorzeile sowie ein Beugungsgitter 23 aufweist, an dem die reflektierte und/oder gestreute Strahlung 9 in ihre spektralen Anteile zerlegt wird, die auf unterschiedliche Detektorflächen des als Detektorzeile ausgebildeten Detektors 22 treffen. Die Gesamtleistung P _D der Strahlung 9, die auf den Detektor 22 bzw. auf jede einzelne Detektorfläche 22a-k (vgl. Fig. 2) trifft, ist die Summe aus einem

Leistungsanteil PR der Strahlung 9, die den Referenzpfad 13 durchlaufen hat und die an dem Endspiegel 17 zum Detektor 22 zurück reflektiert und/oder gestreut wird und einem Leistungsanteil P _M der Strahlung 9, die den Messpfad 14 durchlaufen hat und die an dem Werkstück 2 zum Detektor 22 zurück reflektiert und/oder gestreut wird (PD = PM + PR).

Für den Fall, dass die Aufteilung der Quellenleistung P _Q an dem

Polarisationsstrahlteiler 12 auf den Referenzpfad 13 mit einem Referenzanteil S _R und auf den Messpfad 14 mit einem identischen Messanteil SM erfolgt, d.h. SR = SM = 0,5 (wobei SR + SM = 1 gilt), ergibt sich für die Gesamtleistung P _D , die auf den Detektor 22, genauer gesagt auf jede einzelne Detektorfläche 22a-k trifft, folgendes: l _D (k) = p P _D (k) = p [ P _R (k) + P _M (k) ], wobei k = 2 π / λ die Wellenzahl (in [m ^"1 ]), λ die Wellenlänge der Strahlung 9 bzw. des jeweiligen Strahlungsanteils, l _D (k) des Messstrom an der jeweiligen

Detektorfläche 22a-k und p die Proportionalitätskonstante zwischen auftreffender Leistung Pü(k) und dem hierzu proportionalen Messstrom l _D (k) (p z.B. in Ampere / Watt) bezeichnet.

Der Messstrom l _D (k) weist drei Anteile (a)-(c) auf, die nachfolgend angegeben sind: l _D (k) =

^ [ _Q (k) (RR + Rsi + Rs2 + ^■■■ )] (a)

+ [P _Q (/c)EiLiVßÄ(cos [ 2k(z _R - z _sn )])] (b)

+ ( ^cos [ 2fc(Zsn ^{— z} Sm)])] ( ^c )

Für die Erklärung der Bedeutung der in den Anteilen (a)-(c) verwendeten Größen sei auf Fig. 2 verwiesen, die eine vereinfachte Darstellung des optischen

Kohärenztomographen 7 mit dem Referenzpfad 13 und dem Messpfad 14 zeigt. Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, bezeichnet R _R die Reflektivität des Endspiegels 17 und Rsi , Rs2, ■■■ , RSN bezeichnen die Reflektivität des Werkstücks 2 in unterschiedlichen Messebenen, die jeweils unterschiedlichen Tiefen in dem Werkstück 2 entsprechen. In Fig. 2 nicht gezeigt ist die optische Weglänge z _R , welche die Strahlung 9 im

Referenzpfad 13 zurücklegt, sowie die optische Weglänge z _s bzw. z _Sn , welche die Strahlung 9 im Messpfad 14 zu der jeweiligen Messebene 1 , n, N zurücklegt.

Beim ersten Anteil (a) handelt es sich um einen sogenannten DC-Anteil, d.h. um einen konstanten Anteil, der z.B. mittels eines Dunkelabgleichs vor dem Beginn der Detektion bzw. Messung bestimmt wird und der während der Detektion aus der vom Detektor 22 detektierten Gesamtleistung PR(k) + P _M (k) bzw. dem hierzu

proportionalen Messstrom l _D (k) herausgefiltert wird. Der DC-Anteil (a) reduziert den Kontrastbereich des Detektors 22 und sollte daher möglichst klein ausfallen.

Bei dem zweiten Anteil (b) handelt es sich um einen so genannten Cross-Correlation- Anteil, der die eigentliche Tiefen Information, d.h. das eigentlich gewünschte

Messsignal, als interferometrischen Signalanteil enthält. Der Auto-Correlation-Anteil (c) enthält bei der Reflexion an verschiedenen Messebenen 1 , N am Werkstück 2 Interferenzanteile zwischen unterschiedlichen Messebenen 1 , N. Es handelt sich bei dem Auto-Correlation-Anteil (c) um Artefakte, die das tatsächliche Messergebnis verfälschen, d.h. auch der Auto-Correlation-Anteil (c) sollte möglichst gering ausfallen.

Fig. 1 zeigt auch eine Auswerteeinrichtung 24, welche die Gesamtleistung PR(k) + PM(k), die auf den Detektor 22 trifft, genauer gesagt das zu diesem proportionale Messsignal l _D (k) spektral aufgelöst in Abhängigkeit von der Wellenzahl k aufnimmt und auswertet. Anhand der spektral aufgelösten Gesamtleistung P _R + P _M können Informationen über den Schwei ßprozess ermittelt werden, beispielsweise über die Einschweißtiefe ΔΖ, die bei dem in Fig. 1 dargestellten Spektrum 25 anhand eines spektralen Abstands zwischen zwei Peaks in dem aufgenommenen Spektrum 25 bestimmt werden kann, wie dies in Fig. 1 beispielhaft angedeutet ist.

Wie in Fig. 3a,b zu erkennen ist, hängt die spektral aufgelöste Gesamtleistung P _R + PM und somit das zugehörige Spektrum 25 stark vom am Werkstück 2 reflektierten Leistungsanteil R _s (bzw. vom am Werkstück 2 in einer jeweiligen Messebene reflektierten Leistungsanteil Rsi ,... , RSN) ab, der sich in Fig. 3a, b auf die gesamte Quellenleistung P _Q bezieht und der wiederum von der Position P, P1 , P2 abhängig ist, an dem die Strahlung 9 in dem Messpfad 14 auf das Werkstück 2 trifft. Bei dem in Fig. 3a gezeigten Beispiel, bei welcher die Strahlung 9 an der Position P des

Laserstrahls 4 auf das Werkstück 2 trifft, ist der am Werkstück 2 reflektierte

Leistungsanteil Rs an der Quellenleistung P _Q vergleichsweise klein und liegt z.B. bei Rs = 0,02, während der am Endspiegel 17 reflektierte Leistungsanteil RR an der Quellenleistung P _Q bei ca. 0,5 liegt, d.h. es ist R _R « 1 - R _s , was zu einem

vergleichsweise großen DC-Anteil (a) führt, wie in Fig. 3a anhand des

vergleichsweise hohen bzw. großen Spektrums 25 erkennbar ist.

Bei dem in Fig. 3b gezeigten Beispiel wird die Strahlung 9 in dem Messpfad 14 von der ersten Position P1 im Vorlauf zur Position P des Laserstrahls 4 bzw. von der zweiten Position P2 im Nachlauf zur Position P des Laserstrahls 4 reflektiert. An diesen beiden Positionen P1 , P2 ist der am Werkstück 2 bzw. an der Oberfläche 2a des Werkstücks 2 reflektiere Leistungsanteil Rs an der Quellenleistung P _Q

vergleichsweise groß, z.B. R _s = 0,98, während für den am Endspiegel 17 reflektierten Leistungsanteil RR gilt: R _R = 0,02, so dass gilt: R _s ~ 1 - RR. In diesem Fall ist der Auto-Correlation-Anteil (c) des Spektrums 25 zu groß und dieses ist vergleichsweise unregelmäßig.

Um möglichst unabhängig von der ggf. stark unterschiedlichen Reflektivität R _s des Werkstücks 2 eine möglichst hohe Signalqualität bzw. ein gutes Signal-zu- Rauschverhältnis zu erhalten, weist die in Fig. 1 gezeigte Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Regeleinrichtung 26 auf, um das Verhältnis zwischen dem Leistungsanteil PR der in dem Messpfad 14 vom Werkstück 2 zu dem Detektor 22 zurück reflektierten Strahlung 9 zu dem Leistungsanteil PM des in dem Referenzpfad 13 von dem

Endspiegel 17 zurück reflektierten Strahlung 9 auf ein Soll-Verhältnis P _M s / PRS ZU regeln. Bei dem Soll-Verhältnis PMS / PRS kann es sich insbesondere um einen konstanten Wert handeln, der bevorzugt zwischen ca. 0,01 und ca. 100, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 10 und idealer Weise bei PMS / PRS = 1 liegt.

Für die Durchführung der Regelung kann die Regeleinrichtung 26 zunächst den (Ist- )Leistungsanteil PR der Strahlung 9 aus dem Referenzpfad 14, die zum Detektor 22 reflektiert wird, rechnerisch ermitteln, beispielsweise auf folgende Weise: wobei S _R den Referenzanteil der Quellenleistung P _Q der Strahlung 9 bezeichnet, der in den Referenzpfad 14 eingekoppelt wird (s.o.) und RR die Reflektivität des

Endspiegels 17 bezeichnet. Die Quadrierung des Referenzanteils SR der

Quellenleistung P _Q in obiger Gleichung ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass der Strahlteiler 12 zweifach durchlaufen wird. Anhand der Gesamtleistung P _D , die auf den Detektor 22 trifft, kann in der Auswerteeinrichtung 24 der (Ist-)Leistungsanteil P _M des Messpfads bestimmt werden zu PM = PD - PR-

Mit Hilfe des auf diese - oder ggf. auf andere Weise - bestimmten Ist-Verhältnisses PM / PR kann in der Regeleinrichtung 26 die Regelung auf das gewünschte Soll- Verhältnis PMS / PRS vorgenommen werden. Zu diesem Zweck kann die

Regeleinrichtung 26 auf eine Stelleinrichtung 27 einwirken, welche es ermöglicht, den Leistungsanteil PR in dem Referenzpfad 13 zu verändern. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist die Stelleinrichtung 27 als Bewegungseinrichtung ausgebildet, die zur Bewegung, genauer gesagt zur Verschiebung der ersten Linse 16a im

Referenzpfad 13 entlang der Strahlachse 28 des Referenzpfads 13 dient.

Durch die Verschiebung der ersten Linse 16a wird die Fokusposition F1 der ersten Linse 16a verändert, sodass diese nicht mehr in der Ebene des austrittsseitigen Endes der optischen Faser 1 1 liegt, d.h. der Abstand zwischen dem austrittsseitigen Ende der optischen Faser 1 1 und der ersten Linse 16a stimmt nicht mehr mit der Brennweite f der ersten Linse 16a überein, wodurch die Strahlung 9 in dem

Referenzpfad 13 defokussiert wird, was eine Abschwächung bzw. Attenuation der zum Detektor 22 zurück reflektierten Strahlung 9 zur Folge hat. Diese Abschwächung A kann als eine (z.B. prozentuale) Verringerung des Reflexionsgrads RR in dem Referenzpfad 13 angesehen werden, d.h. der verringerte Reflexionsgrad RR ^* A wird nicht mehr ausschließlich von der Reflektivität R _R des Endspiegels 17 bestimmt.

Zusätzlich oder alternativ kann die Stelleinrichtung 27 auch ausgebildet sein, die zweite Linse 16b in dem Referenzpfad 13 in Richtung der Strahlachse 28 zu verschieben, wodurch die weiter oben beschriebene Defokussierung bzw. Abschwächung in Bezug auf den Abstand zwischen der zweiten Linse 16b und dem Endspiegel 17 auftritt. Es versteht sich, dass bei der in Fig. 1 gezeigten

Bearbeitungsvorrichtung 1 die zweite Linse 16b nicht zwingend notwendig ist, d.h. es ist nicht zwingend erforderlich, die kollimierte Strahlung 9 in dem Referenzpfad 13 auf den Endspiegel 17 zu fokussieren.

Die Stelleinrichtung 27 kann auch direkt auf den Endspiegel 17 einwirken, um dessen Reflektivität R _R zu verändern, ohne dass zu diesem Zweck auf die Linsen 16a,b eingewirkt werden muss, beispielsweise indem der Endspiegel 17 um seine Achse gedreht wird. Auch ist es möglich, dass die Stelleinrichtung 27 eine in Fig. 1 gezeigte optische Filtereinrichtung 29 in den Strahlengang des Referenzpfads 13 hinein- und wieder aus diesem heraus bewegt, wie in Fig. 1 ebenfalls durch einen Doppelpfeil angedeutet ist, wodurch ebenfalls eine Attenuation A bzw. eine

Veränderung des Reflexionsgrads A ^* R _R in dem Referenzpfad 13 auftritt. Alternativ oder zusätzlich kann die bzw. eine optische Filtereinrichtung 29 dauerhaft im

Strahlengang des Referenzpfads 13 angeordnet werden, wobei die Filterwirkung bzw. die Attenuation A der optischen Filtereinrichtung mit Hilfe der Regeleinrichtung 26 verändert werden kann, d.h. es handelt sich um eine steuerbare optische

Filtereinrichtung 29.

Die Stelleinrichtung 27a zur Veränderung des Leistungsanteils P _R , der aus dem Referenzpfad 13 zum Detektor 22 zurück reflektiert wird, kann auch dazu dienen, die Aufteilung der Quellenleistung P _R der Strahlquelle 8 auf den Referenzpfad 13 und auf den Messpfad 14, d.h. das Verhältnis S _R zu SM, ZU verändern. Zu diesem Zweck kann die bzw. eine Stelleinrichtung 27a beispielsweise in geeigneter Weise auf den (Polarisations-)Strahlteiler 12 einwirken, beispielsweise indem dieser um die

Strahlachse der von der Strahlquelle 8 auf diesen auftreffenden Strahlung 9 gedreht wird, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, wodurch sich typischerweise das Verhältnis S _R / SM und somit auch das Verhältnis der Leistungsanteile P _R / P _M verändert.

Im gezeigten Beispiel dient die Regeleinrichtung 26 zusätzlich zur Regelung des Verhältnisses der Leistungsanteile P _R / PM auch zur Regelung der Gesamtleistung P _R + PM, die auf den Detektor 22 auftrifft, und zwar auf einen Wert, der unterhalb eines Gesamtleistungs-Schwellwerts P _RS + PMS liegt, der durch die Empfindlichkeit des Detektors 22 vorgegeben ist und der nicht überschritten werden sollte, um zu vermeiden, dass der Detektor 22 in die Sättigung gerät bzw. seinen Kontrastumfang überschreitet. Um dies zu erreichen, wirkt die Regeleinrichtung 26 auf eine weitere Stelleinrichtung 30 ein, bei der es sich im gezeigten Beispiel um eine steuerbare Stromquelle zur Zuführung eines Stromsignals zu der Strahlquelle 8 in Form der Superlumineszensdiode dient. Mit Hilfe der weiteren Stelleinrichtung 30 kann somit die Quellenleistung P _Q der Strahlquelle 8 verändert werden, wodurch die auf den Detektor 22 treffende Gesamtleistung P _R + P _M so geregelt werden kann, dass diese stets unterhalb des Gesamtleistungs-Schwellwerts P _RS + PMS liegt.

Fig. 4a,b zeigen beispielhaft die spektral aufgelöste, auf den Detektor 22

auftreffende Gesamtleistung P _R + P _M bzw. ein resultierendes Spektrum 25 für die erste Messebene (n = 1 ) bzw. für eine tiefer in dem Werkstück 2 befindliche

Messebene (n > 1 ) in Abhängigkeit von der Wellenzahl k. Mit Hilfe der

Auswerteeinrichtung 24 können in dem jeweiligen Spektrum 25 charakteristische Kenngrößen ermittelt werden, die von der Regeleinrichtung 26 für die Reglung verwendet werden können. Beispielsweise lässt sich bei der Wellenzahl, bei welcher das Maximum der Stromstärke bzw. der Gesamtleistung P _R + P _M gemessen wird, der Mittelwert aus der Reflektivität R _R des Referenzpfads 13 und der Reflektivität R _s des Werkstücks 2 ablesen, d.h. es lässt sich als Kenngröße (R _R + Rsi ) / 2 bestimmen.

Ebenso kann der Proportionalitätsfaktor ^R _R R _S i des Cross-Correlation-Anteils (b) anhand des Spektrums 25 ermittelt werden und auf diese Weise beispielsweise die Reflektivität R _S i des Werkstücks 2 an der ersten Messebene (n = 1 ) bestimmt werden.

Anhand der mindestens einen Kenngröße, beispielsweise des

Proportionalitätsfaktors R _R R _S i des Cross-Correlation-Anteils (b), kann das Soll- Verhältnis PMS / PRS und/oder die Gesamtleistung P _R + P _M geeignet angepasst werden, um das Signal-zu-Rauschverhältnis zu optimieren. Es versteht sich aber, dass sowohl das Soll-Verhältnis PMS / PRS als auch die Gesamtleistung PR ⁺ PM auf einen vorbestimmten, konstanten Wert geregelt werden können. In diesem Fall kann auf eine Justage des Detektors 22 zur Anpassung an unterschiedliche

Werkstoffarten etc. verzichtet werden. Fig. 5a,b zeigen zwei Spektren 25, die mit Hilfe der Regeleinrichtung 26 so optimiert wurden, dass sowohl der DC-Anteil (a) als auch der Auto-Correlation-Anteil (c) vergleichsweise gering sind, so dass im Wesentlichen der die Tiefen Information enthaltende Cross-Correlation-Anteil (b) verbleibt. Die zu Grunde liegenden

Lichtverhältnisse bei der Aufnahme der beiden Spektren 25 sind stark

unterschiedlich und entsprechen den in Fig. 3a, b gezeigten Lichtverhältnissen bzw. Reflektivitäten R _s des Werkstücks 2. Wie der Vergleich von Fig. 5a und Fig. 5b ergibt, unterscheiden sich die beiden Spektren 25 trotz der stark unterschiedlichen Lichtverhältnisse am Werkstück 2 nur unwesentlich, d.h. die Signalqualität ist sowohl an den beiden Positionen P1 , P2 im Vorlauf und im Nachlauf zur Position P des Laserstrahls 4 als auch an der Position P des Laserstrahls 4 selbst hoch.

Obgleich weiter oben eine schweißende Bearbeitung des Werkstücks 2 beschrieben wurde, kann die Optimierung der Signalqualität auch vorteilhaft bei anderen

Bearbeitungsprozessen vorgenommen werden, die mittels der

Bearbeitungsvorrichtung 1 oder einer geeignet modifizierten Bearbeitungsvorrichtung 1 durchgeführt werden. Beispielsweise kann es sich bei der Bearbeitung um einen (Laser-)Schneidprozess oder um einen (Laser-)Bohrprozess handeln. Auch kann das weiter oben beschriebene Verfahren bei anderen optischen Interferometern als bei einem optischen Kohärenztomographen Anwendung finden, da dort ebenfalls das Problem auftritt, dass durch die Veränderung der Belichtungszeit des Detektors 22 bzw. durch die Veränderung der Quellenleistung P _Q ohne eine Anpassung des Leistungs-Verhältnisses PR / PM die Signalqualität bzw. das Signal-zu- Rauschverhältnis nicht optimiert werden kann. Bei dem Werkstück 2 muss es sich nicht zwingend um ein metallisches Werkstück 2 (ein Blech) handeln, es können vielmehr auch andere Objekte mit Hilfe der Bearbeitungsvorrichtung 1 bearbeitet werden, die zur Vereinfachung in der vorliegenden Anmeldung als Werkstück 2 bezeichnet werden.