CN108080801A - 在平面工件中沿预定轮廓产生撕裂线的方法和装置 - Google Patents
在平面工件中沿预定轮廓产生撕裂线的方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108080801A CN108080801A CN201711114162.8A CN201711114162A CN108080801A CN 108080801 A CN108080801 A CN 108080801A CN 201711114162 A CN201711114162 A CN 201711114162A CN 108080801 A CN108080801 A CN 108080801A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pulse
- laser
- reference signal
- cycle
- tear line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
- B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/362—Laser etching
- B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
- B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
- B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
- B23K26/0626—Energy control of the laser beam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
- B23K26/359—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by providing a line or line pattern, e.g. a dotted break initiation line
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/30—Organic material
- B23K2103/32—Material from living organisms, e.g. skins
- B23K2103/34—Leather
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/30—Organic material
- B23K2103/38—Fabrics, fibrous materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/30—Organic material
- B23K2103/42—Plastics
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Air Bags (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明涉及一种在平面工件中沿预定轮廓产生撕裂线的方法和装置,该撕裂线通过激光移除材料产生。所述方法通过脉冲激光移除材料来在平面工件上产生撕裂线,其中加工周期之前是用于产生和存储参考信号曲线(f(Ra))的方法步骤,所述参考信号曲线由沿所述撕裂线的轮廓经由移除位置(a1,...,an)的参考信号(Ra)形成,其导致所述脉冲激光的脉冲振幅。使用所述测量信号(Ma)实现了所述参考信号(Ra)的相应的预定百分比、或者所述测量信号(Ma)实现了距离所述参考信号(Ra)的绝对距离作为用于每个移除位置(a1,...,an)的在空间分辨上的不激活标准,所述测量信号(Ma)从相应的所述移除位置(a1,...,an)处的所述脉冲振幅的透射出来的部分获得。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在平面工件中沿预定轮廓产生撕裂线的方法和装置,所述轮廓描述了一系列移除位置。
背景技术
现在在许多应用领域中常见的是将一体撕裂线引入平面工件,以便视需要沿所述撕裂线打开这些工件。示例包括以下材料中的撕裂和分离辅助:包装材料、医疗辅助材料、信纸(stationery)或者安全服。特别高质量的要求应用于气囊盖板中的撕裂线,这种撕裂线一方面不应是可见的,另一方面当气囊被激活时允许气囊无阻碍地穿透。
由于这种特殊性,关于用于产生撕裂线的方法,现有技术几乎全部都唯一参考气囊盖板进行描述。因此,本文公开的方法的说明也将分别参考气囊盖板或者气囊盖板的组件进行解释。
在气囊盖板的高质量实施例中,稳定的成型层通常设置有构成覆盖材料的另外的层,通过覆盖材料,面对车厢的盖板元件的表面在光学和触觉上得到改进。这些覆盖材料通常为形成中间层或者间隔纤维织物的泡沫材料,以及用作装饰层的柔性且壁薄的材料,诸如塑料片、人造皮、纺织纤维织物、微纤维无纺布或者天然皮革。为了确保气囊的安全展开,撕裂线通常不仅被引入成型层中,而且也被引入覆盖材料中。撕裂线能够被沿轮廓引入最后一层结构,或者引入各个单独的层(在安装这些单独的层之前)。下文对平面工件的任何提及都可以涉及单层或者涉及层结构。
从现有技术已知大量的方法,通过这些方法,经由激光将撕裂线引入气囊盖板的最后一层结构中,或者引入各个单独的层(组件)中,这些单独的层之后被装配在一起,以形成层结构。
DE 10 2013 104 138 B3描述了一种通过材料移除将限定的撕裂线引入覆盖材料的方法,其中线性引导脉冲激光束,沿着由移除位置形成的线多次重复扫描运动,每个移除位置仅发射一个激光束。在这一例子中,激光脉冲的参数被选择为使得激光脉冲引起能量输入,该能量输入引起相应的移除位置上的覆盖材料被加热至高于消融阈值的温度,且因而导致材料移除,同时保持了与相应的移除位置相邻的覆盖材料的区域中的温度低于将导致覆盖材料的结构上的改变的上限温度。
能够执行多次重复扫描运动,直至实现了较低的残留壁厚,然后在残留壁厚下,撕裂线下方的传感器阵列检测到透射出来的激光辐射。在扫描运动期间,在任意单个移除位置上实现最小的可允许的残留壁厚都导致激光束在空间分辨上的不激活。通过检测到预定量的透射出来的激光功率,确定实现了最小的允许残留壁厚。
为了确保每个移除位置仅一个激光脉冲入射,将扫描运动的速度和脉冲激光束的脉冲重复频率彼此相对调节。
作为脉冲激光束的替选,可使用连续激光束,其中在重复的扫描运动期间,有利地是根据固定规则开启和关闭连续激光束,并且沿具有狭槽-桥接部形式的线的形状的线引入撕裂线,该形状的线包括交替序列的狭槽和桥接部。
通过检测每个移除位置的最小残留壁厚的实现并且执行相应的空间分辨上的不激活,能够与材料厚度的变化无关地产生在全部长度上都展现出恒定的撕裂强度的撕裂线。在这种情况下,不仅能够通过剩余的残留壁厚,而且也能够分别通过移除位置的数量或者所形成的穿孔的数量(亦即它们的间隔或者桥接部的长度)而调节撕裂强度水平,其中穿孔穿过材料直至达到残留壁。
在专利EP 0 991 551 B1中公开的方法中,也通过在气囊盖板中形成由借助于脉冲激光束依次产生的多个穿孔组成的序列孔而产生撕裂线。可彼此重叠地或者通过残留桥接部间隔隔开地引入穿孔。一旦检测到激光辐射透射出来,则完成穿孔。除了穿孔之外,也能够产生撕裂线、多段撕裂线或者多个单独的孔,而不完全穿透材料。能够基于用以产生穿孔所需的脉冲数目和/或脉冲持续时间来评估和调节这种非穿透弱化的深度。该专利未公开关于所述深度的调节的任何细节。
从DE 10 2014 108 133B4已知的方法与目前的方法不同之处在于,与引入第二部分中的相比,更高的能量输入被以交替方式引入撕裂线的第一部分,并且透射出来的激光辐射导致信号穿过第一部分的残留壁,从中得出的结论是:未检测第二部分的残留壁的壁厚。
上述方法都共同的是:通过激光实现了沿所要产生的撕裂线的轮廓进行移除,其中材料被移除,由此减少了相应的移除位置下方的剩余的残留壁。取决于材料的透明度,一旦残留壁低于一定厚度,则激光辐射功率就透射通过残留壁。当激光脉冲的透射出来的激光辐射功率高于传感器的灵敏度范围的下限时,检测到该激光脉冲的透射出来的激光辐射功率,使得传感器产生信号。对于具有非常低透明度的材料,产生信号将刚好在完全贯穿或者直到微孔形成才发生。在具有比较高透明度的材料中,可以甚至在残留壁厚仍太高时产生信号。在这种情况下,可通过与残留壁的期望厚度相关联的在先的测试来找到该信号的阈值。
可假定,在上述方法中,所获得的信号直接起到激光的不激活标准的作用。
从EP 0 827 802 B1已知一种方法,其中,对传感器的所获得信号向上积分,并且将由此形成的积分值作为不激活标准与目标值比较,该目标值与期望的残留壁厚相关联。然而,在这一例子中,通过依次完成形成撕裂线的盲孔来产生该撕裂线。形成积分值是为了使得能够产生不激活标准,该不激活标准特别考虑了在形成盲孔时产生的燃烧残留物和蒸发气体。
DE 10 2007 024 510 B3公开了一种通过在平面工件上移除材料而产生撕裂线的方法,其中沿撕裂线的预定轮廓引导激光束。在这一例子中,在每种情况下,使每个移除位置的材料移除都达到预定的残留壁厚。为了实现高精度的残留壁厚,在该方法中,借助于传感器,分别通过测量或者测试加工参考工件而获得参考测量值,并且将其存储起来,指定给相应的加工位置。
发明内容
本发明的目的在于改进通过激光在平面工件中产生撕裂线的方法,其中通过传感器阵列检测在沿撕裂线的轮廓的移除位置处的透射出来的激光辐射。本发明的目的也在于发现一种装置,通过该装置,能够应用产生撕裂线的多样轮廓的上述改进方法。
通过一种用于通过在平面工件上移除材料而产生撕裂线的方法实现该目的。为了清楚说明起见,平面工件具有可视侧和与可视侧相反的反面侧。这种用辞方式来自工件(诸如气囊盖板)的典型用途。为了执行该方法,由激光发生器产生脉冲激光束,所述激光束具有由脉冲振幅和脉冲长度确定的能量的激光脉冲。在每种情况下,每个激光脉冲都在一相应的移除位置处从反面侧沿着用于撕裂线的预定轮廓以被重复多次的加工周期的方式依次地引入。在每种情况下,都对每个移除位置实现材料移除,达到预定的残留壁厚的程度,残留壁厚甚至可能为零。在这种情况下,当达到针对相应的预定的残留壁厚的不激活(deactivation)标准时,关于移除位置以空间分辨(space-resolved)的方式终止引入激光脉冲。对于每个加工周期,都产生一个测量信号曲线,其由测量信号经由移除位置而形成,每个测量信号都由借助于每个移除位置的传感器阵列中的至少一个传感器检测到其中一个激光脉冲的脉冲振幅的透射出来的部分引起。如果任意一个移除位置中的脉冲振幅的透射出来的部分低于传感器的灵敏度范围的下限阈值,或者如果没有脉冲振幅的部分透射出来,则对于该相应的移除位置不产生测量信号。
本发明的关键在于:加工周期之前是临时性的产生和存储参考信号曲线的方法步骤。参考信号曲线由参考信号形成,在该方法步骤中,在激光发生器和传感器阵列之间不存在平面工件的情况下,参考信号经由移除位置引起脉冲振幅。在临时性地在先的方法步骤以及加工周期中,激光脉冲的脉冲振幅保持恒定。作为针对每个移除位置的空间分辨上的不激活标准,在每种情况下,都使用的是:测量信号实现了参考信号的相应的预定百分比,或者测量信号实现了距离参考信号预定的绝对距离。
特别有利地,激光脉冲在加工周期的第一加工周期期间比在之后的加工周期期间具有较短的脉冲长度,使得激光脉冲的能量如此之低,以致不产生材料移除。这防止了仍存在的残留材料在已经达到了不激活标准的移除位置处被进一步减少或者被完全移除。
如果对于其中一些移除位置,已经在第一加工周期中产生了等于参考信号的测量信号,则在之后的加工周期中,将不在这些移除位置处引入另外的激光脉冲。
如果在第一加工周期中对于其中一些移除位置已经产生了大于相应的参考信号的相应的预定百分比的测量信号,或者如果所述测量信号距离参考信号的距离小于距离参考信号的预定距离,则在之后的加工周期中,将不在这些移除位置处引入激光脉冲。
有利地,在其中一个加工周期中对于其中一些移除位置产生测量信号,该测量信号小于相应的参考信号的相应的预定百分比,或者其距离参考信号的距离小于距离参考信号的预定距离,并且在之后的加工周期中,在所述移除位置处引入激光脉冲,其脉冲长度比在所述一个加工周期中还未产生测量信号的那些移除位置处引入的那些激光脉冲的脉冲长度短。
有利地,临时性地在先的方法步骤仅执行一次,用于加工相同类型的、具有相同的撕裂线轮廓的工件,然后用于在相同类型的另外的工件中产生撕裂线。
本发明的目的通过一种通过在平面工件上移除材料而产生撕裂线的方法实现,该平面工件包括可视侧和与可视侧相反的反面侧。该装置包括:激光发生器,其发出具有激光脉冲的脉冲激光束,该激光脉冲具有脉冲振幅;激光扫描仪,其在工作区域内,在移除位置处沿着用于撕裂线的预定轮廓将激光脉冲引导到平面工件的反面侧上;和存在于可视侧上的传感器阵列。传感器分布在工作区域上,优选地以矩阵的形式布置,并且每个都具有孔径角,其对于其中至少一个传感器足够得大,以检测工作区域内的位于任意一个移除位置处的脉冲振幅的透射出来的部分,以便使得装置能够被用于位于工作区域内的任何撕裂线轮廓。
附图说明
下面将参考例证性实施例和相关的附图更详细地解释本发明。
在附图中:
图1示出用于执行方法的装置;
图2示出在传感器阵列上方没有工件期间,由参考信号经由移除位置而形成的参考信号曲线;
图3示出在未处理的工件处于传感器阵列上方时,由测量信号经由移除位置而形成的第一测量信号曲线,和
图4示出在工件在第n加工周期中加工时,由测量信号经由移除位置而形成的第n测量信号曲线。
具体实施方式
图1示出根据本发明的装置的示意图。
该装置包括:激光发生器1,其发射具有脉冲振幅的激光脉冲1.1(脉冲激光束);激光扫描仪2,其在工作区域A内将激光脉冲1.1引导至移除位置a1,...,an;以及传感器阵列3,其中传感器31,...,3m被以矩阵的形式布置在工作区域A下方,并且每个都具有孔径角,其对于其中至少一个传感器31,...,3m足够得大,以便检测工作区域A内入射在任意一个移除位置a1,...,an上的激光脉冲1.1的脉冲振幅或者部分脉冲振幅。传感器3的具体设计和布置允许脉冲振幅的透射出来的部分能够从工作区域A内的任意一点且因而在任意一个移除位置a1,...,an处检测到,使得能够使用该装置,而无需针对具体的撕裂线轮廓进行构造。为了记录根据本发明的参考信号曲线f(Ra),该装置在不插入工件4的情况下进行操作,其中激光扫描仪2被控制成使得激光脉冲1.1沿撕裂线的预定轮廓入射在移除位置a1,...,an上。
为了加工,具有反面侧4.1和可视侧4.2的平面工件4被布置在该装置中,使得其反面侧4.1与工作区域A重合,并且其可视侧4.2面对传感器阵列3。
像现有技术中一样,用于在平面工件4中产生撕裂线的材料移除通常由激光束实现,激光束将激光脉冲1.1引导到平面工件4的反面侧4.1上,并且在平面工件4上,沿撕裂线的预定轮廓,有利地是通过激光扫描仪2引导几次,即以几个加工周期的形式。在本例中,入射在每个移除位置a1,...,an上的激光脉冲1.1引起能量输入,能量输入在相应的移除位置a1,...,an处引起平面工件4的材料的消融。
进行多次重复扫描运动,直至已经对所有的移除位置a1,...,an实现了相应期望的残留壁厚,该残留壁厚甚至可能为零。产生激光脉冲1.1的激光发生器1被控制为使得激光脉冲1.1仅入射在移除位置a1,...,an上,直至已经实现了期望的残留壁厚,即:在扫描运动期间,发生激光束的空间分辨上的不激活。根据在相应的移除位置a1,...,an处透射出来的激光脉冲1.1的一部分脉冲振幅来生成不激活标准。为此目的,传感器阵列3被布置在平面工件4的可视侧4.2上,与激光束的动作相对。这是从现有技术已知的方法。
根据本发明的方法目前的新颖之处在于,其获得了与相应期望的残留壁厚相关联的不激活标准。获得根据本发明的不激活标准导致沿轮廓经由移除位置a1,...,an的空间分辨上的残留壁厚的公差较窄,并且因而导致撕裂线的可再现的撕裂行为。
由于不激活标准是通过空间分辨上的参考信号曲线f(Ra)和测量信号曲线f1(Ma),...,fn(Ma)之间的比较而获得的,所以不需要使传感器3的布置适应撕裂线的轮廓。这使得可使用包括固定的传感器阵列3的装置来生产具有不同轮廓的工件4,或者生产在工作区域A内位于不同的相对位置处的、具有相同轮廓的工件4。
为此目的,方法如下改变:
上述加工周期(其中,对于每个激光脉冲1.1,通常都在其中一个移除位置a1,...,an处发生材料移除)之前是一个临时性的方法步骤,其中,参考信号曲线f(Ra)由参考信号Ra(例如呈电压形式,由脉冲振幅经由移除位置a1,...,an产生)形成,并且被存储起来。为此目的,激光束被沿着撕裂线引导一次,每个移除位置a1,...,an发射一个激光脉冲1.1。然而,在传感器阵列3上方的工作区域A内不存在工件4。例如,通过衰减器调节传感器31,...,3m的灵敏度,使得激光脉冲1.1的脉冲振幅处在传感器31,...,3m的动态范围内。取决于移除位置a1,...,an中的任意一个移除位置相对于传感器31,...,3m的位置,其中一个传感器31,...,3m或其中几个传感器31,...,3m将检测到激光脉冲1.1的脉冲振幅或者部分的脉冲振幅,参考信号Ra由其形成。
为了简单起见,下文应分别参照参考信号Ra或者测量信号Ma,而与以下无关:是否仅传感器31,...,3m中的单个传感器检测到脉冲振幅或者一部分脉冲振幅,并且单个参考信号Ra或者测量信号Ma分别由其导出,或者是否传感器31,...,3m中的几个传感器分别检测到一部分脉冲振幅,几个单独的参考信号Ra或者测量信号Ma分别由其导出,这些参考信号或测量信号用于形成总的参考信号或者总的测量信号,例如通过加法、或链接(OR link)或者求平均值。
传感器31,...,3m通常与撕裂线的轮廓相关联地布置。然而,关于执行根据本发明的方法,传感器有利地是布置成矩阵形式,从而覆盖工作区域A,激光束通常能在该工作区域上受引导,使得能够通过相同构造的传感器阵列3来产生位于工作区域A内的不同轮廓的撕裂线。
如果使用激光扫描仪2来引导激光束,则激光束的入射角根据当前的移除位置a1,...,an在工作区域A内的位置而从中心处的0°变为边缘处的约20°。这导致了:对于工作区域A内的撕裂线的每个轮廓,对于移除位置都导致一个单独的照射方向,且因而对于传感器31,...,3m都导致移除位置a1,...,an距离最近的传感器中心的单独的距离。取决于用于信号检测的传感器31,...,3m的相应的孔径角,并且取决于传感器31,...,3m彼此之间的距离,对于每个移除位置a1,...,an都产生一个参考信号Ra,该参考信号可根据移除位置a1,...,an距离传感器31,...,3m的相应距离以及激光束的入射角而是不同的,这是因为随着距离传感器中心的距离增大,传感器的灵敏度降低。
作为指定给各个移除位置a1,...,an的信号存储参考信号Ra。
必须重复这个在加工周期之前的方法步骤,以便加工具有不同的撕裂线轮廓的工件4。当加工具有相同的撕裂线轮廓的工件4(工件也具有相同的相对于传感器阵列3的传感器31,...,3m的相对位置)时,能够使用存储一次的参考信号曲线f(Ra)。
在之后的加工周期中的每个加工周期中,都形成一个相应的测量信号曲线f1(Ma),...,fn(Ma),并且将其与参考信号曲线f(Ra)比较。测量信号Ma每个都由激光脉冲1.1的脉冲振幅的透射出来的部分引起,并且被检测出来并例如以指定给移除位置a1,...,an的电压的形式存储起来。
激光脉冲1.1在之前的方法步骤中以及在加工周期中都具有相同的不变的脉冲振幅。是否发生了材料移除,以及如果发生了的话,每个激光脉冲1.1在移除位置a1,...,an中的任意一个位置处移除多少材料都通过脉冲长度来控制。如果预料到的是,由于平面工件4的性质,测量信号Ma已经在第一加工周期中形成,并且测量信号的电平精确地或者近似地对应于参考信号Ra,则有利地是,将激光脉冲1.1的脉冲长度选择为在该第一加工周期中比在之后的加工周期中短,以便将能量输入降低到尚不发生材料移除的程度。
这样的工件4可以为具有穿孔结构的纤维织物或者薄纱,使得激光脉冲1.1能够在其中一些移除位置a1,...,an处已经无阻碍地穿过工件4,而不需要在先的材料移除。该方法通常适用于任何工件4,而与以下无关:是否在第一加工周期中对于所有的移除位置a1,...,an检测到测量信号Ma,对于其中一些移除位置a1,...,an检测到测量信号Ma,或者对于移除位置a1,...,an都未检测到测量信号Ma。决定性的是在每种情况下,用于各个移除位置a1,...,an的不激活标准都是参考信号Ra的预定百分比,或者距离参考信号Ra的绝对距离,并且如果对于所述移除位置a1,...,an,第一次形成大于或者等于预定的不激活标准的测量信号Ma,则在相应的移除位置a1,...,an处终止加工。被选作为不激活标准的参考信号Ra的百分比或者距离参考信号Ra的距离有多大取决于工件4的材料性质。
图2至4示出参考信号曲线f(Ra)和第一测量信号曲线f1(Ma)以及第n测量信号曲线fn(Ma)。在本例中,加工透明工件4,使得即使在未经由将被引入的撕裂线的轮廓在所有的移除位置a1,...,an处移除任何材料的情况下,相应入射的激光脉冲1.1的脉冲振幅的一部分也透射出来。
图2示出由各个参考信号Ra产生的参考信号曲线f(Ra),各个参考信号每个都被指定给其中一个移除位置a1,...,an。参考信号Ra或多或少地偏离理论目标值R目标。
图3示出由各个测量信号Ma产生的第一测量信号曲线f1(Ma),各个测量信号在第一加工周期期间每个都被指定给其中一个移除位置a1,...,an。测量信号Ma或多或少地偏离相应的参考信号Ra,或者在其中一些移除位置a1,...,an处对应于参考信号Ra。在后一种情况下,在另外的加工周期中,在这些移除位置a1,...,an的任意一个位置处都不引入另外的激光脉冲1.1。
图4示出另外的第n测量信号曲线fn(Ma)。第n测量信号曲线fn(Ma)已经在视觉上接近参考信号曲线f(Ra)。
作为示例,将在移除位置a1,...,an中的三个不同的移除位置处,例如描述撕裂线的轮廓的总共例如270个移除位置a1,...,an(n=270)中的三个移除位置,即a17、a113和a241处解释加工。
在移除位置a17处,测量信号M17在第一加工周期期间仍距离参考信号R17很大的距离,而在第n加工周期中,其距离仅仅是微小的,并且对于这一移除位置a17已经终止了加工。在其中更早终止加工的移除位置a113处,情况是类似的。在移除位置a241处,已经在第一加工周期中产生了对应于参考信号R241或者满足不激活标准的测量信号M241,使得有利地不发生移除,其中通过在第一加工周期中的、由激光脉冲1.1输入的能量低于用于材料移除的阈值的这样的短脉冲长度下工作,不发生移除是可行的。
例如,透明的平面工件4可以为薄纱(tissue),简而言之,其中移除位置a1,...,an位于纺线上、位于纺线的接头上或者位于纺线围成的孔上,这意味着存在三组移除位置a1,...,an,脉冲振幅的不同大小的部分穿过这三组移除位置透射出来。这样的工件4也可为纤维织物(fabrics),其中透明度上不同的移除位置a1,...,an以与薄纱品中的方式相同的方式产生。
附图标记列表
1 激光发生器
1.1 激光脉冲
2 激光扫描仪
3 传感器31,...,3m的阵列
31,...,3m (传感器31,...,3m的阵列的)传感器
4 工件
4.1 反面侧
4.2 可视侧
A 工作区域
a1,...,an 移除位置
f(Ra) 参考信号曲线
f1(Ma) 第一测量信号曲线
fn(Ma) 第n测量信号曲线
Ma 测量信号
Ra 参考信号
R目标 目标值
Claims (8)
1.一种用于通过移除材料而在平面工件(4)上产生撕裂线的方法,所述平面工件具有可视侧(4.2)和与所述可视侧(4.2)相反的反面侧(4.1),其中激光发生器(1)产生脉冲激光束,所述激光束具有由脉冲振幅和脉冲长度确定的能量的激光脉冲(1.1),所述激光脉冲在相应的移除位置(a1,...,an)处从所述反面侧(4.1)沿着用于所述撕裂线的预定轮廓以被重复多次的加工周期的方式依次地引入,并且其中对每个移除位置(a1,...,an)都执行材料移除,达到相应的预定残留壁厚的程度,预定残留壁厚甚至可能为零,其中一旦达到与所述相应的预定残留壁厚相关的不激活标准,则关于所述移除位置(a1,...,an)以空间分辨的方式终止引入所述激光脉冲(1.1),并且对于每个加工周期都产生一个测量信号曲线,其由测量信号(Ma)经由所述移除位置(a1,...,an)而形成,每个测量信号都由借助于用于每个移除位置(a1,...,an)的传感器阵列(3)中的至少一个传感器(31,...,3m)检测到一个所述激光脉冲(1.1)的脉冲振幅的透射出来的部分引起,其特征在于,
所述加工周期之前是临时性的产生和存储参考信号曲线(f(Ra))的方法步骤,所述参考信号曲线由参考信号(Ra)形成,在该方法步骤中,在所述激光发生器(1)和所述传感器阵列(3)之间不存在平面工件(4)的情况下,所述参考信号经由所述移除位置(a1,...,an)引起所述脉冲振幅,并且在临时性地在先的方法步骤以及所述加工周期中,所述激光脉冲(1.1)的脉冲振幅保持恒定,并且使用所述测量信号(Ma)实现了所述参考信号(Ra)的相应的预定百分比,或者所述测量信号(Ma)实现了距离所述参考信号(Ra)预定的距离,作为用于每个移除位置(a1,...,an)的在空间分辨上的不激活标准。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述激光脉冲(1.1)在所述加工周期中的第一加工周期期间比在之后的加工周期期间具有较短的脉冲长度,使得所述激光脉冲(1.1)的能量低得不产生材料移除。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述第一加工周期中,对于其中一些移除位置(a1,...,an),已经产生了等于所述参考信号(Ra)的测量信号(Ma),并且在之后的加工周期中,不在这些移除位置(a)处引入另外的激光脉冲(1.1)。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,在所述第一加工周期中,对于其中一些移除位置(a1,...,an),已经产生了大于相应的所述参考信号(Ra)的所述相应的预定百分比的测量信号(Ma),或者所述测量信号距离所述参考信号(Ra)的距离小于距离所述参考信号(Ra)的所述预定距离,并且在之后的加工周期中,不在这些移除位置(a1,...,an)处引入另外的激光脉冲(1.1)。
5.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,在其中一个加工周期中,对于其中一些移除位置(a1,...,an),产生测量信号(Ma),所述测量信号小于相应的所述参考信号(Ra)的所述相应的预定百分比,或者所述测量信号距离所述参考信号(Ra)的距离小于距离所述参考信号(Ra)的所述预定距离,并且在之后的加工周期中,在这些移除位置(a1,...,an)处引入激光脉冲(1.1),其脉冲长度比在所述一个加工周期中还未产生测量信号(Ma)的所述移除位置(a1,...,an)处引入的那些激光脉冲的脉冲长度短。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述临时性地在先的方法步骤仅执行一次,用于加工相同类型的、具有相同的撕裂线轮廓的工件(4),然后用于在相同类型的另外的工件(4)中产生撕裂线。
7.一种通过在平面工件(4)上移除材料而产生撕裂线的装置,所述平面工件具有可视侧(4.2)和与所述可视侧(4.2)相反的反面侧(4.1),所述装置包括:激光发生器(1),其发射具有激光脉冲(1.1)的脉冲激光束,所述激光脉冲具有脉冲振幅;激光扫描仪(2),其在工作区域(A)内,在移除位置(a1,...,an)处沿所述撕裂线的预定轮廓将所述激光脉冲(1.1)引导到所述平面工件(4)的所述反面侧(4.1)上;和存在于所述可视侧(4.2)上的、包括至少两个传感器(31,...,3m)的传感器阵列(3),其特征在于
所述传感器(31,...,3m)分布在所述工作区域(A)上,并且每个都具有孔径角,其对于其中至少一个传感器(31,...,3m)足够得大,以检测所述工作区域(A)内、任意一个移除位置(a1,...,an)处的所述脉冲振幅的透射出来的部分,使得所述装置能够被用于位于所述工作区域(A)内的任何撕裂线轮廓。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述传感器阵列(3)为矩阵形状。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016121644.5A DE102016121644A1 (de) | 2016-11-11 | 2016-11-11 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Schwächungslinie in ein flächenhaftes Werkstück entlang einer vorgegebenen Kontur durch Materialabtrag mittels Laser |
DE102016121644.5 | 2016-11-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108080801A true CN108080801A (zh) | 2018-05-29 |
CN108080801B CN108080801B (zh) | 2021-06-22 |
Family
ID=60320706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711114162.8A Active CN108080801B (zh) | 2016-11-11 | 2017-11-13 | 在平面工件中沿预定轮廓产生撕裂线的方法 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10960494B2 (zh) |
EP (1) | EP3321024B1 (zh) |
JP (1) | JP7002296B2 (zh) |
KR (1) | KR102334513B1 (zh) |
CN (1) | CN108080801B (zh) |
DE (1) | DE102016121644A1 (zh) |
ES (1) | ES2741840T3 (zh) |
MX (1) | MX2017014425A (zh) |
PL (1) | PL3321024T3 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115476035A (zh) * | 2021-06-15 | 2022-12-16 | 业纳自动化有限公司 | 创建预定断裂线的方法和通用设备以及具有这种设备的加工系统 |
CN116323070A (zh) * | 2020-11-24 | 2023-06-23 | 业纳自动化技术有限公司 | 在构件表面产生弱化线的方法、设备和计算机程序 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017107935B4 (de) * | 2017-04-12 | 2020-10-01 | Eissmann Automotive Deutschland Gmbh | Verfahren zum Einbringen einer definierten Schwächungslinie durch Materialabtrag an einem Überzugsmaterial mit einem gepulsten Laserstrahl |
DE102019123654B3 (de) * | 2019-09-04 | 2020-11-05 | Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh | Verfahren zum Herstellen von mindestens einer mehrere Musterelemente umfassenden Musterfigur mittels eines Lasers |
EP4070908A1 (de) * | 2021-04-09 | 2022-10-12 | INTERLAS GmbH & Co. KG | Mikroperforationsverfahren und -vorrichtung mit einer sich bewegenden bahn |
DE102021119853A1 (de) * | 2021-07-30 | 2023-02-02 | Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh | Universell einsetzbare Vorrichtung zur Herstellung einer Sollbruchlinie in ein Ausstattungsteil eines Fahrzeuges |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1156672A (zh) * | 1995-12-13 | 1997-08-13 | Trw乘员约束系统公司 | 用于汽车乘员保护系统的气袋盖及其制造方法 |
CN1676378A (zh) * | 2004-04-01 | 2005-10-05 | 高田株式会社 | 气囊罩的制造方法、气囊罩和气囊组件 |
CN101309821A (zh) * | 2005-11-18 | 2008-11-19 | 约翰逊内控两合公司 | 用于制造薄弱区、特别是用于气囊出口孔的预定断裂点的方法、部件和设备 |
US20080290075A1 (en) * | 2007-05-24 | 2008-11-27 | Wolfgang Wittenbecher | Method and Device for Producing a Tear Line in a Vehicle Interior Trim Part |
CN102485405A (zh) * | 2010-12-02 | 2012-06-06 | 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 | 用来制造用于安全气囊的单层覆盖物的方法 |
CN102990226A (zh) * | 2011-09-08 | 2013-03-27 | 佛吉亚汽车内部系统公司 | 在车辆气囊覆盖物的激光刻痕期间限制能量泄漏 |
CN105142849A (zh) * | 2013-04-24 | 2015-12-09 | 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 | 对纤维覆盖材料尤其是天然皮革去除材料以引入弱化线的方法 |
US20150352670A1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-12-10 | Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh | Process for producing a line of weakness in a cover element through removal of material |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100492493B1 (ko) | 1996-09-07 | 2005-08-11 | 예놉틱 악틴게젤샤프트 | 레이저를이용한취약선의형성방법 |
DE19636429C1 (de) | 1996-09-07 | 1997-11-20 | Jenoptik Jena Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Schwächelinie mittels Laser |
GB9714114D0 (en) | 1997-07-03 | 1997-09-10 | Sanko Gosei Uk Ltd | Air bag |
JP4166454B2 (ja) | 2001-09-20 | 2008-10-15 | 株式会社日平トヤマ | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
DE10144628B4 (de) | 2001-09-11 | 2006-01-05 | Precitec Kg | Laserbearbeitungsanlage und Verfahren zur Überwachung ihres Betriebs |
US20090321397A1 (en) * | 2008-04-10 | 2009-12-31 | Applied Materials, Inc. | Laser-scribing platform |
-
2016
- 2016-11-11 DE DE102016121644.5A patent/DE102016121644A1/de not_active Withdrawn
-
2017
- 2017-11-09 US US15/808,503 patent/US10960494B2/en active Active
- 2017-11-10 ES ES17201083T patent/ES2741840T3/es active Active
- 2017-11-10 MX MX2017014425A patent/MX2017014425A/es active IP Right Grant
- 2017-11-10 PL PL17201083T patent/PL3321024T3/pl unknown
- 2017-11-10 JP JP2017217154A patent/JP7002296B2/ja active Active
- 2017-11-10 EP EP17201083.7A patent/EP3321024B1/de active Active
- 2017-11-13 CN CN201711114162.8A patent/CN108080801B/zh active Active
- 2017-11-13 KR KR1020170150419A patent/KR102334513B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1156672A (zh) * | 1995-12-13 | 1997-08-13 | Trw乘员约束系统公司 | 用于汽车乘员保护系统的气袋盖及其制造方法 |
CN1676378A (zh) * | 2004-04-01 | 2005-10-05 | 高田株式会社 | 气囊罩的制造方法、气囊罩和气囊组件 |
CN101309821A (zh) * | 2005-11-18 | 2008-11-19 | 约翰逊内控两合公司 | 用于制造薄弱区、特别是用于气囊出口孔的预定断裂点的方法、部件和设备 |
US20080290075A1 (en) * | 2007-05-24 | 2008-11-27 | Wolfgang Wittenbecher | Method and Device for Producing a Tear Line in a Vehicle Interior Trim Part |
CN102485405A (zh) * | 2010-12-02 | 2012-06-06 | 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 | 用来制造用于安全气囊的单层覆盖物的方法 |
CN102990226A (zh) * | 2011-09-08 | 2013-03-27 | 佛吉亚汽车内部系统公司 | 在车辆气囊覆盖物的激光刻痕期间限制能量泄漏 |
CN105142849A (zh) * | 2013-04-24 | 2015-12-09 | 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 | 对纤维覆盖材料尤其是天然皮革去除材料以引入弱化线的方法 |
US20150352670A1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-12-10 | Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh | Process for producing a line of weakness in a cover element through removal of material |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116323070A (zh) * | 2020-11-24 | 2023-06-23 | 业纳自动化技术有限公司 | 在构件表面产生弱化线的方法、设备和计算机程序 |
CN115476035A (zh) * | 2021-06-15 | 2022-12-16 | 业纳自动化有限公司 | 创建预定断裂线的方法和通用设备以及具有这种设备的加工系统 |
CN115476035B (zh) * | 2021-06-15 | 2023-07-04 | 业纳自动化有限公司 | 创建预定断裂线的方法和通用设备以及具有这种设备的加工系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3321024B1 (de) | 2019-06-26 |
KR102334513B1 (ko) | 2021-12-03 |
ES2741840T3 (es) | 2020-02-12 |
CN108080801B (zh) | 2021-06-22 |
DE102016121644A1 (de) | 2018-06-14 |
JP7002296B2 (ja) | 2022-01-20 |
EP3321024A1 (de) | 2018-05-16 |
MX2017014425A (es) | 2018-10-02 |
KR20180053263A (ko) | 2018-05-21 |
PL3321024T3 (pl) | 2020-01-31 |
BR102017024270A2 (pt) | 2018-05-29 |
US20180133841A1 (en) | 2018-05-17 |
JP2018089689A (ja) | 2018-06-14 |
US10960494B2 (en) | 2021-03-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108080801A (zh) | 在平面工件中沿预定轮廓产生撕裂线的方法和装置 | |
CN105142849B (zh) | 对纤维覆盖材料尤其是天然皮革去除材料以引入弱化线的方法 | |
JP2018089689A5 (zh) | ||
CN105195898B (zh) | 用于通过材料去除制造出覆盖元件中的弱化线的方法 | |
US6252196B1 (en) | Laser method of scribing graphics | |
US6685868B2 (en) | Laser method of scribing graphics | |
CN109311122B (zh) | 用于借助脉冲激光束通过在覆盖材料上进行材料去除来引入限定的弱化线的方法 | |
CN102485405B (zh) | 用来制造用于安全气囊的单层覆盖物的方法 | |
ES2271668T3 (es) | Procedimiento para crear una linea integrada de rotura controlada en una estructura palna. | |
DE102011117239A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung eines blatt- oder kartenförmigen Wertdokuments mit einem Sicherheitsmerkmal mit einen oder mehreren Hohlräume | |
US20200114471A1 (en) | Method for introducing a defined weakening line by means of a pulsed laser beam via material removal on a cover material | |
EP2109084A1 (en) | A method of checking the authenticity of a document with a co-laminated fabric layer inside | |
EP3120966A1 (de) | Verfahren zum einbringen einer definierten schwächungslinie mit einem gepulsten laserstrahl durch materialabtrag an einem überzugsmaterial | |
CN106164986A (zh) | 设备及方法 | |
Narica et al. | Analysis of laser processing of artificial leather | |
BR102017024270B1 (pt) | Método e dispositivo para a fabricação de uma linha de fratura em uma peça de trabalho plana ao longo de um contorno pré-definido através de remoção de material por meio de laser | |
CA2236480A1 (en) | Laser method of scribing graphics | |
Musa | Line laser-based break sensor that detects light spots on yarns | |
KR20230019023A (ko) | 차량의 장비 부품에 소정의 파단선을 생성하기 위해 보편적으로 사용 가능한 장치 | |
DE202020104148U1 (de) | Kettenwirkmaschine | |
KR20100031065A (ko) | 레이저를 이용하여 물질층에 일련의 관통홀들을 제조하기 위한 방법 | |
MXPA98003421A (en) | Method to laser de trazar grafi |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |