CN109414790A - 用于通过在工件上执行测试切割的一个序列来确定基于射束的机床的射束的参考焦点方位的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于确定基于射束的机床的射束的参考焦点方位(35)的方法。该方法包含以下步骤：提供相对运动轨迹，所述相对运动轨迹将盘状区域相对于周围区域限界出，其中，所述盘状区域通过至少一个桥接部区域与所述周围区域连接；在工件(5)上执行测试切割的一个序列，其中，在每个测试切割时，在所述工件(5)中通过沿着所述相对运动轨迹引导所述射束(37)而切割出一切口结构，并且，在不同地调设焦点方位的情况下执行沿着所述相对运动轨迹的所述至少一个桥接部区域的切割。

Description

用于通过在工件上执行测试切割的一个序列来确定基于射束 的机床的射束的参考焦点方位的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于确定焦点方位的方法，该方法尤其用于基于激光的机床。此外，本发明涉及一种具有至少部分自动化的焦点方位调设的机床。
背景技术
在基于射束的、尤其基于激光的机床中，精确定位焦点方位(例如激光或电子射束)是实现精确地加工工件的基础。为了例如通过激光切割或激光焊接能足够精确地加工工件，需要的是，使激光射束以其具有最高功率密度的部位与工件进行接触。通常，机床为此具有定位系统(平移和旋转系统)，所述定位系统允许加工射束相对于待加工工件的精确调设。例如，在所谓的多轴激光系统中提供射束轴的平移运动和旋转运动。此外，可以相应地为所保持的工件设置平移和旋转运动。
已知基于手动或光学地测量在板材中实行的切口的切口宽度的方法，其中，借助在工件和射束出口(例如机床的加工头)之间的变化的间距产生切口。对此例如参见WO2004/050290 A1。当前的焦点方位配属给确定出最小切口宽度的切口。由JP 2637523 B2和JPH 1076384 A已知另外的焦点调设方法。
发明内容
本发明的一个方面的任务在于，给出一种允许至少部分地自动化确定焦点方位的方法。
所述任务中的至少一个任务通过根据权利要求1的方法和根据权利要求12的机床来解决。在从属权利要求中给出了扩展方案。
在一个方面中，用于确定基于射束的机床的射束的参考焦点方位的方法包括：步骤-提供相对运动轨迹，所述相对运动轨迹将盘状区域相对于周围区域限界出，其中，所述盘状区域经由至少一个桥接部区域与所述周围区域连接；和步骤-在工件上执行测试切割的一个序列，其中，在每个测试切割时，在工件中通过沿着相对运动轨迹引导射束而切割出一切口结构，并且，在不同地调设焦点方位的情况下执行沿着相对运动轨迹的所述至少一个桥接部区域的切割。
在一些实施方式中，在工件的各特定于测试切割的位置处沿射束走向执行切割，并且，将特定于测试切割的位置配属给焦点方位的沿着射束的传播方向延伸的测试区域。
在一些扩展方案中，所述方法还包括步骤-分析评估：在单个切口结构中，工件在相对运动轨迹的盘状区域中是否具有被至少一个桥接部保持的盘，或，工件在相对运动轨迹的盘状区域中是否具有在工件中的根据相对运动轨迹成型的开口，并且所述方法包括步骤-基于对切口结构的分析评估将参考焦点方位配属于一位置，尤其在测试区域内的位置。
在一些扩展方式中，辨识出切口结构的中心组且在中心组的每一侧上辨识出切口结构的一边缘组，在中心组的切口结构中，工件在盘状区域中具有被至少一个桥接部保持的盘，而在边缘组的切口结构中，工件在盘状区域中具有在工件中的开口；并且将配属于中心组的中心位置或边缘组之间的中心位置配属给参考焦点方位。
例如，在可预计到参考焦点方位位于其中的中心区域中并且在中心区域的两侧上执行测试切割。附加地或替代地，特定于测试切割的焦点方位以沿传播方向的一个步长、尤其可调设的步长相互不同。
在一些实施方式中，相对运动轨迹在所述至少一个桥接部区域中具有两个沿着彼此延伸的线段，这两个线段的特征在于相互隔开预给定的间距，并且在工件定位在参考焦点方位中时，在桥接部区域中产生的切口宽度处于该预给定的间距的10％至45％的范围内。
相对运动轨迹例如在盘状区域中具有近乎闭合的环形，该环形在其端部处过渡到所述至少一个桥接部区域的线段中。此外，相对运动轨迹可以具有两个基本上镜像对称延伸的轨迹区段，所述轨迹区段在中心区域中成型为相对置的半圆段，在所述半圆段之间构造有盘状区域，并且所述轨迹区段在邻接到中心区域上的并且彼此相对置的侧区域中成型为沿着彼此延伸的、间隔开的线段，这些线段构成两个桥接部区域。在此，间隔开的线段可以离中心区域不一样远地延伸。
在一些实施方式中，切口结构的分析评估可以包括驶到和照射盘状区域，以及探测在被保持的盘上反射的辐射和/或穿过工件中的开口的辐射。此外，切口结构的分析评估可以包括在测试切割的序列的区域中光学地拍摄工件的图像并且对图像进行图像处理，用于识别被保持的盘和/或识别工件中的开口。此外，配属于参考焦点方位的焦点方位可以被控制装置用于后续加工，并且尤其用于将焦点精确定位在工件表面上。
在所述方法的一些实施方式中，所述机床构造为用于将工件沿着射束的传播方向定位在不同的位置中，并且将射束引导经过工件。
在另一方面，所述机床具有带有激光系统的激光加工设备、工件保持装置和激光加工头。激光加工头与激光系统光学地连接，并且可以引起激光加工头和工件保持装置之间的相对运动，用于将激光射束沿着轨迹引导经过工件。此外，所述机床包括可访问所存储的相对运动轨迹的控制单元，其中，控制单元构造为用于执行之前所说明的方法，以确定射束的参考焦点方位。
在一个方面，梳状板材几何形状的使用通过盘形的切口结构的序列加以扩展。切出的或仍然基本上遮盖/闭合的切口结构表明：参考焦点方位位于哪里。在此，激光射束的参考焦点方位例如是射束焦点位于工件表面上的焦点方位，因为在这里存在最高的功率密度并且产生最窄的切口缝隙。切口结构是导致切出的开口还是“仅”导致近乎闭合的切割线，取决于相应的当前切口缝隙宽度，该切口缝隙宽度根据焦点方位而变化。即如果以参考焦点方位切割，则切口缝隙宽度是最小的并且切口结构的切割线不重叠(例如在树形切口结构的开始和结束处)。随着与参考焦点方位的距离增大，切割线变宽，使得发生切割线区段的重叠。因此，切割线的内部从板材分离并且成型出开口。换言之，焦点方位的改变导致由切割线确定的形状(例如盘形状)保留或掉出。通过随后对具有不同焦点方位的切口结构的序列进行的、视觉或(部分地)自动化的对称性分析评估，可以将参考焦点方位例如配属给保留的这些盘的中点。
在一些实施方式中，已知的切口-“梳状板材几何形状”通过盘轮廓加以扩展。
在一些扩展方式中，通过摄像机系统或激光传感装置进行对所切割的几何形状的自动化分析评估，例如识别各个盘是否从切口结构中掉出(例如根据在DE 10 2011 004117 A1中公开的方法)。基于自动化的分析评估可以省去另外的(尤其要手动操作的)附加工具。
通常，焦点方位确定的可自动化性可以允许更快地设置机床。
在此所说明的方案可以提供可复制的产品，所述方案能够基于不受主观影响的简单分析评估，主观影响尤其在梳状板材方法的视觉分析评估中不可避免。所述方案可以借助相应地与待切割的测试工具相匹配的各种激光类型和激光额定功率来执行。
在此所说明的方案尤其涉及以下构件的加工，在所述构件中，借助激光射束例如切割工件或去除工件材料。在此所说明的方案的实施可以导致降低错误概率以及简化焦点方位确定。
附图说明
在此公开了允许至少部分地改进现有技术的各方面的方案。尤其，参考附图由下面对实施方式的说明中得出另外的特征及其实用性。附图中示出了：
图1机床的示意性的立体示图，
图2用于表明焦点方位调设的示例性流程的示意性的流程图，
图3切割线的在平坦的测试工件的平面中的第一示例性走向的示意图，
图4用于借助加工头的射束出口到测试工件的变化的间距来产生图3的切割线的激光切割过程的示意性的立体示图，
图5A-5C用于表明敞开和闭合的切割线的示意图，
图6在加工头的射束出口到测试工件的间距变化的情况下切割线的在平面中的第二示例性走向的示意图，
图7图6的切割线走向的切口结构的放大示图，
图8基于根据图7的切割线走向在测试切割步骤和分析评估步骤之后测试板材的照片，和
图9用于识别图4的测试切割过程的敞开和闭合的切口结构的分析评估步骤的示意性的立体视图。
在此所说明的方面部分地基于以下认识：与焦点方位相关的切割线宽度可以被用于闭合本身未闭合的切割线。
具体实施方式
在下面，结合图1说明基于激光加工设备的示例性的机床，在所述机床中可以使用在此公开的焦点方位调设方案。结合图2的流程图阐述焦点方位调设的示例性的流程。随后，参考图3至5或者6和7的示意图阐述两个示例性的切口结构。最后，图8示出相应地加工的测试工件的局部。结合图9阐述示例性的扫描过程。
在图1中示出具有激光加工设备3的机床1作为用于加工工件5的基础机器。通过控制系统的控制面板7(未详细示出)进行机床1的操作。例如可以通过在控制面板7上创建和调设NC程序来进行与工件及其加工相匹配的专门的工作流程。这些工作流程可以用于工件加工本身以及用于机床调设。例如，机床1具有带控制系统的开关柜，在该开关柜中设置有相关的CNC控制装置、驱动器的电供给装置以及通常的逻辑和功率部件。
激光加工设备3的未在图1中详细示出的激光器用于产生激光辐射，并且例如可以基于固体激光器如碟片激光器或光纤激光器或气体激光器如CO2激光器。通过激光光缆和/或镜可以将射束从激光器引导到工件。机床1的其它零部件例如包括用于保持待加工工件5和用于使得易于取出已加工的工件的旋转更换器、用于从内部空间吸走烟气和悬浮颗粒的紧凑型除尘器、废料输送器以及用于气动装置、用于切割和焊接气体供给以及用于集中润滑的元件。
由CNC控制的工作流程允许以预先确定的方式在激光加工设备3的各种零部件的相互作用下加工工件5。因此，可以先后重复执行一工作流程，并且，可以高效且基本上相同地——尽管由于公差范围而可能有尺寸变化——加工大量工件。
编程员在计算机上的编程系统内、即例如在控制系统的操作面板7上创建NC程序，用于相应加工。控制系统可以自动地或在操作者的影响下计算出通过激光射束和工件之间的相对运动轨迹8(在图1中示意性地表示)限定的激光路线。在加工时，例如在激光切割过程中，由工件上的射束直径和相对运动轨迹8得出切口的缝隙走向和缝隙宽度。控制系统可以确定加工顺序、将起始切割点设定到正确的部位处、使尖锐角圆整或设置修边切割。在此，控制系统可以实现编程员特定于工件地选择的策略。在起准备作用的模拟中，编程员可以看到NC程序是如何进行工作的。
为了确保切割品质，NC程序给控制装置提供合适的加工参数值，加工参数例如是切割速度、激光功率、喷嘴间距和焦点方位。这些值存储在控制装置可以访问的所谓的工艺表格中。此外，加工参数包括特定于工件的参数，如(例如板材)棱边的公差极限和加工头相对于工件的最大可能的运动速度和/或在适配间距时的速度。
此外，图1示意性地示出例如处于保护舱内部空间中的激光加工设备3的结构。激光加工设备3具有运动单元9，该运动单元具有与功能相关的构件，例如x,y和z滑座9A,9B,9C，用于使射束引导零部件和介质供应零部件相对于工件5例如按照由控制系统提供的相对运动轨迹8运动。
通常，射束引导零部件可以包括激光光缆、z顶尖套筒、准直光具和用于将激光射束引导和聚焦到工件5上的加工光具。该加工光具通常设置在加工头11中，加工头具有喷嘴11A，该喷嘴具有射束出口12。加工头11可以例如通过另外的旋转和枢转轴在空间中基本上自由地被定位和定向，并从而将射出的激光射束有针对性地引导经过工件5。另外的、尤其冗余的轴可以改善对加工头11相对于工件5的位置和定向的快速调设。加工头11，在激光切割的情况下也称为切割头，借助基于透镜或(反射)镜的可调设聚焦光具使激光射束到达切割工具。喷嘴11A到工件的间距和/或加工头11的聚焦光具可以被这样地调设，使得激光射束的射束焦点例如位于工件5的表面上。借助该信息(聚焦装置的间距或者说调设，在该间距或者说该调设的情况下，射束焦点位于工件5的表面上)，可以在随后的工件加工时调设所希望的焦点方位。激光射束经由喷嘴11A例如与切割气体一起从加工头11射出。为了工件5的加工，到工件5的间距例如可以处在0.5mm至2mm的范围内，例如0.7mm至1.2mm的范围内。
在运动单元的示例性的实施方式中，加工头11可以在由x,y和z滑座9A,9B,9C以及由z顶尖套筒的运动性确定的区域中占据可调设到的任何位置和定向。x,y和z滑座9A,9B,9C配有驱动单元，驱动单元使得可执行加工头11相对于工件5的相对运动。通过旋转和枢转轴进行加工头11相对于工件5的取向。由此得出工作空间，其包括可由相应聚焦的、射出的激光射束加工的所有点。
工件5可以借助夹紧技术(未示出)位置固定地支承在工件支承设备13上。在替代实施方式中，工件5和工件支承设备13或仅工件5或仅工件支承设备13能够在空间中运动。在此进行的方案相应适配地也能够被用于这样的配置中。
工件支承设备13一般包括另外的元件，如用于夹紧工件5的夹紧器以及用于识别构件的传感器和用于工件支承设备13的移动/运动的驱动器。
通常，所成型的板材件是三维可变成型的工件5的示例。在图1中所示的工件5例如是专门被用于确定焦点方位的测试工件。相对运动轨迹8例如表示，激光射束沿着该相对运动轨迹被引导经过工件5，用于确定焦点方位。替代地，在一些应用中，工件5可以是工件的对待产生的产品而言不需要的区域。典型工件由金属，例如钢、铝或铜，或由金属合金制成。然而，同样地，功能陶瓷、塑料、有机材料或其它材料也是可行的。
在示例性的切割过程中，在以激光射束进行激光切割时，工件5可以以分离切割进行加工，即激光参数、尤其激光功率被这样地调设，使得工件5被分成通过沿着运动轨迹8延伸的切割线彼此分开的两个区域。为此，例如在激光射束被激活时，加工头11从上方朝工件5运动，以便由此刺入到工件5中。随后，通过激光射束/加工头11和工件5相对彼此运动的方式实现沿着相对运动轨迹8的相对运动，使得可以在工件中产生连续的切口缝隙。
尤其地，关于工件5的焦点方位对于干净的切割是决定性的，或者说对焦点方位的精确认知对于正确地操控相对运动轨迹8是决定性的。因此，在切割时必须将切割喷嘴11A和工件5之间的间距尽可能精确地调设到额定值(在此也称为工作间距)，以便焦点在切割期间始终最佳地相对于材料表面定位并且切割气体例如可以最佳地流到切口缝隙中。根据所选择的喷嘴间距，通过聚焦光具调设焦点方位。因为间距的小偏差就已经会影响切割结果，所以，工作间距，即切割喷嘴11A和工件5之间的间距，通常被主动式传感器监控并且连续地补充调节。传感装置为此通常连续地测量切割喷嘴11A和工件5之间的间距。待实行的工作间距可以根据相应的加工方法和激光系统改变。例如，熔化切割要求在毫米范围内的小间距，以便例如使切割气体流入到切口缝隙中。
通过调节聚焦光具和/或改变喷嘴11A(即加工头11)到工件5的间距，可以相对于工件5的表面改变焦点方位。如果焦点方位在工件上方，则在工件中形成向下扩宽的开口。如果焦点方位低于工件，则形成向上扩宽的开口。如果焦点方位位于(或接近)工件表面上，则形成具有基本上平行的侧壁的开口。在加工工件时，激光射束的焦点例如位于工件的上侧面上或在工件内。
激光射束的参考焦点方位例如是射束焦点基本上位于(或接近)工件表面上时的焦点方位。在该焦点方位的情况下，通常在工件5中实现最窄的切口缝隙，因为在这里在工件表面上存在最高的功率密度。在此，喷嘴11A到工件5表面的间距和/或加工头11的聚焦光具例如这样地调设，使得激光射束的射束焦点位于工件5的表面上。
下面所说明的焦点方位确定例如根据平坦的工件5，例如板材板来描述，然而，通常也可以在不平的工件上进行所述焦点方位确定。
对于焦点方位确定的一些实施方式，激光加工设备3还可以具有用于分析评估测试切割过程的摄像机14。在图1中，摄像机14例如设置在加工头11上。摄像机14通常是激光加工设备3的控制单元的一部分。
在所说明的测试切割过程之前通常进行定位和/或驶到(加工位置)过程。该定位和/或驶到过程的目的尤其是为了保证，加工头11可以从与起始位置关联的加工位置起以预先确定的间距将特定的切割轮廓切割到工件5中。定位和/或驶到过程在下面是前提并且可以进行一次或例如对于在空间上分开的切割段可以进行多次。
在图2中所示的流程图一般性地示出在确定焦点方位时的过程，就像在下面示例性地针对两种示例性类型的切口结构所阐述的那样。该过程包括测试切割步骤21、测试切割步骤21的分析评估步骤23、根据分析评估结果对实际焦点方位的配属步骤25、和用于随后的工件加工的焦点方位调设步骤27。
在图2中表明，测试切割步骤21涉及切口结构29的一个序列。这些切口结构29在沿着激光射束相对于工件5的传播方向不同的焦点方位的情况下被执行。在图1中，在测试工件在x-y平面内平坦的假设之下，不同的焦点方位相应于焦点沿z方向的位置变化。
相对于工件5的焦点方位通常通过由激光射束直至工件5所走过的光路的光学路径长度来确定。如果以喷嘴11A的直至射束出口12的路径长度不改变为前提，则相对于工件5的焦点方位通过工件5到喷嘴11A的射束出口12的间距d1,d2至dn限定。替代地或附加地，相对于工件5的焦点方位通过可移动的光学元件、例如镜在光路中的位置来限定。在下面的说明中，工件5到射束出口12的间距d1,d2至dn例如代表焦点方位沿z方向的可调设性。本领域技术人员可认识到，在光学路径长度的相应其它可调设性的情况下，在此公开的方案可以被相应地借鉴。
在测试切割步骤之后衔接有分析评估步骤23、配属步骤25以及调设步骤27。在分析评估步骤23中，首先检查切口结构29的序列的切割结果。然后在配属步骤25中，将一个切口结构配属给参考焦点方位，借此然后在调设步骤27中在加工机的控制装置中调设参考焦点方位。
图3示意性地示出分离切割的切割走向31，当按照包括例如相同树形的切口结构33的一个序列的相对运动轨迹切分工件时，将得出所述切割走向。在第一个和最后两个切口结构33中，切割走向所基于的相对运动轨迹8例如以白虚线表示。在此，在每个新的切口结构33时采用以固定的步长改变的焦点方位。在图1中，这相应于相对于板形工件5的焦点方位的以步长Δz改变的相对位置。
在图3的切割走向31中，激光射束的焦点方位移动穿过工件5，因为分离切割的切口宽度B从左到右首先减小然后才又增加。
描述为树形的切口结构33基于具有树冠区域33A和树干区域33B的相对运动轨迹8。在树干区域33B中，相对运动轨迹8的在彼此旁经过的区段这样地彼此间隔开，使得相对运动轨迹8产生几乎完全切出(切下)的盘轮廓的一个序列。其中每个盘轮廓通过桥接部33'与工件5的剩余材料连接。
在图3中标记为“x”的切口结构33中，所产生的切口由于分离切口的宽度B而在树干区域33B中交搭，使得切出的盘可能掉落。该掉落可以例如在分析评估步骤23中视觉地或借助摄像机14探测。替代地或附加地，可以使用开头已经提及的、由DE 10 2011 004 117Al已知的用于控制切割过程的方法。如果焦点位于工件5的区域中，则相应的分离切口的宽度B不会大到足以完全移除由相对运动轨迹8限定的桥接部33'，使得所述盘保持固定在工件5上。
图4在立体视图中表明图3的测试切割步骤。在测试切割的一个序列的三个位置处示意性地表明喷嘴11A。激光射束37的所配属的激光射束焦点35以及射束出口12和工件5的表面之间的所配属的间距d1,d2,d3示出：激光射束焦点35如何首先在工件5下方(最小间距d1)，然后在工件表面上或附近(间距d2>d1)并且最终在工件5上方(最大间距d3>d2)。间距d1,d2,d3中的每个间距限定激光射束37的特定于在测试切割中执行的相应切口结构33的、沿着激光射束的传播方向延伸的一个焦点方位35。彼此并排的切口结构33限定焦点方位35的测试区域。该测试区域包括中心区域，参考焦点方位预计在该中心区域中。测试切割在中心区域的两侧上和在中心区域中被执行。在此，测试切口例如以沿传播方向的尤其可调设的步长相互不同，也就是说，测试切口借助调设得不同的焦点方位产生。
因为在图3中标记为“x”的切口结构33中，内部的板掉落(在图4中黑色的所切出的开口39)，所以仅还在中间的五个切口结构33中看出，工件5的材料盘41(在图4中以阴影线突出)仍然存在于相应的冠状区域33A的内部并且通过细的桥接部43与工件5的构成周围区域44的剩余材料连接。
中间的五个切口结构33构成相继的切口结构的中心组Z，在该中心组的切口结构中，工件在盘状区域中具有被至少一个桥接部区域保持的盘。标记为“x”的切口结构33在中心组Z的每一侧分别构成切口结构的尤其相继的位置的边缘组R，在该边缘组中，工件在盘状区域中具有在工件中的开口。
图5A至图5C针对在图3和图4中所示的测试切割步骤示明相对运动轨迹8和所产生的分离切口之间的关系，该示出针对以下情况：在参考焦点方位35的区域中的切割(图5B)，或，与参考焦点方位35间隔开的切割(图5A)。
在树冠区域33A中，相对运动轨迹8例如构成近乎闭合的圆，即例如约350°的圆段51。起始点51A和终止点51B与线性的、相对彼此平行(通常沿着彼此)延伸的和彼此间隔开的线段53连接。在图5C中(如在图3和4中)实施的相对运动轨迹8被圆整为均匀的运动。然而，该相对运动轨迹具有基本上相同的特征：在树冠区域33A中近乎闭合的圆段状的走向和在树干区域33B中的至少一个区段地平行的走向。
在树冠区域33A和树干区域33B之间的过渡区域中，在图5A和5B中表示出示例性的射束直径55A,55B，所述射束直径确定切口缝隙的相应宽度Bl,B2(沿着相对运动轨迹8以虚线表示边缘)。从一定的最小宽度起，不再留有桥接部(或者该桥接部不稳定到不再能够保持所述盘的程度)，并且所述盘由于分离切割脱落。对于在图5A中的宽度B1可以看出，射束直径55A重叠，即不形成桥接部。对于在图5B中的较小宽度B2，(较小的)射束直径55B不重叠并且盘41通过桥接部43保持。
因为相对运动轨迹8的经编程设计的桥接部总是具有相同的宽度，在理想情况下，切口缝隙宽度的增加导致桥接部的破坏，使得所述盘掉出(在图5C中左侧)。在此，(根据切口缝隙宽度)，轮廓的稳定性仅通过单侧保留的、但非常纤细的桥接部43来保证。如果例如单个桥接部43虽然原则上保留，但桥接部的强度不足以保持盘41，则该桥接部43在自动化的以及稳健的分析评估步骤中可能导致错误。因此，在一些布局中，树形切口结构33可能具有过高的不稳定性。
此外，尤其在尤其借助激光射束扫描执行的分析评估步骤中，例如可能由于流动的切割气体的作用使桥接部弯曲，由此造成结果失真。
通过修改的相对运动轨迹设置第二桥接部(或通常设置多个桥接部)可以给盘提供必要的支撑。由此可以实现不易出错的分析评估步骤。根据图6至图8表明示例性的实现方式。
图6和7示出已经以不同的焦点方位切割的示例性的切口结构61(图6)或相对运动轨迹8'的用于产生切口结构61的区段(图7)。切口结构61借助两个基本上镜像对称延伸的轨迹区段61A,61B产生。在中心区域65中，所述轨迹区段成型为相对置的半圆段67，在所述半圆形区段之间构成盘状区域69。在邻接的且彼此相对置的侧区域71A,71B上，半圆形区段67以基本上平行延伸的、间隔开的线段73继续。通常，线段73可以配有预给定的间距。相应地，根据切口宽度，在切出的盘的相对置的侧上分别构造有(纤细的)桥接部结构77。桥接部77的最小宽度由线段73的预给定间距和切口宽度之间的差得出。
如果切口宽度过大，则桥接部太弱或者根本不能形成，使得盘被切出并且掉出。为了示明，在图7中表示出焦点直径78A(即在参考焦点方位处的激光射束直径)和远离参考焦点方位在刺入点处的射束直径78B(激光接通点)。对于测量，例如在将工件5定位在参考焦点方位的位置中时，在桥接部区域中产生切口宽度，该切口宽度处于所述预给定的间距的10％至45％的范围内。通常，这样地选择预给定的间距，使得在参考焦点方位中，即在焦点方位最佳地定向在工件中或工件上的位置中，构成足够稳定的桥接部结构。
在图6中标记为“x”的切口结构61的情况下，产生的分离切口由于分离切口的宽度例如在中心区域65中交搭，使得盘能够掉出。而在位于其间的切口结构61中，盘69通过相对置的桥接部77保持。
在图8中示出测试板81的图像80，其中，已执行焦点位置确定。在测试板81中，在中间的切口结构83中仅可以看到呈图7形式的不同宽度的切割线85(黑色)，使得各一个盘86通过两个桥接部87保持。而在左侧上可看到两个(黑色)孔88并且在右侧上可看到一个(黑色)孔88，其中，(黑色)切口/孔88在相对置的侧上以不同宽度的线性切口89继续。
此外，如在图7中示明的那样，笔直的线段73允许在刺入到工件5中的区域中仅设置一条线段。为此，成对的线段沿相反方向延伸(在图6和7中，箭头91表示沿“+x”方向或者“-x”方向)，并且，刺入、即每次分离切割的开始与另一分离切割的结束(例如通过关断激光)相比以离盘69(例如盘中心)更大的间距进行。由此可以防止，即使桥接部结构构造在盘附近，在刺入时产生的、直径可能超过分离切口宽度的刺入孔93也不会导致盘的不希望的掉出。
在图7中所示的轨迹区段8'的尺寸的示例是：在中心区域65中的曲率半径在1mm至3mm范围内，例如1.5mm；线段73的长度例如在3mm至10mm的范围内，其中，从刺入孔93出发的线段长度略大(例如大1mm至3mm)。此外，从侧区域71A,71B到中心区域65的过渡部能够以在1mm至3mm范围内的半径平滑化。
例如针对树状切口结构31，图9示明分析评估步骤23，该分析评估步骤基于借助激光射束97扫描各个切口结构31。借助激光识别：盘99A是否还被在该情况下唯一的桥接部保持；或，盘是否已经完全被切出并从而掉出，由此在工件5中形成开口99B。
为此，喷嘴11A例如居中地定位在每个切口结构31的中心的上方，并且激光射束97被接通。如果激光射束97射到仍然被保持的盘99A上，则激光射束97被反射。然后，反射光可以被探测到。相反地，如果存在开口99B，则激光射束97穿过工件5并且不发生反射，即没有反射光被探测到。在图8中所示的测试工件81例如示出激光射束在保留的盘上的相遇点101。替代地或补充地，可以探测已经穿过开口的光。
以这种方式，可以为切口结构31的序列配属测量值数列，所述测量值数列考虑切口宽度并且从而考虑焦点方位。例如，可以为开口配属值“0”并且为保持的盘配属值“1”(在图2中的分析评估步骤23)。对于图9相应地得出测量值数列：0-0-1-1-1-1-1-0-0-0-0作为分析评估步骤的分析评估结果。在此，在各测量值之间，焦点方位沿传播方向(例如在图1中沿z方向)以例如固定的步长运动。
替代于切口结构31的自动化的分析评估，操作者也可以手动地进行切口结构31的分析评估。替代地或补充地，例如也可以通过对摄像机14拍摄的图像进行图像识别来分析评估切口结构的一个序列，并且，为各个切口结构31配属相应的测量值。
如果在与参考焦点方位的偏离方面假设对称的缝隙扩宽，则可以将参考焦点方位配属于开口测量值“0”之间的中点(在图2中的配属步骤25)。在图9的示例测量中，参考焦点方位在工件5中相应地位于盘测量值“1”的中点。
在偶数个的盘测量值“1”时，可以假设参考焦点方位位于中间的盘测量值之间，并且相应地借助步长内插。参考焦点方位被存储在控制装置中并且用于后续加工，尤其用于将焦点精确定位在工件上或工件中(在图2中的调设步骤27)。
明确地强调，在说明书和/或权利要求中公开的所有特征为了原始公开的目的应当视为分开和彼此独立，且为了限制所要求保护的本发明的目的而应当视为独立于在实施方式中和/或权利要求中的特征组合。明确地指出，所有的范围给定或单元集合给定为了原始公开的目的且为了限制所要求保护的本发明的目的而公开任何可能的中间值或单元子集，尤其范围给定的边界值也视为公开。

Claims (13)

1.一种用于确定基于射束的机床的射束的参考焦点方位(35)的方法，具有以下步骤：
-提供相对运动轨迹(8,8′)，所述相对运动轨迹将盘状区域(69)相对于周围区域(44)限界出，其中，所述盘状区域(69)经由至少一个桥接部区域(77)与所述周围区域(44)连接，并且
-在工件(5)上执行测试切割的一个序列(步骤21)，其中，在每个测试切割时，在所述工件(5)中通过沿着所述相对运动轨迹(8,8′)引导所述射束(37)而切割出一切口结构(31,61)，并且，在不同地调设焦点方位的情况下执行沿着所述相对运动轨迹(8,8′)的所述至少一个桥接部区域(77)的切割。
2.按照权利要求1所述的方法，此外具有以下步骤：
分析评估(步骤23)：在单个切口结构(31,61)中，所述工件(5)在所述相对运动轨迹(8,8′)的盘状区域(69)中是否具有被至少一个桥接部(87)保持的盘(86)，或，所述工件(5)在所述相对运动轨迹(8,8′)的盘状区域(69)中是否具有在所述工件(5)中根据所述相对运动轨迹(8,8′)成型的开口(87)，并且
基于对所述切口结构(31,61)的分析评估，配属(步骤25)参考焦点方位。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，辨识出切口结构(31,61)的中心组(Z)且在中心组(Z)的每一侧上辨识出切口结构(31,61)的一边缘组(R)：在中心组的切口结构中，所述工件(5)在盘状区域(69)中具有被至少一个桥接部(87)保持的盘(86)；在边缘组的切口结构中，所述工件(5)在盘状区域(69)中具有在所述工件(5)中的开口(87)，并且，
将所述中心组(Z)的中心位置或这些边缘组(R)之间的中心位置配属给参考焦点方位。
4.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，参考焦点方位预计在一中心区域中，在该中心区域中并且在该中心区域的两侧上执行测试切割，和/或
其中，特定于测试切割的焦点方位以沿传播方向的步长相互不同，所述步长尤其是能调设。
5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述相对运动轨迹(8,8′)在所述至少一个桥接部区域(77)中具有两个沿着彼此延伸的线段(73)，所述线段通过预给定的间距表征，并且
其中，在所述工件(5)定位在所述参考焦点方位中时，在所述桥接部区域中产生的切口宽度处于所述预给定的间距的10％至45％的范围内。
6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述相对运动轨迹(8,8′)在盘状区域(69)中具有近乎闭合的环形(67)，所述近乎闭合的环形在其端部处过渡到所述至少一个桥接部区域(77)的线段(73)中。
7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述相对运动轨迹(8,8′)具有两个基本上镜像对称延伸的轨迹区段(61A,61B)，所述轨迹区段在中心区域(65)中成型为相对置的半圆段(67)，在所述半圆段之间构造所述盘状区域(69)，并且，所述轨迹区段在邻接到所述中心区域(65)上并且彼此相对置的侧区域(71A,71B)中成型为沿着彼此延伸的、间隔开的线段(77)，所述线段构成两个桥接部区域(77)。
8.按照权利要求7所述的方法，其中，所述间隔开的线段(73)延伸得离所述中心区域(65)不一样远。
9.按照权利要求2至8中任一项所述的方法，其中，所述切口结构(31)中的一个切口结构的分析评估(步骤23)包括驶到和照射所属的盘状区域(69)，以及探测在被保持的盘(86)上反射的辐射和/或穿过所述工件(5)中的开口(88)的辐射。
10.按照权利要求2至9中任一项所述的方法，其中，所述切口结构(31)的分析评估(步骤23)包括在测试切割的所述序列的区域中光学地拍摄所述工件(5)的图像(80)并且对该图像(80)进行图像处理，用于识别被保持的盘(86)和/或识别所述工件(5)中的开口(88)。
11.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，配属于参考焦点方位的焦点方位被控制装置用于后续加工，并且尤其用于将焦点(35)精确定位在所述工件(5)的表面上。
12.一种机床(1)，具有
-带有激光系统的激光加工设备(3)，
-工件保持装置(13)，
-激光加工头(11)，其中，所述激光加工头(11)与所述激光系统光学地连接，并且，能够引起该激光加工头(11)和所述工件保持装置(13)之间的相对运动，用于将激光射束(37)沿着轨迹引导经过所述工件(5)，和
-能够访问相对运动轨迹(8,8′)的控制单元，用于执行按照前述权利要求中任一项所述的方法，以确定射束(37)的参考焦点方位。
13.按照权利要求12所述的机床(1)，所述机床此外具有
-摄像机(14)，该摄像机用于拍摄根据所述相对运动轨迹(8,8′)产生的切口结构(31,61)的图像(80)。
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