DE102010060958A1 - Laser processing apparatus comprises processing laser for generating processing laser beam to structural change, scan laser for generating scan laser beam, light detector, and reference structure for calibrating unit of control device - Google Patents

Laser processing apparatus comprises processing laser for generating processing laser beam to structural change, scan laser for generating scan laser beam, light detector, and reference structure for calibrating unit of control device Download PDF

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Abstract

The laser processing apparatus comprises: a processing laser (3) for generating a processing laser beam (5) to a structural change modifying a workpiece incorporated into the laser processing apparatus, where the laser beam is movably guided in a laser-coordinate system associated by a processing beam-guiding device; a scan laser for generating a scan laser beam, which is movably guided by a scan beam-guiding device to the laser coordinate system; and a control device (25), which is connected with the processing beam-guiding device and the scan beam-guiding device. The laser processing apparatus comprises: a processing laser (3) for generating a processing laser beam (5) to a structural change modifying a workpiece (27) incorporated into the laser processing apparatus, where the laser beam is movably guided in a laser-coordinate system associated by a processing beam-guiding device; a scan laser for generating a scan laser beam, which is movably guided by a scan beam-guiding device to the laser-coordinate system; a control device (25), which is connected with the processing beam-guiding device and the scan beam-guiding device such that the scan laser beam is feasible by the scan beam-guiding device of the laser-coordinate system assigned to a transverse position over an outer peripheral edge of the workpiece incorporated into the laser processing apparatus; and a light detector (31), which is connected with the control device and arranged and adapted such that a brightness change of a secondary light in form of reflected and/or transmitted scan laser beam light is caused by passing the outer peripheral edge of the workpiece through the scan laser beam, and/or an edge scan-brightness profile encompassing the brightness change is detectable. The control device is further arranged such that it is based on the edge scan-brightness profile, which is detected by the light detector for passing over the position on the outer peripheral edge of the workpiece, where the positioning of the workpiece relative to the laser coordinate system is determinable. The associated position of the outer peripheral edge with respect to the laser coordinate system based on a transition between two constant brightness levels is determined. The control device is further arranged such that: the scan laser beam is guided to the position in both transverse directions passing over the outer peripheral edge of the workpiece and bidirectionally guided over the surface of the workpiece; and the transition between two constant brightness levels is recognized as a structure boundary into a surface scan-brightness profile. The processing laser and the scan laser are identical. The light detector is arranged such that: it forms on a scan laser beam-incident side of the workpiece incorporated into the laser processing apparatus, where the workpiece is turned away by the scan laser beam-incident side of the workpiece; and the brightness change of the secondary light is detected in form of the transmitted scan laser beam light. The light detector comprises a light-diffusing plate that is arranged such that it receives/diffuses the secondary light, and light sensors (35), which are arranged such that it detects an intensity of the secondary light received by the light-diffusing plate. The laser processing apparatus further comprises a reference structure for calibrating a unit of the control device and the positioning of the scan-laser beam achieved by the scan beam-guiding device. The control device is arranged such that a unit of the scan beam-guiding device of the scan laser beam is guided over the reference structure. The light detector is arranged such that the brightness change of the secondary light is reflected in form of the reference structure and/or is transmitted by the reference structure to the scan-laser beam-light, which is generated during the reference structure with the scan-laser beam, and/or a calibration-brightness profile encompassing the brightness change is detectable. The control device is further arranged such that it is calibrated by a unit of the calibration-brightness profile through the control device and the scan beam-guiding device obtaining the positioning of the scan-laser beam. Independent claims are included for: (1) a position-determining device for determining the positioning of a workpiece incorporated into a laser processing apparatus; and (2) a structure determining device for determining the structure of a surface of a workpiece incorporated into the laser processing apparatus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionsermittlungsvorrichtung, z. B. zur Verwendung zum Ermitteln der Positionierung eines in einer Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks, eine Strukturermittlungsvorrichtung, z. B. zur Verwendung zum Ermitteln der Oberflächenstruktur eines in einer Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks, und eine Laserbearbeitungsvorrichtung, zum Beispiel zur Verwendung zum strukturverändernden Laserbearbeiten von Werkstücken. Die Arbeiten, die zu dieser Erfindung geführt haben, wurden gemäß der Finanzhilfevereinbarung Nr. 219050 im Zuge des Siebten Rahmenprogramms der Europäischen Gemeinschaft (RP7/2007-2013) gefördert.The invention relates to a position detecting device, for. B. for use in determining the positioning of a recorded in a laser processing device workpiece, a structure determination device, for. For use in determining the surface structure of a workpiece received in a laser processing apparatus, and a laser processing apparatus, for example, for use in structurally changing laser processing of workpieces. The work leading to this invention has been funded under the Grant Agreement No 219050 under the Seventh Framework Program of the European Community (FP7 / 2007-2013).

Bearbeitungsvorrichtungen zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines Werkzeugs – z. B. eines Fräskopfs, eines Bohrers, eines Laserstrahls oder einer Schweißvorrichtung (etwa einer Schweißelektrode oder eines Schweiß-Brennerkopfs) – erfordern ein präzises Positionieren des Werkstücks.Machining devices for machining a workpiece by means of a tool -. As a milling head, a drill, a laser beam or a welding device (such as a welding electrode or a welding torch head) - require a precise positioning of the workpiece.

Zum Beispiel wird bei Laserbearbeitungsvorrichtungen, z. B. Laserscannern, zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Laserstrahl in der Regel zunächst das Werkstück unterhalb eines Laserscankopfs positioniert und dann mittels eines Laserstrahls bearbeitet, wobei bestimmte Positionen auf dem Werkstück mit einem Laserstrahl angefahren werden, um z. B. an diesen Positionen mittels des Laserlichts Material abzutragen oder auch Teile des Werkstücks durch Laserschweißen miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen.For example, in laser processing devices, e.g. As laser scanners, for processing a workpiece with a laser beam usually first the workpiece positioned below a Laserscankopfs and then processed by means of a laser beam, wherein certain positions are approached on the workpiece with a laser beam to z. B. remove material at these positions by means of the laser light or to connect parts of the workpiece by laser welding together or separate from each other.

Daher erfordert eine solche Laserbearbeitungsvorrichtung in der Regel präzise arbeitende mechanische Zuführungen, wie etwa Schlittentische oder Drehtische, mittels derer das Werkstück unterhalb des Scankopfs positioniert werden kann.Therefore, such a laser processing apparatus typically requires precise mechanical feeds, such as carriage tables or turntables, by means of which the workpiece can be positioned below the scan head.

Durch die Erfindung werden eine Positionsermittlungsvorrichtung, eine Strukturermittlungsvorrichtung und eine Laserbearbeitungsvorrichtung geschaffen, die ein präzises Bearbeiten, z. B. Laserbearbeiten, eines Werkstücks ermöglichen, zeitlich stabil arbeiten und gleichzeitig einfach und kostengünstig herstellbar sind.The invention provides a position-determining device, a structure-determining device and a laser processing device which provide precise machining, e.g. As laser machining, allow a workpiece to work stably and at the same time are simple and inexpensive to produce.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Positionsermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Positionierung eines in einer Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks, welche Laserbearbeitungsvorrichtung einen Scan-Laser zum Erzeugen eines Scan-Laserstrahls aufweist, wobei der Scan-Laserstrahl in einem Laser-Koordinatensystem mittels einer Scanstrahl-Führungseinrichtung geführt bewegbar ist, bereitgestellt, aufweisend eine Steuervorrichtung, die mit der Scanstrahl-Führungseinrichtung verbunden ist und derart eingerichtet ist, dass von ihr der Scan-Laserstrahl mittels der Scanstrahl-Führungseinrichtung dem Laser-Koordinatensystem zugeordnet an mindestens einer Position quer über die Außenumfangskante des in der Laserscanvorrichtung aufgenommenen Werkstücks führbar ist; einen Lichtdetektor, der mit der Steuervorrichtung verbunden ist und derart angeordnet und eingerichtet ist, dass von ihm eine Helligkeitsänderung eines Sekundärlichts in Form von reflektiertem und/oder transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht, die durch das überstreichen der Außenumfangskante des Werkstücks durch den Scan-Laserstrahl hervorgerufen wird, sowie ein die Helligkeitsänderung umfassender Kantenscan-Helligkeitsverlauf erfassbar ist; wobei die Steuervorrichtung ferner derart eingerichtet ist, dass von ihr basierend auf dem Kantenscan-Helligkeitsverlauf, der von dem Lichtdetektor für das überstreichen der mindestens einen Position an der Außenumfangskante des Werkstücks erfasst wird, die Positionierung des Werkstücks bezüglich des Laser-Koordinatensystems ermittelbar ist.According to one aspect of the invention, a position detecting device is provided for determining the positioning of a workpiece received in a laser processing device, the laser processing device having a scanning laser for generating a scanning laser beam, wherein the scanning laser beam is guided in a laser coordinate system by means of a scanning beam guiding device is provided with a control device which is connected to the scanning beam guiding device and is arranged such that from it the scanning laser beam by means of the scanning beam guiding means associated with the laser coordinate system at at least one position across the outer peripheral edge of the in the Laserscanvorrichtung taken workpiece is feasible; a light detector, which is connected to the control device and is arranged and arranged such that a change in brightness of a secondary light in the form of reflected and / or transmitted scanning laser beam light by the sweeping of the outer peripheral edge of the workpiece by the scanning laser beam is caused, as well as a brightness change comprehensive Kantenscan brightness curve is detected; wherein the control device is further arranged such that it can determine the positioning of the workpiece with respect to the laser coordinate system based on the edge scan brightness course, which is detected by the light detector for sweeping the at least one position on the outer peripheral edge of the workpiece.

Zum Beispiel kann die Positionsermittlungsvorrichtung Bestandteil einer Bearbeitungsvorrichtung sein, die zum Bearbeiten des Werkstücks mittels eines Werkzeugs vorgesehen ist, wobei z. B. die mittels der Ermittlungsvorrichtung ermittelte Positionierung des Werkstücks von der Bearbeitungsvorrichtung zum Positionieren bzw. Führen des Werkzeugs bezüglich des Werkstücks verwendet werden kann. Zum Beispiel kann die Positionsermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Positionierung eines Werkstücks in einer Laserbearbeitungsvorrichtung vorgesehen sein.For example, the position detecting device may be part of a processing device that is provided for machining the workpiece by means of a tool, wherein z. B. the determined by means of the determination device positioning of the workpiece from the processing device for positioning or guiding the tool with respect to the workpiece can be used. For example, the position detecting device may be provided for detecting the positioning of a workpiece in a laser processing apparatus.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, aufweisend einen Bearbeitungs-Laser zum Erzeugen eines Bearbeitungs-Laserstrahls zum strukturverändernden Modifizieren eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks, wobei der Bearbeitungs-Laserstrahl in einem ihm zugeordneten Laser-Koordinatensystem mittels einer Bearbeitungsstrahl-Führungseinrichtung geführt bewegbar ist; einen Scan-Laser zum Erzeugen eines Scan-Laserstrahls, wobei der Scan-Laserstrahl mittels einer Scanstrahl-Führungseinrichtung gemäß dem Laser-Koordinatensystem geführt bewegbar ist; eine Steuervorrichtung, die mit der Bearbeitungsstrahl-Führungseinrichtung und der Scanstrahl-Führungseinrichtung verbunden ist und derart eingerichtet ist, dass von ihr der Scan-Laserstrahl mittels der Scanstrahl-Führungseinrichtung dem Laser-Koordinatensystem zugeordnet an mindestens einer Position quer über die Außenumfangskante eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks führbar ist; einen Lichtdetektor, der mit der Steuervorrichtung verbunden ist und derart angeordnet und eingerichtet ist, dass von ihm eine Helligkeitsänderung eines Sekundärlichts in Form von reflektiertem und/oder transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht, die durch das Überstreichen der Außenumfangskante des Werkstücks durch den Scan-Laserstrahl hervorgerufen wird, sowie ein die Helligkeitsänderung umfassender Kantenscan-Helligkeitsverlauf erfassbar ist; wobei die Steuervorrichtung ferner derart eingerichtet ist, dass von ihr basierend auf dem Kantenscan-Helligkeitsverlauf, der von dem Lichtdetektor für das Überstreichen der mindestens einen Position an der Außenumfangskante des Werkstücks erfasst wird, die Positionierung des Werkstücks bezüglich des Laser-Koordinatensystems ermittelbar ist.According to one aspect of the invention, there is provided a laser processing apparatus comprising a processing laser for generating a processing laser beam for structurally modifying a workpiece received in the laser processing apparatus, the processing laser beam being movably guided in a laser coordinate system associated therewith by means of a processing beam guiding means is; a scanning laser for generating a scanning laser beam, wherein the scanning laser beam is guided guided by a scanning beam guiding device according to the laser coordinate system; a control device, which is connected to the processing beam guiding device and the scanning beam guiding device and is arranged such that from the scanning laser beam by means of the scanning beam guide means associated with the laser coordinate system at at least one position across the outer peripheral edge of a in the laser processing device taken workpiece is feasible; a light detector, which is connected to the control device and is arranged and arranged such that one of them Change in brightness of a secondary light in the form of reflected and / or transmitted scanning laser beam light, which is caused by the sweeping of the outer peripheral edge of the workpiece by the scanning laser beam, as well as an edge scan comprising the brightness change is detectable; wherein the control device is further configured such that it can determine the positioning of the workpiece with respect to the laser coordinate system based on the edge scan brightness course, which is detected by the light detector for sweeping the at least one position on the outer peripheral edge of the workpiece.

Indem, z. B. direkt vor einem Bearbeitungsschritt, die Positionierung des Werkstücks unter Verwendung des Scan-Lasers bezüglich des Laser-Koordinatensystems ermittelt werden kann, braucht das Werkstück nicht vorab bezüglich des Laser-Koordinatensystems präzise positioniert werden.By, for. For example, just before a machining step, the positioning of the workpiece using the scanning laser with respect to the laser coordinate system can be determined, the workpiece does not need to be precisely positioned in advance with respect to the laser coordinate system.

Der Begriff „strukturveränderndes Modifizieren” umfasst hier z. B. jegliche Art von strukturveränderndem Bearbeiten eines Werkstücks durch Energieeintrag mittels eines Laserstrahls, wie etwa Trennen oder Schneiden (d. h. das Trennen zweier Teile eines Werkstücks mittels Lasereinwirkung), Verbinden (d. h. das Verbinden, z. B. durch Löten oder Schweißen, zweier Teile mittels Lasereinwirkung), Materialauftragen (z. B. durch Sintern oder Beschichten, z. B. durch Schichtabscheidung mittels Laserstrahlverdampfens), Materialabtragen (z. B. Entschichten, Oberflächen- und Tiefen-Gravur, Bohren, oder Materialabtrag mittels Laserablation), oder auch Materialumwandeln (z. B. Innengravur von transparenten Materialien, Texturieren, Anlassen, Dotieren, Härten, Aufschäumen, Karbonisieren, z. B. durch Strukturumwandlung des laserbestrahlten Materials) und kalte Ablation durch Ultrakurzpulslaser. Die strukturverändernde Wirkung kann dabei z. B. auf Wärmeeintrag durch den Laserstrahl oder auch auf durch das Laserlicht hervorgerufenen, z. B. photochemischen, Reaktionen beruhen. Unter dem Begriff „Laserbearbeiten” werden im Folgenden zusammenfassend alle, z. B. die oben genannten, strukturverändernden Bearbeitungsarten mittels eines Laserstrahls verstanden. Die Werkstücke können z. B. aus Metall und/oder Kunststoff oder aus irgendeinem anderen von einem Laser strukturveränderbaren Material sein.The term "structure-modifying modification" here includes, for. For example, any kind of structurally altering machining of a workpiece by energy input by means of a laser beam, such as cutting or cutting (ie, separating two parts of a workpiece by laser action), (ie, joining, eg by soldering or welding, two parts Laser action), material application (eg by sintering or coating, eg by layer deposition by laser beam evaporation), material removal (eg decoating, surface and deep engraving, drilling, or material removal by means of laser ablation), or material conversion (eg, interior engraving of transparent materials, texturing, tempering, doping, curing, foaming, carbonizing, eg, by structural conversion of the laser-irradiated material) and cold ablation by ultrashort pulse lasers. The structure-changing effect can be z. B. on heat input caused by the laser beam or on caused by the laser light, z. As photochemical, reactions based. The term "laser processing" are summarized below all, z. B. understood the above-mentioned, structurally altering types of processing by means of a laser beam. The workpieces can z. B. of metal and / or plastic or any other structurally changeable by a laser material.

Der Scan-Laser und der Bearbeitungs-Laser können z. B. jeweils als Dauerstrichlaser (CW-Laser) oder als Pulslaser ausgeführt sein. Der Scan-Laser kann z. B. derart ausgebildet sein, dass der Scan-Laserstrahl zum nicht-strukturverändernden (d. h. strukturerhaltenden) Abtasten (z. B. des Werkstücks) geeignet ist, wobei z. B. die Wellenlänge und/oder die Intensität des Scan-Laserstrahls, z. B. mittels der Steuervorrichtung, derart eingestellt werden können, dass der Scan-Laserstrahl beim Auftreffen auf dem Werkstück keine Strukturveränderung des Werkstücks bewirkt.The scanning laser and the processing laser can z. B. in each case as a continuous wave laser (CW laser) or as a pulse laser. The scan laser can z. B. be designed such that the scanning laser beam for non-structure-changing (i.e., structure-preserving) scanning (eg., The workpiece) is suitable, wherein z. As the wavelength and / or intensity of the scanning laser beam, z. Example, by means of the control device, can be set such that the scanning laser beam causes no structural change of the workpiece when hitting the workpiece.

Beim Überstreichen der Außenumfangskante des Werkstücks, welches z. B. in einer Werkstückaufnahmevorrichtung der Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommen sein kann, kann sich das Reflexionsverhalten und/oder das Transmissionsverhalten des (als Primärlicht) einfallenden Scan-Laserstrahls ändern, wobei sich ein (als Sekundärlicht) reflektierter und/oder transmittierter Anteil des Lichts des Scan-Laserstrahls (bzw. Scan-Laserlichts) ändern kann. Zum Beispiel können ein reflektierter und/oder ein transmittierter Anteil des Scan-Laserlichts verschiedene Werte annehmen, je nachdem, ob der Scan-Laserstrahl auf dem Werkstück auftrifft oder an diesem vorbei läuft (z. B., wenn sich die optischen Eigenschaften des Werkstücks von denen der Umgebung des Werkstücks unterscheiden).When sweeping the outer peripheral edge of the workpiece, which z. B. may be included in a workpiece receiving device of the laser processing device, the reflection behavior and / or the transmission behavior of the (primary) incident scan laser beam may change, with a (secondary) reflected and / or transmitted portion of the light of the scanning laser beam (or scan laser light) can change. For example, a reflected and / or transmitted portion of the scanning laser light may take on different values depending on whether the scanning laser beam impinges on or passes the workpiece (eg, when the optical properties of the workpiece exceed those of the environment of the workpiece differ).

Hierbei umfasst der Begriff „reflektiertes” Licht z. B. auch (z. B. an dem Werkstück oder an einer Werkstückaufnahmevorrichtung) diffus reflektiertes und in Rückwärtsrichtung (entgegen der Einfallsrichtung auf das Werkstück, in eine Richtung zu dem einfallenden Scanstrahl-Licht hin) gestreutes Scan-Laserlicht, während der Begriff „transmittiertes” Licht z. B. auch (z. B. an dem Werkstück) in Vorwärtsrichtung gestreutes und an dem Werkstück vorbei gelaufenes Scan-Laserlicht umfasst, wobei die Wellenlängen des reflektierten und des transmittierten Lichts auch von der Wellenlänge des einfallenden Scan-Laserlichts verschieden sein können.Here, the term "reflected" light z. Also, for example, (eg, on the workpiece or on a workpiece receiving device) diffusely reflected and in the reverse direction (opposite to the direction of incidence on the workpiece, in a direction to the incident scanning beam light back) scattered scanning laser light, while the term "transmitted "Light z. B. also includes (eg on the workpiece) scattered in the forward direction and past the workpiece passed scanning laser light, wherein the wavelengths of the reflected and transmitted light may also be different from the wavelength of the incident scanning laser light.

Gemäß einer Ausführungsform der Positionsermittlungsvorrichtung bzw. der Laserbearbeitungsvorrichtung ist die Steuervorrichtung ferner derart eingerichtet, dass von ihr aus dem Kantenscan-Helligkeitsverlauf, der von dem Lichtdetektor für das Überstreichen der mindestens einen Position an der Außenumfangskante des Werkstücks erfasst wird, die zugehörige Position der Außenumfangskante bezüglich des Laser-Koordinatensystems anhand des Übergangs zwischen zwei im Wesentlichen konstanten Helligkeitsniveaus ermittelt wird.According to an embodiment of the position detecting device or the laser processing device, the control device is further configured such that from the edge scanning brightness course, which is detected by the light detector for sweeping the at least one position on the outer peripheral edge of the workpiece, the corresponding position of the outer peripheral edge of the laser coordinate system is determined by the transition between two substantially constant brightness levels.

Zum Beispiel kann sich beim Überstreichen der Außenumfangskante eines Werkstücks aus einem (bei der Wellenlänge des verwendeten Laserlichts) stark reflektierenden und lichtundurchlässigen Material, wenn der Scan-Laserstrahl das Werkstück verlässt, die Helligkeit des reflektierten Anteils des Scan-Laserlichts von einem Niveau mit einer höheren Helligkeit (d. h. Lichtintensität) zu einem Niveau mit einer niedrigeren Helligkeit ändern, wohingegen sich die Helligkeit des transmittierten Anteils des Scan-Laserlichts von einem Niveau mit einer niedrigeren Helligkeit zu einem Niveau mit einer höheren Helligkeit ändern kann, wobei die Position der Außenumfangskante jeweils durch den Übergang zwischen den beiden im Wesentlichen konstanten Helligkeitsniveaus gegeben sein kann.For example, when sweeping the outer peripheral edge of a workpiece from a highly reflective and opaque material (at the wavelength of the laser light used), as the scanning laser beam exits the workpiece, the brightness of the reflected portion of the scanning laser light may change from a higher level Brightness (ie, light intensity) change to a lower brightness level, whereas the brightness of the transmitted portion of the scanning laser light changes from a lower brightness level to a higher brightness level can change, wherein the position of the outer peripheral edge can be given by the transition between the two substantially constant brightness levels.

Gemäß einer Ausführungsform der Positionsermittlungsvorrichtung bzw. der Laserbearbeitungsvorrichtung ist die Steuervorrichtung derart eingerichtet, dass von ihr der Scan-Laserstrahl an der mindestens einen Position in beide Querrichtungen verlaufend quer über die Außenumfangskante des Werkstücks geführt wird.According to one embodiment of the position-determining device or the laser processing device, the control device is set up in such a way that it guides the scanning laser beam at the at least one position in both transverse directions transversely across the outer peripheral edge of the workpiece.

Durch dieses bidirektionale Scannen kann z. B. ein Schleppfehler oder Verzögerungsfehler, der einen Unterschied zwischen einer zu einem bestimmten Zeitpunkt mit dem Scan-Laserstrahl angesteuerten Soll-Position auf dem Werkstück und der zu diesem Zeitpunkt tatsächlich vorliegenden Ist-Position des Scan-Laserstrahls kennzeichnet, bei der Auswertung der Kantenscan-Helligkeitsverläufe eliminiert werden, so dass eine präzise Ermittlung der Positionierung des Werkstücks ohne Kenntnis dieses Verzögerungsfehlers erfolgen kann.By this bidirectional scanning can z. For example, a following error or delay error that characterizes a difference between a target position on the workpiece which is controlled by the scan laser beam at a particular time and the actual position of the scan laser beam actually present at this point in the evaluation of the edge scan. Brightness gradients are eliminated, so that a precise determination of the positioning of the workpiece can be done without knowledge of this delay error.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuervorrichtung alternativ und/oder zusätzlich derart eingerichtet, dass von ihr der Scan-Laserstrahl mittels der Scanstrahl-Führungseinrichtung dem Laser-Koordinatensystem zugeordnet über eine Oberfläche eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks führbar ist; wobei der Lichtdetektor alternativ und/oder zusätzlich derart angeordnet und eingerichtet ist, dass von ihm eine Helligkeitsänderung eines Sekundärlichts in Form von an dem Werkstück reflektiertem und/oder durch das Werkstück transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht, die beim Überstreichen der Oberfläche des Werkstücks mit dem Scan-Laserstrahl erzeugt wird, sowie ein die Helligkeitsänderung umfassender Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf erfassbar ist; und wobei die Steuervorrichtung alternativ und/oder zusätzlich derart eingerichtet ist, dass von ihr aus dem Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf die Struktur der Oberfläche des Werkstücks ermittelbar ist. Gemäß diesem Aspekt kann somit z. B. eine Strukturermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Oberflächenstruktur eines in einer Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks bereitgestellt werden.According to a further aspect of the invention, the control device is alternatively and / or additionally configured such that the scan laser beam can be guided by the scanning beam guiding device assigned to the laser coordinate system via a surface of a workpiece received in the laser processing device; wherein the light detector is alternatively and / or additionally arranged and arranged such that from it a change in brightness of a secondary light in the form of reflected on the workpiece and / or transmitted through the workpiece scan laser beam light when sweeping the surface of the workpiece with the Scanning laser beam is generated, as well as the brightness change comprehensive surface scan brightness curve is detected; and wherein the control device is alternatively and / or additionally set up such that the structure of the surface of the workpiece can be determined from the surface scan brightness curve. According to this aspect can thus z. For example, a texture detection apparatus for detecting the surface structure of a workpiece received in a laser processing apparatus can be provided.

Der Begriff „Struktur der Oberfläche” umfasst hier z. B. eine Struktur, die durch eine drei-dimensionale Strukturierung der Oberfläche (z. B. durch in der Oberfläche ausgebildete Vertiefungen) gebildet ist, aber auch eine durch eine Rauigkeit der Oberfläche und/oder unterschiedliche Materialien gebildete Struktur. Zum Beispiel kann beim Überstreichen der Oberfläche eines Werkstücks in Form eines Lochgitters aus einem (bei dem verwendeten Laserlicht) lichtundurchlässigen Material mit dem Scan-Laserstrahl die Lochgitter-Struktur der Oberfläche des Werkstücks anhand eines entsprechenden Hell-Dunkel-Musters des transmittierten Scanstrahl-Lichts ermittelt werden. Des Weiteren kann z. B. beim Überstreichen einer Oberfläche eines Werkstücks, die aus unterschiedlichen Materialien mit jeweils bekannten unterschiedlichen Reflexions- und Absorptionskoeffizienten besteht, die Material-Struktur der Oberfläche anhand eines entsprechenden Graustufen-Musters des reflektierten und/oder des transmittierten Scanstrahl-Lichts ermittelt werden, wobei unterschiedliche Graustufen unterschiedlichen Reflexions- bzw. Transmissionskoeffizienten und somit unterschiedlichen Materialien zugeordnet werden können. Ferner kann bei gleichbleibendem Material eine beim Überstreichen einer Kante (z. B. am Rand einer Vertiefung) auftretende Variation des reflektierten und/oder des transmittierten Scanstrahl-Lichts die Ermittlung der Kantenposition ermöglichen. Die Rauigkeit der Oberfläche kann z. B. anhand eines durch eine erhöhte Streuung reduzierten Anteils des gerichtet reflektierten und/oder transmittierten Scanstrahl-Lichts erfasst werden.The term "structure of the surface" here includes z. For example, a structure formed by a three-dimensional patterning of the surface (eg, by depressions formed in the surface), but also a structure formed by a roughness of the surface and / or different materials. For example, when sweeping the surface of a workpiece in the form of a perforated grid from a (in the laser light used) opaque material with the scanning laser beam, the perforated grid structure of the surface of the workpiece using a corresponding light-dark pattern of the transmitted scanning beam light determined become. Furthermore, z. Example, when sweeping a surface of a workpiece, which consists of different materials, each with known different reflection and absorption coefficients, the material structure of the surface using a corresponding gray scale pattern of the reflected and / or the transmitted scanning beam light are determined, wherein different Grayscale different reflection or transmission coefficients and thus different materials can be assigned. Furthermore, with the material remaining the same, a variation of the reflected and / or the transmitted scanning beam light occurring when passing over an edge (for example at the edge of a depression) can enable the edge position to be determined. The roughness of the surface can z. B. be detected by a reduced by an increased scattering proportion of the directionally reflected and / or transmitted scanning beam light.

Gemäß einer Ausführungsform der Strukturermittlungsvorrichtung bzw. der Laserbearbeitungsvorrichtung ist die Steuervorrichtung ferner derart eingerichtet, dass von ihr der Übergang zwischen zwei im Wesentlichen konstanten Helligkeitsniveaus in dem Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf als eine Strukturabgrenzung erkannt wird.According to an embodiment of the structure determination device or the laser processing device, the control device is further configured such that it detects the transition between two substantially constant brightness levels in the surface scan brightness curve as a structure boundary.

Der Begriff „Strukturabgrenzung” umfasst z. B. die Konturen der oben aufgeführten Strukturen bzw. Strukturübergänge. Zum Beispiel kann beim Überstreichen einer solchen Strukturabgrenzung zwischen Gebieten mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften, z. B. zwischen Gebieten unterschiedlicher Materialien und/oder unterschiedlicher Rauigkeiten, mit dem Scan-Laserstrahl die Position der Strukturabgrenzung anhand der aus diesen unterschiedlichen optischen Eigenschaften resultierenden unterschiedlichen (aber jeweils konstanten) Helligkeitsniveaus ermittelt werden, ohne dass die optischen Eigenschaften oder die Beschaffenheit der jeweiligen Gebiete im Einzelnen bekannt sein müssen.The term "structure delimitation" includes z. B. the contours of the structures listed above or structure transitions. For example, when sweeping such a structure boundary between regions having different optical properties, e.g. B. between areas of different materials and / or different roughness, with the scan laser beam, the position of the structure boundary on the basis of these different optical properties resulting different (but each constant) brightness levels are determined without the optical properties or the nature of the respective areas must be known in detail.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Strukturermittlungsvorrichtung bzw. der Laserbearbeitungsvorrichtung ist die Steuervorrichtung ferner derart eingerichtet, dass von ihr zum Ermitteln des Oberflächenscan-Helligkeitsverlaufs der Scan-Laserstrahl bidirektional über die Oberfläche des Werkstücks geführt wird.According to a further embodiment of the structure determination device or the laser processing device, the control device is further configured such that the scanning laser beam is guided bidirectionally over the surface of the workpiece for determining the surface scan brightness course.

Durch dieses bidirektionale Scannen kann z. B. ein Schleppfehler oder Verzögerungsfehler bei der Positionierung des Scan-Laserstrahls bei der Auswertung des Oberflächenscan-Helligkeitsverlaufs eliminiert werden.By this bidirectional scanning can z. As a lag error or delay error in the positioning of the scanning laser beam in the evaluation of the surface scan brightness curve can be eliminated.

Gemäß einer Ausführungsform der Laserbearbeitungsvorrichtung sind der Bearbeitungs-Laser und der Scan-Laser identisch. Zum Beispiel kann der Bearbeitungs-Laser gleichzeitig als Scan-Laser verwendet werden, wobei z. B. während des Scannens zum Ermitteln der Positionierung und/oder der Oberflächenstruktur des Werkstücks der Bearbeitungs-Laser mit einer geringeren Intensität, die z. B. unterhalb einer zum (strukturverändernden) Laserbearbeiten des Werkstücks erforderlichen Intensität (z. B. unterhalb des Materialabtrags-Schwellenwerts des zu bearbeitenden Werkstücks) liegt, betrieben werden kann als während des Laserbearbeitens des Werkstücks. Gemäß dieser Ausführung kann die Laserbearbeitungsvorrichtung also lediglich einen einzigen Laser, der sowohl Bearbeitungs-Laser als auch Scan-Laser ist, aufweisen. Bei dieser Ausführung können dann die Bearbeitungsstrahl-Führungseinheit und die Scanstrahl-Führungseinheit der Laserbearbeitungsvorrichtung ebenfalls identisch sein, d. h. es kann lediglich eine einzige Führungseinheit zum Führen eines Laserstrahls, der sowohl als Bearbeitungs-Laserstrahl als auch als Scan-Laserstrahl dient, vorgesehen sein. According to an embodiment of the laser processing apparatus, the processing laser and the scanning laser are identical. For example, the processing laser can be used simultaneously as a scanning laser, wherein z. B. during scanning to determine the positioning and / or the surface structure of the workpiece of the machining laser with a lower intensity, the z. B. below a (structurally changing) laser processing of the workpiece required intensity (eg, below the material removal threshold of the workpiece to be machined), can be operated as during the laser machining of the workpiece. Thus, according to this embodiment, the laser processing apparatus can have only a single laser, which is both a processing laser and a scanning laser. In this embodiment, the processing beam guiding unit and the scanning beam guiding unit of the laser processing apparatus may be identical, ie, only a single guiding unit may be provided for guiding a laser beam serving as both a machining laser beam and a scanning laser beam.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der jeweiligen Ermittlungsvorrichtung bzw. der Laserbearbeitungsvorrichtung ist der Lichtdetektor derart angeordnet, dass er sich auf einer Seite eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks befindet, die einer Scan-Laserstrahl-Einfallsseite des Werkstücks abgewandt ist, wobei der Lichtdetektor derart eingerichtet ist, dass von ihm die Helligkeitsänderung des Sekundärlichts in Form von transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht erfasst wird.According to another embodiment of the respective detection device or the laser processing device, the light detector is arranged such that it is located on one side of a workpiece received in the laser processing device, which faces away from a scanning laser beam incidence side of the workpiece, wherein the light detector is arranged such that it detects the change in brightness of the secondary light in the form of transmitted scanning laser beam light.

Gemäß dieser Ausführung kann z. B. von dem Werkstück transmittiertes Scan-Laserstrahl-Licht direkt von dem Lichtdetektor erfasst werden, ohne z. B. über zusätzliche Umlenkvorrichtungen, wie etwa Umlenkspiegel, geleitet zu werden.According to this embodiment, for. B. transmitted from the workpiece scan laser beam light can be detected directly from the light detector, without z. B. on additional deflection devices, such as deflecting mirror to be passed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der jeweiligen Ermittlungsvorrichtung bzw. der Laserbearbeitungsvorrichtung ist der Lichtdetektor derart angeordnet, dass er sich auf einer Scan-Laserstrahl-Einfallsseite eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks befindet, und ist derart eingerichtet, dass von ihm die Helligkeitsänderung des Sekundärlichts in Form von reflektiertem Scan-Laserstrahl-Licht erfasst wird.According to another embodiment of the respective detection device or the laser processing device, the light detector is arranged such that it is located on a scan laser beam incidence side of a recorded in the laser processing device workpiece, and is arranged such that the brightness change of the secondary light in the form of reflected scan laser beam light is detected.

Gemäß dieser Ausführung kann z. B. von dem Werkstück reflektiertes Scan-Laserstrahl-Licht direkt von dem Lichtdetektor erfasst werden, ohne z. B. über zusätzliche Umlenkvorrichtungen, wie etwa Umlenkspiegel, geleitet zu werden.According to this embodiment, for. B. reflected from the workpiece scan laser beam light can be detected directly from the light detector, without z. B. on additional deflection devices, such as deflecting mirror to be passed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der jeweiligen Ermittlungsvorrichtung bzw. der Laserbearbeitungsvorrichtung weist der Lichtdetektor auf: eine Lichtstreuplatte, die derart angeordnet ist, dass sie das Sekundärlicht empfangen kann, und derart ausgebildet ist, dass sie das Sekundärlicht diffus streuen kann; und einen oder mehrere Lichtsensoren, die derart angeordnet sind, dass sie die Intensität des von der Lichtstreuplatte empfangene Sekundärlichts erfassen können.According to another embodiment of the respective detection apparatus and the laser processing apparatus, the light detector comprises: a light diffusion plate arranged to receive the secondary light and configured to diffuse the secondary light diffusively; and one or more light sensors arranged to detect the intensity of the secondary light received by the light-scattering plate.

Diese Ausführung kann eine großflächige, ortsunabhängige Erfassung des von dem Scan-Laserlicht hervorgerufenen Sekundärlichts ermöglichen. Der Begriff „Lichtstreuplatte” umfasst hier z. B. eine Platte aus einem (bei der Wellenlänge des verwendeten Laserlichts) lichtdurchlässigen Material, wie etwa aus Glas oder aus einem Kunststoff (z. B. Plexiglas), mit einer ebenen und glatten Vorderseite zum Empfangen des Sekundärlichts, wobei die Rückseite der Platte mit einer Lichtstreuschicht ausgebildet ist. Somit kann das zu detektierende Sekundärlicht auf die Vorderseite der Platte auftreffen, an der Lichtstreuschicht diffus gestreut werden, und z. B. mittels wiederholter aufeinanderfolgender Totalreflexion (oder Reflexion) an der Vorderseite und (diffuser) Streuung an der Rückseite unabhängig vom Ort des Auftreffens auf die Platte gleichmäßig über die gesamte Fläche der Platte verteilt werden und z. B. durch am Außenumfang der Platte angeordnete Lichtsensoren, z. B. Photodioden, erfasst werden. Somit kann z. B. die Helligkeit des auf die Lichtstreuplatte auftreffenden Sekundärlichts im Wesentlichen unabhängig von der Anordnung des Lichtsensors oder der Lichtsensoren bezüglich der Platte erfasst werden.This embodiment can enable a large-area, location-independent detection of the secondary light caused by the scanning laser light. The term "light scattering plate" here includes z. B. a plate of a (at the wavelength of the laser light used) translucent material, such as glass or plastic (eg Plexiglas), with a flat and smooth front for receiving the secondary light, wherein the back of the plate with a light-scattering layer is formed. Thus, the secondary light to be detected can impinge on the front of the plate, are diffused at the light-scattering layer, and z. B. by repeated successive total reflection (or reflection) at the front and (diffuse) scattering at the back regardless of the place of impact on the plate evenly over the entire surface of the plate are distributed and z. B. by arranged on the outer circumference of the plate light sensors, z. B. photodiodes, are detected. Thus, z. B. the brightness of the incident on the light scattering plate secondary light are detected substantially independently of the arrangement of the light sensor or the light sensors with respect to the plate.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die jeweilige Ermittlungsvorrichtung bzw. die Laserbearbeitungsvorrichtung ferner auf: eine Referenzstruktur zum Kalibrieren der mittels der Steuervorrichtung und der Scanstrahl-Führungseinrichtung erzielten Positionierung des Scan-Laserstrahls; wobei die Steuervorrichtung ferner derart eingerichtet ist, dass von ihr mittels der Scanstrahl-Führungseinrichtung der Scan-Laserstrahl über die Referenzstruktur führbar ist; wobei der Lichtdetektor derart eingerichtet ist, dass von ihm eine Helligkeitsänderung eines Sekundärlichts in Form von an der Referenzstruktur reflektiertem und/oder durch die Referenzstruktur transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht, die beim Überstreichen der Referenzstruktur mit dem Scan-Laserstrahl erzeugt wird, sowie ein die Helligkeitsänderung umfassender Kalibrier-Helligkeitsverlauf erfassbar ist; und wobei die Steuervorrichtung ferner derart eingerichtet ist, dass von ihr mittels des Kalibrier-Helligkeitsverlaufs die mittels der Steuervorrichtung und der Scanstrahl-Führungseinrichtung erzielte Positionierung des Scan-Laserstrahls kalibrierbar ist.According to a further embodiment, the respective determining device or the laser processing device further comprises: a reference structure for calibrating the positioning of the scanning laser beam achieved by means of the control device and the scanning beam guiding device; wherein the control device is further arranged such that by means of the scanning beam guide means of the scanning laser beam can be guided via the reference structure; wherein the light detector is arranged such that from it a change in brightness of a secondary light in the form of reflected at the reference structure and / or transmitted through the reference structure scan laser beam light, which is generated when sweeping the reference structure with the scanning laser beam, as well as the Brightness change comprehensive calibration brightness curve is detected; and wherein the control device is further configured such that the position of the scanning laser beam achieved by means of the control device and the scanning beam guiding device can be calibrated by means of the calibration brightness curve.

Diese Ausführung kann ein Kalibrieren der Laserstrahl-Positionierung der Laserbearbeitungsvorrichtung bzw. des Laser-Koordinatensystems ermöglichen. Die Referenzstruktur kann z. B. als ein Lochgitter, das als Normal dient, ausgebildet sein. Zum Beispiel können von der Steuervorrichtung beim Abscannen der Referenzstruktur, die als Messnormal oder Positionierungs-Normal dienen kann, Abweichungen der Ist-Positionierung des Scan-Laserstrahls von einer angesteuerten Soll-Positionierung ermittelt werden, wobei die Steuervorrichtung derart eingerichtet sein kann, dass von ihr die ermittelten Abweichungen zur Korrektur der Positionierung des Scan-Laserstrahls und des Bearbeitungs-Laserstrahls verwendet werden, was z. B. durch eine entsprechende Transformation des Laser-Koordinatensystems realisiert werden kann. Auch gemäß dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein den Scan-Laserstrahl, z. B. zum Eliminieren eines Schleppfehlers, bidirektional über die Referenzstruktur zu führen. This embodiment may enable calibration of the laser beam positioning of the laser processing apparatus and the laser coordinate system, respectively. The reference structure may, for. B. as a perforated grid, which serves as a normal, be formed. For example, deviations of the actual positioning of the scanning laser beam from a controlled desired positioning can be determined by the control device during scanning of the reference structure, which can serve as a measurement standard or positioning normal, wherein the control device can be set up such that it can be used the determined deviations are used for correcting the positioning of the scanning laser beam and the machining laser beam, which is e.g. B. can be realized by a corresponding transformation of the laser coordinate system. Also according to this embodiment may be provided the scan laser beam, z. B. to eliminate a following error, bidirectionally over the reference structure.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen, z. B. anhand der Umsetzung der erfindungsgemäßen Prinzipien bei einer erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsvorrichtung, mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention will be described below with reference to exemplary embodiments, for. B. based on the implementation of the principles of the invention in a laser processing apparatus according to the invention, explained with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:

1 eine schematische Seitenansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 1 a schematic side view of a laser processing apparatus according to an embodiment of the invention,

2 eine schematische Draufsicht eines Lichtdetektors der in 1 gezeigten Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem zu bearbeitenden Werkstück darauf, 2 a schematic plan view of a light detector of in 1 shown laser processing apparatus with a workpiece to be machined thereon,

3 einen mit der in 1 gezeigten Laserbearbeitungsvorrichtung erfassten Kantenscan-Helligkeitsverlauf beim Überstreichen einer Außenumfangskante eines zu bearbeitenden Werkstücks mit einem Scan-Laserstrahl, 3 one with the in 1 shown laser scanning device detected Kantenscan brightness course when sweeping an outer peripheral edge of a workpiece to be machined with a scanning laser beam,

4 eine schematische Illustration zur Erläuterung einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, 4 a schematic illustration for explaining a laser processing apparatus according to another embodiment of the invention,

5 eine schematische Illustration zur Erläuterung der Verwendung eines Kalibrier-Helligkeitsverlaufs zum Kalibrieren einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 5 a schematic illustration for explaining the use of a calibration brightness curve for calibrating a laser processing apparatus according to an embodiment of the invention.

Gemäß den 1 und 2 weist eine Laserbearbeitungsvorrichtung 1 nach einer Ausführungsform einen Bearbeitungs-Laser 3 zum Erzeugen eines Bearbeitungs-Laserstrahls (kurz: Bearbeitungsstrahls) 5, einen Scan-Laser 7 zum Erzeugen eines Scan-Laserstrahls (kurz: Scanstrahls) 9, und eine Laserstrahl-Führungseinrichtung 11 in Form eines Scankopfs 11 auf. In der vorliegenden Ausführung dient der Scankopf 11 sowohl als Bearbeitungsstrahl-Führungseinrichtung als auch als Scanstrahl-Führungseinrichtung. Bei einem Scanvorgang – z. B. zum Ermitteln der Positionierung oder der Oberflächenstruktur eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 aufgenommenen Objekts – kann der Scan-Laser 7 (selektiv) aktiviert werden, wohingegen bei einem Bearbeitungsvorgang zum Laserbearbeiten eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 aufgenommenen Objekts der Bearbeitungs-Laser 3 (selektiv) aktiviert werden kann. Der Scanstrahl 9 wird – hier z. B. mittels eines ersten Umlenkspiegels 13 und eines zweiten, teildurchlässigen Spiegels 15 – derart geführt, dass er in einem gemeinsamen Strahlengang mit dem Bearbeitungsstrahl 5 (das heißt mit dem Strahlengang des Bearbeitungsstrahls 5 zusammenfallend) in den Scankopf 11 eintritt. Der Bearbeitungsstrahl 5 passiert den teildurchlässigen zweiten Umlenkspiegel 13 und tritt dann in den Scankopf 11 ein.According to the 1 and 2 has a laser processing device 1 according to one embodiment, a processing laser 3 for generating a machining laser beam (in short: machining beam) 5 , a scanning laser 7 for generating a scanning laser beam (in short: scanning beam) 9 , and a laser beam guiding device 11 in the form of a scan head 11 on. In the present embodiment, the scan head is used 11 both as a processing beam guiding device and as a scanning beam guiding device. During a scan - z. B. for determining the positioning or the surface structure of a in the laser processing apparatus 1 recorded object - may be the scanning laser 7 (Selective) are activated, whereas in a machining operation for laser machining in the laser processing apparatus 1 recorded object of the machining laser 3 (selectively) can be activated. The scanning beam 9 is - here z. B. by means of a first deflecting mirror 13 and a second, partially transmissive mirror 15 - Guided so that it in a common beam path with the processing beam 5 (ie with the beam path of the processing beam 5 coincident) in the scan head 11 entry. The processing beam 5 happens to the partially transmissive second deflection mirror 13 and then enters the scan head 11 one.

Der Scankopf 11 ist derart eingerichtet, dass von ihm der jeweils einfallende Laserstrahl 5, 9 in der xy-Ebene eines zugehörigen xyz-Laser-Koordinatensystems (siehe 1) seitlich geführt werden kann und z. B. der Fokus des jeweils einfallenden Laserstrahls 5, 9 in der z-Richtung des xyz-Laser-Koordinatensystems vertikal einstellbar sein kann. Da die Strahlengänge des Bearbeitungs-Laserstrahls 5 und des Scan-Laserstrahls 9 bei Eintritt in den Scankopf 11 identisch sind, erfolgt die Führung bzw. Positionierung der beiden Laserstrahlen 5, 9 mittels des Scankopfs 11 bezüglich ein und desselben Laser-Koordinatensystems. Für den Fall, dass der Scankopf 11 für den Bearbeitungsstrahl 5 und den Scanstrahl 9 unterschiedliche Ablenkeigenschaften aufweist, kann die Steuervorrichtung 25 ferner derart eingerichtet sein, dass diese unterschiedlichen Ablenkeigenschaften von ihr bei der Strahlpositionierung berücksichtigt und (mittels einer entsprechenden Ansteuerung des Scankopfs 11) kompensiert werden. Solche unterschiedlichen Ablenkeigenschaften können z. B. aufgrund unterschiedlicher Wellenlängen des Scanstrahl-Lichts und des Bearbeitungsstrahl-Lichts hervorgerufen werden.The scan head 11 is set up so that from each of the incident laser beam 5 . 9 in the xy plane of an associated xyz laser coordinate system (see 1 ) can be guided laterally and z. B. the focus of each incident laser beam 5 . 9 in the z-direction of the xyz laser coordinate system can be vertically adjustable. As the beam paths of the machining laser beam 5 and the scanning laser beam 9 when entering the scan head 11 are identical, the leadership or positioning of the two laser beams takes place 5 . 9 by means of the scan head 11 with respect to one and the same laser coordinate system. In the event that the scan head 11 for the processing beam 5 and the scanning beam 9 has different deflection characteristics, the control device 25 Furthermore, be set up such that these different deflection properties of her in the beam positioning taken into account and (by means of a corresponding control of the scan head 11 ) are compensated. Such different deflection properties can, for. B. caused due to different wavelengths of the scanning beam light and the processing beam light.

Das seitliche Ablenken des jeweiligen Laserstrahls 5, 9 in der x-Richtung und der y-Richtung des xyz-Laser-Koordinatensystems kann z. B. mittels eines Ablenksystems des Scankopfs 11 – hier vereinfachend veranschaulicht durch einen an einem Galvanometer-Antrieb (nicht dargestellt) schwenkbar angeordneten Ablenkspiegel 21 – realisiert werden, wohingegen das vertikale Fokussieren des Laserstrahls 5, 9 z. B. mittels einer Fokussieroptik des Scankopfs 11 – hier vereinfachend dargestellt als Fokussierlinse 23 – realisiert werden kann.The lateral deflection of the respective laser beam 5 . 9 in the x-direction and the y-direction of the xyz laser coordinate system, for. B. by means of a deflection of the scan head 11 - Simplified illustrated here by a on a galvanometer drive (not shown) pivotally mounted deflecting mirror 21 - be realized, whereas the vertical focusing of the laser beam 5 . 9 z. B. by means of a focusing optics of the scan head 11 - Simplified here as a focusing lens 23 - can be realized.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 weist ferner eine Steuervorrichtung 25 auf, die derart eingerichtet ist, dass von ihr der Bearbeitungs-Laser 3, der Scan-Laser 7 und der Scankopf 11 angesteuert werden können, so dass z. B. der Bearbeitungs-Laser 3 und der Scan-Laser 7 selektiv aktiviert werden können und der Bearbeitungsstrahl 5 bzw. der Scanstrahl 9 auf eine von der Steuervorrichtung 25 vorgegebene Position innerhalb des xyz-Laser-Koordinatensystems fokussiert werden kann. Im Folgenden wird unter der Position eines Laserstrahls 5, 9 die Fokusposition des jeweiligen Laserstrahls 5, 9 verstanden, insofern sich nicht aus dem Kontext etwas anderes ergibt. The laser processing device 1 further comprises a control device 25 which is set up so that from her the processing laser 3 , the scanning laser 7 and the scan head 11 can be controlled so that z. As the processing laser 3 and the scanning laser 7 can be selectively activated and the processing beam 5 or the scanning beam 9 to one of the control device 25 predetermined position within the xyz laser coordinate system can be focused. The following is under the position of a laser beam 5 . 9 the focus position of the respective laser beam 5 . 9 understood, insofar as not something else results from the context.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 kann ferner eine Werkstückaufnahmevorrichtung (nicht dargestellt) zum Aufnehmen bzw. Lagern eines mittels Laserbearbeitens zu bearbeitenden Werkstücks 27 aufweisen. Die Positionierung des Werkstücks 27 bezüglich des xyz-Laser-Koordinatensystems kann, z. B. vor einem Bearbeiten des Werkstücks 27 mittels des Bearbeitungsstrahls 5, mittels des Scanstrahls 9 wie folgt ermittelt werden.The laser processing device 1 Further, a workpiece holder (not shown) for storing a workpiece to be machined by laser machining 27 exhibit. The positioning of the workpiece 27 with respect to the xyz laser coordinate system can, for. B. before editing the workpiece 27 by means of the processing beam 5 , by means of the scanning beam 9 be determined as follows.

Die Steuervorrichtung 25 ist derart eingerichtet, dass von ihr der Scan-Laserstrahl 9 mittels des Scankopfs 11 dem xyz-Laser-Koordinatensystem zugeordnet (d. h. die Positionierung des Scanstrahls 9 erfolgt bezüglich des xyz-Laser-Koordinatensystems) an mindestens einer Position quer über die Außenumfangskante 29 des Werkstücks 27 geführt werden kann. Im vorliegenden Fall ist die Steuervorrichtung 25 als Beispiel derart eingerichtet, dass von ihr der Scanstrahl an drei unterschiedlichen, nicht kollinearen Positionen P1, P2, P3 (siehe 2) entlang einer jeweils zugehörigen Scanlinie S1, S2, S3 (in 2 als Doppelpfeile eingezeichnet) quer über die Außenumfangskante 29 des Werkstücks 27 geführt werden kann. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung 25 derart eingerichtet sein, dass ihr zunächst anhand von vorgegebenen Werkstückdaten, die z. B. die Form, die Abmessungen und eine Soll-Positionierung (bezüglich des xyz-Laser-Koordinatensystems) des zu bearbeitenden Werkstücks 27 enthalten können, ein zu erwartender Soll-Verlauf der Außenumfangskante 29 des Werkstücks 27 (dargestellt durch die gestrichelte Linie in 2) bezüglich des xyz-Laser-Koordinatensystems bekannt ist, wobei der Scan-Laserstrahl 9 zum Ermitteln der Ist-Positionierung und des tatsächlich vorliegenden Ist-Verlaufs der Außenumfangskante 29 von der Steuervorrichtung 25 anhand der Werkstückdaten, z. B. mit einer konstanten Geschwindigkeit, über die Außenumfangskante 29 geführt werden kann. Dabei kann der Scanstrahl 9 mittels der Steuervorrichtung 25, z. B. ebenfalls anhand der vorgegebenen Werkstückdaten, auf die Oberfläche 37 des Werkstücks 27 fokussiert werden. Jedoch kann auch vorgesehen sein, die Fokusposition unveränderlich auf einem voreingestellten Wert zu belassen.The control device 25 is set up so that from her the scanning laser beam 9 by means of the scan head 11 associated with the xyz laser coordinate system (ie, the positioning of the scan beam 9 with respect to the xyz laser coordinate system) at at least one position across the outer peripheral edge 29 of the workpiece 27 can be performed. In the present case, the control device 25 as an example arranged such that the scan beam at three different non-collinear positions P1, P2, P3 (see 2 ) along a respective associated scan line S1, S2, S3 (in 2 drawn as double arrows) across the outer peripheral edge 29 of the workpiece 27 can be performed. For example, the control device 25 be set up so that you first on the basis of predetermined workpiece data, the z. As the shape, dimensions and a target positioning (with respect to the xyz laser coordinate system) of the workpiece to be machined 27 may contain an expected target curve of the outer peripheral edge 29 of the workpiece 27 (represented by the dashed line in FIG 2 ) with respect to the xyz laser coordinate system, the scan laser beam 9 for determining the actual positioning and the actually present actual course of the outer peripheral edge 29 from the control device 25 based on the workpiece data, z. At a constant rate over the outer peripheral edge 29 can be performed. In doing so, the scanning beam 9 by means of the control device 25 , z. B. also based on the given workpiece data on the surface 37 of the workpiece 27 be focused. However, it may also be provided to leave the focus position invariably at a preset value.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 weist ferner einen Lichtdetektor 31 auf, wobei der Lichtdetektor 31 in der Ausführung nach den 1 und 2 eine Lichtstreuplatte 33, die im Wesentlichen parallel zu der xy-Ebene des xyz-Laser-Koordinatensystems angeordnet ist, und einen oder mehrere (hier: zwölf Stück, siehe 2) entlang des Außenumfangs der Lichtstreuplatte 33 angeordnete Lichtsensoren 35, hier Photodioden, aufweist. Die Lichtstreuplatte 33 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material, z. B. einem Glas (wie etwa Quarzglas) oder einem Kunststoff (wie etwa Plexiglas), und ist an ihrer dem Scankopf 11 abgewandten Rückseite mit einer Lichtstreuschicht 39 versehen. Die Lichtstreuschicht 39 kann z. B. in Form einer Lichtstreufolie, einer Lichtstreubeschichtung, oder einer Strukturierung (z. B. Aufrauung) der Rückseite der Lichtstreuplatte 33 ausgebildet sein. In der Konfiguration nach den 1 und 2 ist das Werkstück 27 direkt auf der Vorderseite der Lichtstreuplatte 33 gelagert. Es kann jedoch vorgesehen sein, das Werkstück 27 extern gelagert in einem Abstand von der Lichtstreuplatte 33 oberhalb derselben anzuordnen.The laser processing device 1 also has a light detector 31 on, with the light detector 31 in the execution after the 1 and 2 a light-scattering plate 33 which is arranged substantially parallel to the xy plane of the xyz laser coordinate system, and one or more (here: twelve pieces, see 2 ) along the outer periphery of the light-scattering plate 33 arranged light sensors 35 , here photodiodes, has. The light scattering plate 33 consists of a translucent material, eg. A glass (such as quartz glass) or a plastic (such as Plexiglas), and is at its scan head 11 opposite back with a light scattering layer 39 Mistake. The light-scattering layer 39 can z. B. in the form of a light scattering film, a light scattering coating, or structuring (eg., Roughening) of the back of the light scattering plate 33 be educated. In the configuration after the 1 and 2 is the workpiece 27 directly on the front of the light-scattering plate 33 stored. However, it can be provided, the workpiece 27 externally mounted at a distance from the light-scattering plate 33 to arrange above it.

Beim Überstreichen der Außenumfangskante 29 des Werkstücks 27 mit dem Scanstrahl 9 ändert sich das Transmissionsverhalten des als Primärlicht von dem Scankopf 11 her einfallenden Scanstrahls 9 und somit auch die Intensität des auf der Lichtstreuplatte 33 auftreffenden Sekundärlichts in Form des transmittierten Anteils des Scanstrahls 9. Wenn der Scanstrahl 9 auf der Oberfläche 37 des Werkstücks 27 auftrifft, wird z. B. zumindest ein Teil des Scanstrahl-Lichts von dem Werkstück 27 absorbiert und/oder reflektiert, so dass lediglich der um den reflektierten und/oder absorbierten Anteil verringerte Teil des Scanstrahl-Lichts transmittiert wird und auf der Lichtstreuplatte 33 auftrifft, wohingegen, wenn der Scanstrahl 9 über die Werkstückoberfläche 37 hinausläuft und an dem Werkstück 27 vorbei verläuft, das Scanstrahl-Licht ungeschwächt auf die Lichtstreuplatte 33 auftrifft, d. h. vollständig zu der Lichtstreuplatte 33 transmittiert wird.When sweeping the outer peripheral edge 29 of the workpiece 27 with the scanning beam 9 changes the transmission behavior of the primary light from the scan head 11 incoming scanning beam 9 and thus the intensity of the light scattering plate 33 incident secondary light in the form of the transmitted portion of the scanning beam 9 , When the scanning beam 9 on the surface 37 of the workpiece 27 impinges, z. For example, at least part of the scanning beam light from the workpiece 27 absorbs and / or reflects so that only the portion of the scanning beam light reduced by the reflected and / or absorbed portion is transmitted and on the light-scattering plate 33 hits, whereas when the scanning beam 9 over the workpiece surface 37 out and on the workpiece 27 passes, the scanning beam light unattenuated on the light scattering plate 33 impinges, ie completely to the light-scattering plate 33 is transmitted.

Die Intensität des auf der Lichtstreuplatte 33 auftreffenden, transmittierten Scan-Laserstrahl-Lichts kann mittels der Photodioden 35 des Lichtdetektors 31 erfasst werden. Somit können mittels des Lichtdetektors 31 eine Helligkeitsänderung des transmittierten Anteils des Scan-Laserstrahl-Lichts, die durch das Überstreichen der Außenumfangskante 29 des Werkstücks 27 durch den Scan-Laserstrahl 9 hervorgerufen wird, und ein zugehöriger Helligkeitsverlauf beim Überstreichen der Außenumfangskante 29 (kurz: Kantenscan-Helligkeitsverlauf) erfasst werden, wobei der Lichtdetektor 31 z. B. zunächst einen Helligkeits-Zeit-Verlauf erfassen kann.The intensity of the light scattering plate 33 incident, transmitted scanning laser beam light can by means of the photodiodes 35 of the light detector 31 be recorded. Thus, by means of the light detector 31 a change in brightness of the transmitted portion of the scanning laser beam light caused by the sweeping of the outer peripheral edge 29 of the workpiece 27 through the scanning laser beam 9 is caused, and an associated brightness curve when sweeping the outer peripheral edge 29 (in short: edge scan brightness curve) are detected, wherein the light detector 31 z. B. can first capture a brightness-time history.

Die Steuervorrichtung 25 ist mit dem Lichtdetektor 31 verbunden und derart eingerichtet, dass von ihr aus den Kantenscan-Helligkeitsverläufen für das Überstreichen der drei unterschiedlichen, nicht kollinearen Positionen P1, P2, P3 an der Außenumfangskante 29 des Werkstücks 27 mit dem Scanstrahl 9 die Positionierung des Werkstücks 27 in der xy-Ebene des xyz-Laser-Koordinatensystems ermittelt werden kann. The control device 25 is with the light detector 31 connected and arranged such that from there the Kantenscan brightness gradients for the sweeping of the three different, non-collinear positions P1, P2, P3 at the outer peripheral edge 29 of the workpiece 27 with the scanning beam 9 the positioning of the workpiece 27 can be determined in the xy plane of the xyz laser coordinate system.

3 zeigt als Beispiel einen Kantenscan-Helligkeitsverlauf 41 beim Scannen des Scanstrahls 9 entlang der in x-Richtung verlaufenden Scanlinie S1, wobei die horizontale Achse die Zeit bzw. die angesteuerte Soll-Position x des Scanstrahls 9 auf der Scanlinie S1 angibt, und wobei auf der vertikalen Achse die Helligkeit (Intensität I) des transmittierten Scan-Laserstrahl-Lichts aufgetragen ist, das von dem Lichtdetektor 31 zu der betreffenden Zeit bzw. bei der betreffenden Positionierung des Scanstrahls 9 erfasst wird. Die Zuordnung einer jeweiligen Zeit zu einer entsprechenden Positionierung des Scanstrahls 9 auf der Scanlinie kann z. B. von der Steuervorrichtung 25 erfolgen. 3 shows as an example a Kantenscan brightness curve 41 when scanning the scanning beam 9 along the x-direction scan line S1, wherein the horizontal axis of the time or the controlled target position x of the scanning beam 9 on the scan line S1, and on the vertical axis, the brightness (intensity I) of the transmitted scanning laser beam light is applied, that of the light detector 31 at that time or at the respective positioning of the scanning beam 9 is detected. The assignment of a respective time to a corresponding positioning of the scanning beam 9 on the scan line can z. B. from the control device 25 respectively.

Wenn der Scanstrahl 9 von einer Position neben dem Werkstück 27 (linke Seite in 3) über die Außenumfangskante 29 zu einer Position auf dem Werkstück 27 (rechte Seite in 3) verfahren wird, sinkt die Intensität I des zu der Lichtstreuplatte 33 transmittierten Anteils des Scanstrahl-Lichts von einem höheren Wert I1 auf einen niedrigeren Wert I2, was in 3 durch den durchgezogenen Helligkeitsverlauf 41 dargestellt ist (wobei die Bewegungsrichtung des Scanstrahls 9 durch den nach rechts zeigenden Pfeil angegeben ist).When the scanning beam 9 from a position next to the workpiece 27 (left side in 3 ) over the outer peripheral edge 29 to a position on the workpiece 27 (right side in 3 ) is moved, the intensity I decreases to the light scattering plate 33 transmitted portion of the scanning beam light from a higher value I1 to a lower value I2, which in 3 through the solid brightness curve 41 is shown (wherein the direction of movement of the scanning beam 9 indicated by the arrow pointing to the right).

Die Steuervorrichtung 25 kann derart eingerichtet sein, dass von ihr die jeweilige Position der Außenumfangskante 29 in der xy-Ebene des xyz-Laser-Koordinatensystems anhand der Position des Helligkeitsabfalls ermittelt wird. Zum Beispiel bleibt die Intensität des transmittierten Lichts auf einem im Wesentlichen konstanten Helligkeitsniveau der Intensität I1, solange sich der Scanstrahl 9 neben dem Werkstück 27 befindet, und bewegt sich auf einem im Wesentlichen konstanten Helligkeitsniveau der Intensität I2, solange sich der Scanstrahl 9 auf dem Werkstück befindet. Die Steuervorrichtung 25 kann z. B. derart eingerichtet sein, dass von ihr die Position der Außenumfangskante 29 anhand des Übergangs zwischen diesen zwei im Wesentlichen konstanten Helligkeitsniveaus I1 und I2 ermittelt wird. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung 25 derart eingerichtet sein, dass von ihr die Position mit der größten Flankensteilheit in dem Kantenscan-Helligkeitsverlauf 41 als Position der Außenumfangskante 29 ermittelt wird, oder dass von ihr die Position der Außenumfangskante 29 anhand des Über- oder Unterschreitens eines vorgegebenen Helligkeits-Schwellenwertes ermittelt wird.The control device 25 may be arranged such that from it the respective position of the outer peripheral edge 29 in the xy plane of the xyz laser coordinate system is determined by the position of the brightness decrease. For example, the intensity of the transmitted light remains at a substantially constant brightness level of intensity I1 as long as the scan beam 9 next to the workpiece 27 is located, and moves at a substantially constant intensity level of intensity I2 as long as the scan beam 9 located on the workpiece. The control device 25 can z. B. be set up so that from her the position of the outer peripheral edge 29 is determined by the transition between these two substantially constant brightness levels I1 and I2. For example, the control device 25 be set up so that from it the position with the largest edge steepness in the edge scan brightness curve 41 as the position of the outer peripheral edge 29 is determined, or that of her the position of the outer peripheral edge 29 is determined by exceeding or falling below a predetermined brightness threshold.

Die Strahlführung der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 kann einen Verzögerungs- oder Schleppfehler aufweisen, wobei sich die zu einem Zeitpunkt von der Steuervorrichtung 25 angesteuerte Soll-Position des Scanstrahls 9 (oder des Bearbeitungsstrahls 5) von der zu diesem Zeitpunkt tatsächlich vorliegenden Ist-Position des Laserstrahls 5, 9 unterscheidet, wobei die Ist-Position üblicherweise der Soll-Position hinterherläuft. Der Einfluss dieses Schleppfehlers auf die Ermittlung der Position der Außenumfangskante 29 aus einem Kantenscan-Helligkeitsverlauf kann eliminiert werden, indem der Scan-Laserstrahl 5 jeweils in beide Querrichtungen verlaufend über die Außenumfangskante 29 geführt wird und die zugehörigen Kantenscan-Helligkeitsverläufe ausgewertet werden. Dazu kann die Steuervorrichtung 25 z. B. derart eingerichtet sein, dass von ihr der Scan-Laserstrahl 9 an den drei Positionen P1, P2, P3 jeweils in beide Querrichtungen verlaufend quer über die Außenumfangskante 29 des Werkstücks 27 geführt wird (veranschaulicht durch die Doppelpfeile S1, S2, S3 in 2).The beam guidance of the laser processing device 1 may have a delay or tracking error, which at a time by the control device 25 controlled target position of the scanning beam 9 (or the processing beam 5 ) of the actually present at this time actual position of the laser beam 5 . 9 differs, the actual position usually runs behind the desired position. The influence of this following error on the determination of the position of the outer peripheral edge 29 from a Kantenscan brightness curve can be eliminated by the scan laser beam 5 extending in both transverse directions over the outer peripheral edge 29 is performed and the associated Kantenscan brightness gradients are evaluated. For this purpose, the control device 25 z. B. be set up so that from her the scanning laser beam 9 at the three positions P1, P2, P3 respectively in both transverse directions extending transversely across the outer peripheral edge 29 of the workpiece 27 is guided (illustrated by the double arrows S1, S2, S3 in 2 ).

Bei Vorliegen eines Schleppfehlers macht sich dieser z. B. dadurch bemerkbar, dass die für die beiden Bewegungsrichtungen erfassten Kantenscan-Helligkeitsverläufe gegeneinander verschoben sind. Die gestrichelte Linie 42 in 3 veranschaulicht als Beispiel einen Kantenscan-Helligkeitsverlauf 42 für das Verfahren des Scanstrahls 9 entlang der Scanlinie S1 von einer Position auf dem Werkstück 27 zu einer Position neben dem Werkstück 27 bei Vorliegen eines Schleppfehlers (wobei die Bewegungsrichtung des Scanstrahls 9 durch den nach links zeigenden Pfeil angegeben ist). Zum Eliminieren des Schleppfehlers kann die Steuervorrichtung 25 z. B. derart eingerichtet sein, dass von ihr die für die beiden Bewegungsrichtungen des Scanstrahls 9 erfassten Kantenscan-Helligkeitsverläufe 41, 42 gemittelt werden und die Position der Außenumfangskante 29 aus dem resultierenden, gemittelten Kantenscan-Helligkeitsverlauf auf eine der oben beschriebenen Arten ermittelt wird.In the presence of a following error makes this z. B. thereby noticeable that the detected for the two directions of motion Kantenscan brightness gradients are shifted from each other. The dashed line 42 in 3 illustrates, as an example, an edge scan brightness curve 42 for the method of the scanning beam 9 along the scan line S1 from a position on the workpiece 27 to a position next to the workpiece 27 in the presence of a following error (the direction of movement of the scanning beam 9 indicated by the arrow pointing to the left). To eliminate the following error, the control device 25 z. B. be set up so that from her for the two directions of movement of the scanning beam 9 acquired edge scan brightness gradients 41 . 42 be averaged and the position of the outer peripheral edge 29 is determined from the resulting averaged edge scan brightness curve in one of the ways described above.

Indem der Scanstrahl 9 an den drei nicht kollinearen Positionen P1, P2, P3 über die Außenumfangskante 29 des Werkstücks geführt wird, z. B. entlang der in 2 gezeigten Scanlinien S1, S2, und S3, und aus den zugehörigen Kantenscan-Helligkeitsverläufen die jeweilige Positionierung der Außenumfangskante 29 ermittelt wird, kann von der Steuervorrichtung 25 (z. B. unter Verwendung der vorgegebenen Werkstückdaten) die Positionierung des Werkstücks 27 in der xy-Ebene des xyz-Laserkoordinatensystems ermittelt werden. Zum Beispiel kann durch Überstreichen der in x-Richtung verlaufenden Scanlinie S1 mit dem Scanstrahl 9 die x-Positionierung der Position P1 der Außenkante 29 ermittelt werden, und durch Überstreichen der beiden in y-Richtung verlaufenden Scanlinien S2, S3 können die y-Positionierungen der Positionen P2, P3 ermittelt werden, so dass (z. B. unter Verwendung der in den vorgegebenen Werkstückdaten enthaltenen Formen und Abmessungen des Werkstücks 27) die Positionierung des Werkstücks 27 in der xy-Ebene ermittelt werden kann. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung 25 derart eingerichtet sein, dass von ihr eine Verschiebung (ein Versatz bzw. Offset) und eine Rotation der Ist-Positionierung des Werkstücks 27 bezüglich einer vorgegebenen Soll-Positionierung (veranschaulicht durch die gestrichelte Linie in 2) ermittelt werden können.By the scanning beam 9 at the three non-collinear positions P1, P2, P3 over the outer peripheral edge 29 of the workpiece is guided, for. Along the in 2 shown scanning lines S1, S2, and S3, and from the associated Kantenscan brightness gradients, the respective positioning of the outer peripheral edge 29 is determined by the control device 25 (eg, using the given workpiece data) the positioning of the workpiece 27 in the xy plane of the xyz laser coordinate system. For example, by sweeping the x-direction scan line S1 with the scan beam 9 the x- Positioning the position P1 of the outer edge 29 can be determined, and by sweeping the two y-direction scan lines S2, S3, the y-positions of the positions P2, P3 can be determined, such that (for example, using the shapes and dimensions of the workpiece contained in the given workpiece data 27 ) the positioning of the workpiece 27 can be determined in the xy plane. For example, the control device 25 be set up so that from her a shift (an offset) and a rotation of the actual positioning of the workpiece 27 with respect to a predetermined target positioning (illustrated by the dashed line in FIG 2 ) can be determined.

In der oben beschriebenen Konfiguration ist die Steuervorrichtung 25 derart eingerichtet, dass von ihr der Scanstrahl 9 an drei unterschiedlichen, nicht kollinearen Positionen P1, P2, P3 über die Außenumfangskante 29 des Werkstücks 27 geführt wird und somit z. B. ein Versatz und eine Rotation der Ist-Positionierung des Werkstücks 27 bezüglich einer Soll-Positionierung ermittelt werden können. Es kann jedoch z. B. vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung 25 derart eingerichtet ist, dass von ihr der Scanstrahl 9 lediglich an einer einzigen Position über die Außenumfangskante 29 des Werkstücks 27 geführt wird und somit z. B. lediglich ein Versatz des Werkstücks 27 bezüglich einer entsprechenden Richtung ermittelt werden kann, oder dass von ihr der Scanstrahl 9 an zwei Positionen über die Außenumfangskante 29 geführt wird und somit z. B. lediglich eine Rotation des Werkstücks oder ein Versatz des Werkstücks bezüglich zweier entsprechender Richtungen ermittelt werden kann. Ferner kann die Steuervorrichtung 25 derart eingerichtet sein, dass von ihr der Scanstrahl 9 an mehr als drei (nicht notwendigerweise nicht kollinearen) Positionen über die Außenumfangskante 29 geführt wird, z. B. um die Positionierung des Werkstücks 27 mit höherer Genauigkeit zu ermitteln.In the above-described configuration, the control device is 25 set up so that from her the scanning beam 9 at three different, non-collinear positions P1, P2, P3 over the outer peripheral edge 29 of the workpiece 27 is performed and thus z. B. an offset and a rotation of the actual positioning of the workpiece 27 can be determined with respect to a desired positioning. It can, however, z. B. be provided that the control device 25 is set up so that from her the scanning beam 9 only at a single position over the outer peripheral edge 29 of the workpiece 27 is performed and thus z. B. only an offset of the workpiece 27 can be determined with respect to a corresponding direction, or that of the scan beam 9 at two positions over the outer peripheral edge 29 is performed and thus z. B. only one rotation of the workpiece or an offset of the workpiece with respect to two corresponding directions can be determined. Furthermore, the control device 25 be set up so that from her the scanning beam 9 at more than three (not necessarily non-collinear) positions over the outer peripheral edge 29 is performed, for. B. to the positioning of the workpiece 27 to determine with higher accuracy.

Die während des Scanvorgangs mittels des Scanstrahls 9 ermittelte Positionierung des Werkstücks 27 kann z. B. verwendet werden, um während eines folgenden Bearbeitungsvorgangs die Strahlführung des Bearbeitungs-Laserstrahls 5 zu korrigieren. Dazu kann die Steuervorrichtung 25 z. B. derart eingerichtet sein, dass von ihr der Bearbeitungs-Laserstrahl 5 unter Verwendung der ermittelten Positionierung des Werkstücks 27 (bzw. der ermittelten Abweichung der Ist-Position des Werkstücks 27 von der Soll-Position) über das Werkstück 27 geführt wird.The during scanning by means of the scanning beam 9 determined positioning of the workpiece 27 can z. B. be used to during a subsequent machining operation, the beam guidance of the machining laser beam 5 to correct. For this purpose, the control device 25 z. B. be set up so that from her the machining laser beam 5 using the determined positioning of the workpiece 27 (or the determined deviation of the actual position of the workpiece 27 from the desired position) over the workpiece 27 to be led.

Zum Beispiel kann die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 zum Laserbearbeiten, z. B. zum Laserstrukturieren, von Halbleiter-Wafern vorgesehen sein. In diesem Fall kann das Werkstück 27 z. B. ein Halbleiter-Wafer sein, wobei zunächst bei einem Scanvorgang mittels des Scanstrahls 9 die Positionierung des Wafers ermittelt werden kann und danach bei einem Bearbeitungsvorgang mittels des Bearbeitungsstrahls 5 ein präzises Laserbearbeiten des Wafers erfolgen kann, wobei z. B. aufgrund der präzisen Bestimmung der Position des Wafers in dem xyz-Laser-Koordinatensystem eine größtmögliche Materialausnutzung des Wafers erfolgen kann.For example, the laser processing apparatus 1 for laser processing, z. B. for laser structuring, may be provided by semiconductor wafers. In this case, the workpiece can 27 z. B. be a semiconductor wafer, wherein initially in a scan by means of the scanning beam 9 the positioning of the wafer can be determined and then during a machining operation by means of the machining beam 5 a precise laser processing of the wafer can take place, wherein z. B. due to the precise determination of the position of the wafer in the xyz laser coordinate system, a maximum material utilization of the wafer can be done.

Indem, z. B. direkt vor einem Bearbeitungsvorgang, die Positionierung des Werkstücks 27 bezüglich des xyz-Laser-Koordinatensystems ermittelt werden kann, braucht das Werkstück 27 nicht vorab präzise positioniert werden. Der Einfluss von Fehlern und Drifteffekten (d. h. der zeitlichen Variation solcher Fehler) der Komponenten der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 – z. B. des mechanischen Aufbaus (z. B. mechanische Zuführungen), der Laser 3, 7, des Scankopfs 11 oder sonstiger strahlführender Komponenten – auf die Positioniergenauigkeit des Laserstrahls 5, 9 kann eliminiert oder zumindest reduziert werden, da diese Fehler und Drifteffekte bei der Bestimmung der Position des Werkstücks 27 bezüglich des xyz-Laser-Koordinatensystems komplett erfasst und kompensiert werden können.By, for. B. directly before a machining operation, the positioning of the workpiece 27 with respect to the xyz laser coordinate system, the workpiece needs 27 not be precisely positioned in advance. The influence of errors and drift effects (ie the temporal variation of such errors) of the components of the laser processing device 1 - z. As the mechanical structure (eg., Mechanical feeders), the laser 3 . 7 , the scan head 11 or other beam-guiding components - on the positioning accuracy of the laser beam 5 . 9 can be eliminated or at least reduced because these errors and drift effects in determining the position of the workpiece 27 can be completely detected and compensated with respect to the xyz laser coordinate system.

Da sowohl der Scanstrahl 5 als auch der Bearbeitungsstrahl 9 mittels des Scankopfs 11 geführt und fokussiert werden können, kann das Ermitteln der Positionierung des Werkstücks 27 bezüglich des xyz-Laser-Koordinatensystems mit ähnlicher Genauigkeit erfolgen wie die Positionierung des Bearbeitungsstrahls 9 während des Laserbearbeitens, wobei die Genauigkeit z. B. von der Fokusgröße (d. h. den Durchmesser des Laserstrahls 5, 9 an der Fokusposition) abhängt, z. B. bei kleinen Fokusgrößen hohe Genauigkeiten erzielbar sind. Dabei kann z. B. die Messgenauigkeit beim Ermitteln der Positionierung des Werkstücks 27 durch Verwenden geeigneter Algorithmen bei der Auswertung der Helligkeitsverläufe unterhalb der Fokusgröße des Scanstrahls 9 liegen.Because both the scanning beam 5 as well as the processing beam 9 by means of the scan head 11 can be guided and focused, can determine the positioning of the workpiece 27 with respect to the xyz laser coordinate system with similar accuracy as the positioning of the machining beam 9 during the laser processing, the accuracy z. B. from the focus size (ie, the diameter of the laser beam 5 . 9 at the focus position), z. B. high accuracy can be achieved with small focus sizes. It can be z. B. the measurement accuracy in determining the positioning of the workpiece 27 by using suitable algorithms in the evaluation of the brightness profiles below the focus size of the scanning beam 9 lie.

In der Ausführung gemäß 1 sind sowohl ein Bearbeitungs-Laser 3 als auch ein Scan-Laser 5 vorgesehen. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass der Bearbeitungs-Laser 3 gleichzeitig als Scan-Laser 7 dient, wobei dann lediglich ein einziger Laser vorgesehen sein kann und die Umlenkspiegel 13, 15 entbehrlich sein können. In diesem Fall kann z. B. die Steuervorrichtung 25 derart eingerichtet sein, dass von ihr die Intensität des von dem Bearbeitungs-Laser 3 erzeugten Laserstrahls geregelt werden kann, wobei die Intensität während eines Scanvorgangs (z. B. zum Ermitteln der Positionierung eines Werkstücks) auf oder unter einen vorgegebenen Schwellenwert gesenkt werden kann, wobei der Schwellenwert z. B. so gewählt sein kann, dass die Laserstrahl-Intensität unterhalb einer zum strukturverändernden Modifizieren des Werkstück-Materials nötigen Intensität liegt (z. B. unterhalb eines Materialabtrags-Schwellenwerts oder unterhalb eines Schmelz-Schwellenwerts des zu bearbeitenden Werkstücks liegt), und wobei die Intensität während eines Bearbeitungsvorgangs zum Laserbearbeiten des Werkstücks auf einen dafür geeigneten Wert erhöht werden kann.In the execution according to 1 are both a machining laser 3 as well as a scan laser 5 intended. However, it may be provided that the machining laser 3 simultaneously as a scanning laser 7 serves, in which case only a single laser can be provided and the deflection mirror 13 . 15 can be dispensable. In this case, z. B. the control device 25 be set up so that from it the intensity of the processing laser 3 can be controlled, wherein the intensity during a scan (eg., To determine the positioning of a workpiece) can be lowered to or below a predetermined threshold, wherein the threshold z. B. can be chosen so that the laser beam intensity is below a necessary for structurally modifying the workpiece material intensity (eg., Below a Material removal threshold or below a melt threshold of the workpiece to be machined), and wherein the intensity during a machining operation for laser machining the workpiece can be increased to a value suitable therefor.

Der Lichtdetektor 31 befindet sich auf einer dem Scankopf 11 abgewandten Seite des Werkstücks 27, also auf einer Seite des Werkstücks 27, die der Scan-Laserstrahl-Einfallsseite des Werkstücks 27 (d. h. der Oberfläche 37 des Werkstücks 27) abgewandt ist, und ist derart eingerichtet, dass von ihm die Helligkeit bzw. die Helligkeitsänderung von Sekundärlicht in Form von (durch das Werkstück 27 hindurch oder an diesem vorbei verlaufend) transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht erfasst wird.The light detector 31 is located on a scan head 11 opposite side of the workpiece 27 that is on one side of the workpiece 27 , which is the scanning laser beam incidence side of the workpiece 27 (ie the surface 37 of the workpiece 27 ) is turned away, and is arranged such that the brightness or the change in brightness of secondary light in the form of (through the workpiece 27 passing through or past this) transmitted scan laser beam light is detected.

Es kann jedoch vorgesehen sein, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 alternativ und/oder zusätzlich einen Lichtdetektor aufweist, der mit der Steuervorrichtung 25 verbunden ist und derart angeordnet und eingerichtet ist, dass von ihm eine Helligkeitsänderung in Form von reflektiertem Scan-Laserstrahl-Licht, die durch das Überstreichen der Außenumfangskante 29 des Werkstücks 27 durch den Scanstrahl 9 hervorgerufen wird, sowie ein zugehöriger Kantenscan-Helligkeitsverlauf erfassbar ist.However, it may be provided that the laser processing device 1 alternatively and / or additionally comprises a light detector connected to the control device 25 is connected and arranged and arranged such that a change in brightness in the form of reflected scan laser beam light by the sweeping of the outer peripheral edge 29 of the workpiece 27 through the scanning beam 9 is caused, and an associated Kantenscan brightness curve is detected.

Als ein Beispiel zeigt 1 einen auf Höhe der Fokussierlinse 23 angeordneten, flächigen Reflexionslichtdetektor 43, wobei der Reflexionslichtdetektor 43 z.B. eine um den Scankopf 11 bzw. um die Fokussierlinse 23 herum angeordnete, im Wesentlichen zu der xy-Ebene des xyz-Laser-Koordinatensystems parallele Lichtstreuplatte (nicht dargestellt) und einen oder mehrere an dem Außenumfang der Lichtstreuplatte angeordnete Lichtsensoren (nicht dargestellt), z. B. Photodioden, aufweisen kann. Der Reflexionslichtdetektor 43 ist derart angeordnet, dass er sich auf der dem Scankopf 11 zugewandten Seite des Werkstücks 27, d. h. auf der Scan-Laserstrahl-Einfallsseite des Werkstücks 27, befindet und ist derart eingerichtet, dass von ihm die Helligkeit bzw. Helligkeitsänderung von Sekundärlicht in Form von (an dem Werkstück 27 oder an einer Umgebung des Werkstücks 27, wie etwa einer Werkstückaufnahmevorrichtung) reflektiertem Scan-Laserstrahl-Licht erfasst werden kann.As an example shows 1 one at the level of the focusing lens 23 arranged, surface reflection light detector 43 , wherein the reflection light detector 43 eg one around the scan head 11 or to the focusing lens 23 arranged around, parallel to the xy plane of the xyz laser coordinate system parallel light scattering plate (not shown) and one or more arranged on the outer periphery of the light scattering plate light sensors (not shown), for. B. photodiodes, may have. The reflection light detector 43 is arranged so that it is on the scan head 11 facing side of the workpiece 27 ie on the scan laser beam incidence side of the workpiece 27 , is and is arranged such that the brightness or change in brightness of secondary light in the form of (on the workpiece 27 or at an environment of the workpiece 27 , such as a workpiece holder) reflected scan laser beam light can be detected.

Beim Überstreichen der Außenumfangskante 29 des Werkstücks 27 mit dem Scanstrahl 9 ändert sich das Reflexionsverhalten des als Primärlicht auf die Werkstückoberfläche 37 auftreffenden Scanstrahls 9 und somit auch die Intensität des auf dem Reflexionslichtdetektor 43 auftreffenden Sekundärlichts in Form des reflektierten Anteils des Scanstrahls 9. Somit können mittels des Reflexionslichtdetektors 43 eine Helligkeitsänderung des reflektierten Anteils des Scan-Laserstrahl-Lichts beim Überstreichen der Außenumfangskante 29 mit dem Scanstrahl 9 und ein zugehöriger Kantenscan-Helligkeitsverlauf erfasst werden.When sweeping the outer peripheral edge 29 of the workpiece 27 with the scanning beam 9 changes the reflection behavior of the primary light on the workpiece surface 37 impinging scan beam 9 and thus also the intensity of the on the reflection light detector 43 incident secondary light in the form of the reflected portion of the scanning beam 9 , Thus, by means of the reflection light detector 43 a change in brightness of the reflected portion of the scanning laser beam light when sweeping the outer peripheral edge 29 with the scanning beam 9 and an associated edge scan brightness trace are detected.

Die Lichtdetektoren 31, 43 sind als flächige Lichtdetektoren mit einer Lichtstreuplatte und einem oder mehreren an dem Außenumfang der Lichtstreuplatte angeordnete Lichtsensoren, hier Photodioden, vorgesehen. Es kann jedoch vorgesehen sein, jeweils einen oder mehrere Lichtsensoren an der Vorder- und/oder Rückseite der Lichtstreuplatte anzuordnen. Als Lichtsensoren können z. B. Photodioden, Photowiderstände, CCD-Sensoren oder beliebige andere Lichtsensoren verwendet werden. Des Weiteren können alternativ und/oder zusätzlich zu einem flächigen Lichtdetektor mit einer Lichtstreuplatte z. B. mehrere Lichtdetektoren mit einer kleineren Detektionsfläche vorgesehen sein, die z. B. jeweils in einem für die Positionsbestimmung eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 aufgenommenen Objekts wesentlichen Scanbereich des Laserstrahls 5, 9 angeordnet sind. Ferner kann z. B. vorgesehen sein, das an verschiedenen Positionen in Transmission und/oder Reflexion auftretende Sekundärlicht mittels lichtleitender Komponenten, z. B. Glasfasern, zu einem einzigen Lichtsensor zu leiten und somit zentral zu erfassen.The light detectors 31 . 43 are provided as flat light detectors with a light scattering plate and one or more arranged on the outer periphery of the light scattering plate light sensors, here photodiodes. However, it can be provided in each case to arrange one or more light sensors on the front and / or rear side of the light-scattering plate. As light sensors z. As photodiodes, photoresistors, CCD sensors or any other light sensors can be used. Furthermore, as an alternative and / or in addition to a flat light detector with a light scattering plate z. B. may be provided with a smaller detection area, a plurality of light detectors z. B. each in a position for determining a in the laser processing apparatus 1 recorded object essential scan area of the laser beam 5 . 9 are arranged. Furthermore, z. B. be provided, occurring at different positions in transmission and / or reflection secondary light by means of light-conducting components, eg. As glass fibers, to direct to a single light sensor and thus to capture centrally.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 25 alternativ und/oder zusätzlich derart eingerichtet, dass von ihr der Scan-Laserstrahl 9 mittels des Scankopfs 11 dem xyz-Laser-Koordinatensystem zugeordnet über die Oberfläche 37 des Werkstücks 27 geführt werden kann. Zum Beispiel kann der Fokus des Scanstrahls 9 mittels der Steuervorrichtung 25 in Form eines Zeilenrasters, z. B. mit einer konstanten Geschwindigkeit, über die Werkstückoberfläche 37 geführt werden. Dabei kann beim Überstreichen der Oberfläche 37 mit dem Scanstrahl 9 z. B. von dem Lichtdetektor 31 eine Helligkeitsänderung von Sekundärlicht in Form von durch das Werkstück 27 transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht und/oder z. B. von dem Reflexionslichtdetektor 43 eine Helligkeitsänderung von Sekundärlicht in Form von an dem Werkstück 27 reflektiertem Scan-Laserstrahl-Licht erfasst werden, wobei der jeweils zugehörige Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf ebenfalls erfasst werden kann. Die Steuervorrichtung 25 kann ferner derart eingerichtet sein, dass von ihr aus einem solchen Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf die Struktur der Werkstückoberfläche 37 ermittelt werden kann.According to a further embodiment, the control device 25 alternatively and / or additionally set up in such a way that from it the scanning laser beam 9 by means of the scan head 11 assigned to the xyz laser coordinate system over the surface 37 of the workpiece 27 can be performed. For example, the focus of the scanning beam 9 by means of the control device 25 in the form of a line screen, z. At a constant speed over the workpiece surface 37 be guided. It can while painting the surface 37 with the scanning beam 9 z. B. from the light detector 31 a brightness change of secondary light in the form of through the workpiece 27 transmitted scanning laser beam light and / or z. B. of the reflection light detector 43 a brightness change of secondary light in the form of on the workpiece 27 reflected scan laser beam light are detected, wherein the respective associated surface scan brightness curve can also be detected. The control device 25 Furthermore, it can be set up such that the structure of the workpiece surface can be derived from such a surface scan brightness curve 37 can be determined.

4 erläutert die Funktionsweise der vorliegenden Ausführungsform schematisch anhand eines in Transmission von dem Lichtdetektor 31 erfassten Oberflächenscan-Helligkeitsverlaufs. Gemäß 4 weist das Werkstück 27 z. B. Bereiche aus einem lichtundurchlässigen Material (schraffiert) und Bereiche aus einem lichtdurchlässigen Material (nicht schraffiert) auf. Die Oberfläche 37 des Werkstücks 27 weist also eine aus zwei unterschiedlichen Materialien gebildete Struktur auf. 4 illustrates the operation of the present embodiment schematically using an in transmission of the light detector 31 recorded surface scan brightness curve. According to 4 shows the workpiece 27 z. B. areas of an opaque material (hatched) and areas of a translucent material (not hatched). The surface 37 of the workpiece 27 thus has a structure formed of two different materials.

Beim Überstreichen der Werkstückoberfläche 37 mit dem Scanstrahl 9 (z. B. entlang einer Linie in x-Richtung) ändert sich das Transmissionsverhalten des Scan-Laserstrahl-Lichts und somit auch die Intensität des auf der Lichtstreuplatte 33 auftreffenden Sekundärlichts in Form des durch das Werkstück 27 transmittierten Scan-Laserstrahl-Lichts. Wenn der Scanstrahl 9 auf einem Bereich aus dem lichtdurchlässigen Material auf dem Werkstück 27 auftrifft, wird das Scanstrahl-Licht nahezu ungeschwächt zu der Lichtstreuplatte 33 transmittiert und der Lichtdetektor 31 erfasst eine hohe Intensität Ia, wohingegen, wenn der Scanstrahl 9 auf einem Bereich aus dem lichtundurchlässigen Material auftrifft, die Intensität des transmittierten Scanstrahl-Lichts einen sehr geringen Wert Ib nahe Null annimmt.When stroking the workpiece surface 37 with the scanning beam 9 (For example, along a line in the x-direction) changes the transmission behavior of the scanning laser beam light and thus the intensity of the light scattering plate 33 incident secondary light in the form of the workpiece 27 transmitted scanning laser beam light. When the scanning beam 9 on a region of the translucent material on the workpiece 27 incident, the scanning beam light is almost unattenuated to the light scattering plate 33 transmitted and the light detector 31 detects a high intensity Ia, whereas when the scanning beam 9 incident on a region of the opaque material, the intensity of the transmitted scanning beam light assumes a very low value Ib close to zero.

Beim Überstreichen der Werkstückoberfläche 37 gemäß 4 ergibt sich somit der im unteren Teil von 4 dargestellte Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf 44, wobei die Steuervorrichtung 25 z. B. derart eingerichtet sein kann, dass von ihr der Übergang zwischen den zwei im Wesentlichen konstanten Helligkeitsniveaus Ia und Ib in dem Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf 44 als eine Strukturabgrenzung, hier als eine Strukturgrenze zwischen zwei den unterschiedlichen Materialien, erkannt wird. Zum Ermitteln der (zwei-dimensionalen) Konturen der Struktur der Werkstückoberfläche 37 kann die Steuervorrichtung 25 z. B. derart eingerichtet sein, dass von ihr aus mehreren Linienscans ein (zwei-dimensionales) Zeilenbild der Struktur der Werkstückoberfläche 37 ermittelt wird.When stroking the workpiece surface 37 according to 4 thus results in the lower part of 4 shown surface scan brightness course 44 , wherein the control device 25 z. B. may be arranged such that of the transition between the two substantially constant brightness levels Ia and Ib in the surface scan brightness curve 44 is recognized as a structural boundary, here as a structural boundary between two different materials. For determining the (two-dimensional) contours of the structure of the workpiece surface 37 can the control device 25 z. B. be set up so that from her from several line scans a (two-dimensional) line image of the structure of the workpiece surface 37 is determined.

Die Steuervorrichtung 25 kann z. B. derart eingerichtet sein, dass die mittels eines Oberflächen-Helligkeitsverlaufs ermittelte Struktur von ihr zum Identifizieren von Werkstücken verwendet werden kann, wobei die Strukturen z. B. speziell dafür vorgesehene Identifikationsstrukturen (z. B. Barcodes) sein können. Des Weiteren kann die Steuervorrichtung 25 z. B. derart eingerichtet sein, dass von ihr anhand der ermittelten Struktur Verformungen eines Werkstücks oder z. B. Material-Ausbrüche an einem Werkstück ermittelt werden können.The control device 25 can z. B. be set up so that the determined by means of a surface brightness gradient structure of it can be used to identify workpieces, the structures z. B. specially provided identification structures (eg., Barcodes) can be. Furthermore, the control device 25 z. B. be set up so that from it on the basis of the determined structure deformations of a workpiece or z. B. material outbreaks on a workpiece can be determined.

Gemäß einer weiteren Ausführung kann die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 ferner eine Referenzstruktur zum Kalibrieren der mittels der Steuervorrichtung 25 und des Scankopfs 11 erzielten Positionierung des Scanstrahls 9 (oder des Bearbeitungsstrahls 5) aufweisen. Die Referenzstruktur kann z. B. Referenz-Positionsmarkierungen aufweisen, deren Positionierung relativ zueinander (und/oder relativ zu einem Scanbereich des Laserstrahls 5, 9) genau bekannt ist, und kann somit als Referenz-Normal zum Ermitteln und Korrigieren von Ungenauigkeiten der Laserstrahl-Positionierung dienen.According to a further embodiment, the laser processing device 1 Further, a reference structure for calibrating the means of the control device 25 and the scan head 11 achieved positioning of the scanning beam 9 (or the processing beam 5 ) exhibit. The reference structure may, for. B. reference position markings, their positioning relative to each other (and / or relative to a scan area of the laser beam 5 . 9 ), and thus can serve as a reference standard for detecting and correcting laser beam positioning inaccuracies.

Die Steuervorrichtung 25 kann derart eingerichtet sein, dass von ihr der Scanstrahl 9 über die Referenzstruktur geführt werden kann. Dabei kann beim Überstreichen der Referenzstruktur mit dem Scanstrahl 9 z. B. von dem Lichtdetektor 31 eine Helligkeitsänderung von Sekundärlicht in Form von durch die Referenzstruktur transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht und/oder z. B. von dem Reflexionslichtdetektor 43 eine Helligkeitsänderung von Sekundärlicht in Form von an der Referenzstruktur reflektiertem Scan-Laserstrahl-Licht erfasst werden, wobei der jeweils zugehörige Kalibrier-Helligkeitsverlauf ebenfalls erfasst werden kann. Die Steuervorrichtung 25 kann ferner derart eingerichtet sein, dass von ihr mittels des Kalibrier-Helligkeitsverlaufs Abweichungen der erzielten Ist-Laserstrahlposition von einer angesteuerten Soll-Laserstrahlposition ermittelt werden und zur Korrektur der Laserstrahl-Positionierung verwendet werden.The control device 25 may be arranged such that the scan beam from it 9 can be guided via the reference structure. In this case, when sweeping the reference structure with the scanning beam 9 z. B. from the light detector 31 a brightness change of secondary light in the form of transmitted through the reference structure scan laser beam light and / or z. B. of the reflection light detector 43 a brightness change of secondary light in the form of reflected at the reference structure scan laser beam light are detected, the respective associated calibration brightness curve can also be detected. The control device 25 can also be set up such that deviations of the actual laser beam position achieved from a controlled desired laser beam position are determined by it by means of the calibration brightness curve and used to correct the laser beam positioning.

5 erläutert die Funktionsweise der vorliegenden Ausführungsform schematisch anhand eines in Transmission mittels des Lichtdetektors 31 erfassten Kalibrier-Helligkeitsverlaufs. Gemäß 5 ist die Referenzstruktur als ein Lochgitter 45 aus einem, hier z. B. lichtundurchlässigen, plattenförmigen Substrat 47 (schraffiert) mit darin ausgebildeten Durchgangslöchern 49 (nicht schraffiert) ausgebildet, wobei die Durchgangslöcher 49 periodisch in einem Abstand a zueinander angeordnet sind und als Referenz-Positionsmarkierungen verwendet werden können. 5 explains the operation of the present embodiment schematically by means of a transmission by means of the light detector 31 recorded calibration brightness curve. According to 5 is the reference structure as a perforated grid 45 from one, here z. B. opaque, plate-shaped substrate 47 (hatched) with through holes formed therein 49 (not hatched) formed, wherein the through holes 49 are arranged periodically at a distance a to each other and can be used as reference position markers.

Bei Vorliegen einer positionsgenauen Strahlführung weist beim Überstreichen des Lochgitters 45 mit dem Scanstrahl 9, hier z. B. entlang einer Linie in x-Richtung, der zugehörige Kalibrier-Helligkeitsverlauf z. B. ebenfalls die Periodizität a des Lochgitters 45 auf, in 5 dargestellt durch den gestrichelten Soll-Kalibrier-Helligkeitsverlauf 51 (wobei die Intensitätsmaxima der Intensität Iα jeweils dem Überstreichen eines Durchgangslochs 49 mit dem Scanstrahl 9 entsprechen, wohingegen die Intensitätsminima der Intensität Iβ dem Überstreichen eines lichtundurchlässigen Substratbereichs entsprechen).In the presence of a positionally accurate beam guidance points when sweeping the perforated grid 45 with the scanning beam 9 , here z. B. along a line in the x direction, the associated calibration brightness curve z. B. also the periodicity a of the perforated grid 45 on, in 5 represented by the dashed desired calibration brightness course 51 (where the intensity maxima of the intensity Iα are each the sweeping of a through-hole 49 with the scanning beam 9 whereas the intensity minima of intensity Iβ correspond to the sweep of an opaque substrate region).

Das Vorliegen einer Bildfeldverzerrung bzw. eines Fehlers der Scanstrahl-Positionierung kann sich z. B. darin bemerkbar machen, dass der beim Überstreichen des Lochgitters 45 mit dem Scanstrahl 9 von der Steuervorrichtung 25 mittels des Lichtdetektors 31 tatsächlich erfasste Ist-Kalibrier-Helligkeitsverlauf 53 (dargestellt durch den durchgezogenen Helligkeitsverlauf in 5) nicht die Periodizität a des Lochgitters 45 aufweist, wobei z. B. von der Steuervorrichtung 25 der ortsabhängige Positionierungsfehler des Scanstrahls 9 (in 5 veranschaulicht durch die Pfeile 55, 57, 59, 61) aus der Verschiebung des Ist-Kalibrier-Helligkeitsverlaufs 53 gegen den Soll-Kalibrier-Helligkeitsverlauf 51 ermittelt werden kann. Der so ermittelte Positionierungsfehler kann z. B. von der Steuervorrichtung 25 zur Korrektur der Positionierung des Scanstrahls 9 und/oder des Bearbeitungsstrahls 5 verwendet werden.The presence of an image field distortion or an error of the scanning beam positioning can be, for. B. make it noticeable that when crossing the perforated grid 45 with the scanning beam 9 from the control device 25 by means of the light detector 31 actually recorded actual calibration brightness curve 53 (represented by the solid brightness curve in FIG 5 ) not the periodicity a of the perforated grid 45 has, wherein z. B. from the control device 25 the location-dependent positioning error of the scanning beam 9 (in 5 illustrated by the arrows 55 . 57 . 59 . 61 ) from the shift of the actual calibration brightness curve 53 against the target calibration brightness course 51 can be determined. The thus determined positioning error can be z. B. from the control device 25 for correcting the positioning of the scanning beam 9 and / or the processing beam 5 be used.

Claims (13)

Laserbearbeitungsvorrichtung (1), aufweisend – einen Bearbeitungs-Laser (3) zum Erzeugen eines Bearbeitungs-Laserstrahls (5) zum strukturverändernden Modifizieren eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks (27), wobei der Bearbeitungs-Laserstrahl in einem ihm zugeordneten Laser-Koordinatensystem (xyz) mittels einer Bearbeitungsstrahl-Führungseinrichtung (11) geführt bewegbar ist, – einen Scan-Laser (7) zum Erzeugen eines Scan-Laserstrahls (9), wobei der Scan-Laserstrahl mittels einer Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) gemäß dem Laser-Koordinatensystem (xyz) geführt bewegbar ist, – eine Steuervorrichtung (25), die mit der Bearbeitungsstrahl-Führungseinrichtung (11) und der Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) verbunden ist und derart eingerichtet ist, dass von ihr der Scan-Laserstrahl (9) mittels der Scanstrahl-Führungseinrichtung dem Laser-Koordinatensystem (xyz) zugeordnet an mindestens einer Position (P1, P2, P3) quer über die Außenumfangskante (29) eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks (27) führbar ist, – einen Lichtdetektor (31, 43), der mit der Steuervorrichtung (25) verbunden ist und derart angeordnet und eingerichtet ist, dass von ihm eine Helligkeitsänderung eines Sekundärlichts in Form von reflektiertem und/oder transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht, die durch das Überstreichen der Außenumfangskante (29) des Werkstücks (27) durch den Scan-Laserstrahl (9) hervorgerufen wird, sowie ein die Helligkeitsänderung umfassender Kantenscan-Helligkeitsverlauf (41) erfassbar ist, – wobei die Steuervorrichtung (25) ferner derart eingerichtet ist, dass von ihr basierend auf dem Kantenscan-Helligkeitsverlauf, der von dem Lichtdetektor (31, 43) für das Überstreichen der mindestens einen Position (P1, P2, P3) an der Außenumfangskante (29) des Werkstücks (27) erfasst wird, die Positionierung des Werkstücks bezüglich des Laser-Koordinatensystems (xyz) ermittelbar ist.Laser processing device ( 1 ), comprising - a processing laser ( 3 ) for generating a machining laser beam ( 5 ) for structurally modifying a workpiece received in the laser processing device ( 27 ), wherein the processing laser beam in a laser coordinate system (xyz) assigned to it by means of a processing beam guiding device ( 11 ) is movable, - a scanning laser ( 7 ) for generating a scanning laser beam ( 9 ), wherein the scanning laser beam by means of a scanning beam guiding device ( 11 ) is movable according to the laser coordinate system (xyz), - a control device ( 25 ) associated with the machining beam guiding device ( 11 ) and the scanning beam guiding device ( 11 ) and is arranged such that from her the scanning laser beam ( 9 ) associated with the laser coordinate system (xyz) at at least one position (P1, P2, P3) across the outer peripheral edge ( 29 ) of a workpiece received in the laser processing apparatus ( 27 ), - a light detector ( 31 . 43 ) connected to the control device ( 25 ) and arranged and arranged such that a change in brightness of a secondary light in the form of reflected and / or transmitted scanning laser beam light by the sweeping of the outer peripheral edge ( 29 ) of the workpiece ( 27 ) by the scanning laser beam ( 9 ), as well as an edge scan including the brightness change ( 41 ) is detectable, - wherein the control device ( 25 ) is further arranged to be based thereon on the edge scan brightness progression detected by the light detector ( 31 . 43 ) for the sweeping of the at least one position (P1, P2, P3) on the outer peripheral edge ( 29 ) of the workpiece ( 27 ), the positioning of the workpiece with respect to the laser coordinate system (xyz) can be determined. Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (25) ferner derart eingerichtet ist, dass von ihr aus dem Kantenscan-Helligkeitsverlauf (41), der von dem Lichtdetektor (31, 43) für das Überstreichen der mindestens einen Position (P1, P2, P3) an der Außenumfangskante (29) des Werkstücks (27) erfasst wird, die zugehörige Position (P1, P2, P3) der Außenumfangskante (29) bezüglich des Laser-Koordinatensystems (xyz) anhand des Übergangs zwischen zwei im Wesentlichen konstanten Helligkeitsniveaus (I1, I2) ermittelt wird.A laser processing apparatus according to claim 1, wherein the control device ( 25 ) is further arranged such that it derives from the edge scan brightness course ( 41 ) detected by the light detector ( 31 . 43 ) for the sweeping of the at least one position (P1, P2, P3) on the outer peripheral edge ( 29 ) of the workpiece ( 27 ), the associated position (P1, P2, P3) of the outer peripheral edge ( 29 ) with respect to the laser coordinate system (xyz) based on the transition between two substantially constant brightness levels (I1, I2). Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung (25) derart eingerichtet ist, dass von ihr der Scan-Laserstrahl (9) an der mindestens einen Position (P1, P2, P3) in beide Querrichtungen verlaufend quer über die Außenumfangskante (29) des Werkstücks (27) geführt wird.Laser processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the control device ( 25 ) is set up such that the scan laser beam ( 9 ) at the at least one position (P1, P2, P3) extending in both transverse directions transversely across the outer peripheral edge ( 29 ) of the workpiece ( 27 ) to be led. Laserbearbeitungsvorrichtung (1), aufweisend – einen Bearbeitungs-Laser (3) zum Erzeugen eines Bearbeitungs-Laserstrahls (5) zum strukturverändernden Modifizieren eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks (27), wobei der Bearbeitungs-Laserstrahl in einem ihm zugeordneten Laser-Koordinatensystem (xyz) mittels einer Bearbeitungsstrahl-Führungseinrichtung (11) geführt bewegbar ist, – einen Scan-Laser (7) zum Erzeugen eines Scan-Laserstrahls (9), wobei der Scan-Laserstrahl mittels einer Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) gemäß dem Laser-Koordinatensystem (xyz) geführt bewegbar ist, – eine Steuervorrichtung (25), die mit der Bearbeitungsstrahl-Führungseinrichtung (11) und der Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) verbunden ist und derart eingerichtet ist, dass von ihr der Scan-Laserstrahl (9) mittels der Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) dem Laser-Koordinatensystem (xyz) zugeordnet über eine Oberfläche (37) eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks (27) führbar ist, – einen Lichtdetektor (31, 43), der mit der Steuervorrichtung (25) verbunden ist und derart angeordnet und eingerichtet ist, dass von ihm eine Helligkeitsänderung eines Sekundärlichts in Form von an dem Werkstück (27) reflektiertem und/oder durch das Werkstück transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht, die beim Überstreichen der Oberfläche (37) des Werkstücks (27) mit dem Scan-Laserstrahl (9) erzeugt wird, sowie ein die Helligkeitsänderung umfassender Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf (44) erfassbar ist, – wobei die Steuervorrichtung (25) ferner derart eingerichtet ist, dass von ihr aus dem Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf (44) die Struktur der Oberfläche (37) des Werkstücks (27) ermittelbar ist.Laser processing device ( 1 ), comprising - a processing laser ( 3 ) for generating a machining laser beam ( 5 ) for structurally modifying a workpiece received in the laser processing device ( 27 ), wherein the processing laser beam in a laser coordinate system (xyz) assigned to it by means of a processing beam guiding device ( 11 ) is movable, - a scanning laser ( 7 ) for generating a scanning laser beam ( 9 ), wherein the scanning laser beam by means of a scanning beam guiding device ( 11 ) is movable according to the laser coordinate system (xyz), - a control device ( 25 ) associated with the machining beam guiding device ( 11 ) and the scanning beam guiding device ( 11 ) and is arranged such that from her the scanning laser beam ( 9 ) by means of the scanning beam guiding device ( 11 ) associated with the laser coordinate system (xyz) via a surface ( 37 ) of a workpiece received in the laser processing apparatus ( 27 ), - a light detector ( 31 . 43 ) connected to the control device ( 25 ) and is arranged and arranged such that from it a brightness change of a secondary light in the form of on the workpiece ( 27 ) reflected and / or transmitted through the workpiece scan laser beam light when passing the surface ( 37 ) of the workpiece ( 27 ) with the scanning laser beam ( 9 ), as well as a surface scan brightness curve comprising the brightness change ( 44 ) is detectable, - wherein the control device ( 25 ) is further configured such that it derives from the surface scan brightness curve ( 44 ) the structure of the surface ( 37 ) of the workpiece ( 27 ) can be determined. Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung (25) ferner derart eingerichtet ist, dass von ihr der Übergang zwischen zwei im Wesentlichen konstanten Helligkeitsniveaus (Ia, Ib) in dem Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf (44) als eine Strukturabgrenzung erkannt wird.A laser processing apparatus according to claim 4, wherein the control device ( 25 ) is further arranged such that the transition between two substantially constant brightness levels (Ia, Ib) in the surface scan brightness course ( 44 ) is recognized as a structural boundary. Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Steuervorrichtung (25) derart eingerichtet ist, dass von ihr der Scan-Laserstrahl (9) bidirektional über die Oberfläche (37) des Werkstücks (27) geführt wird.Laser processing apparatus according to claim 4 or 5, wherein the control device ( 25 ) is set up such that the scan laser beam ( 9 ) bidirectionally over the surface ( 37 ) of the workpiece ( 27 ) to be led. Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Bearbeitungs-Laser (3) und der Scan-Laser (7) identisch sind. Laser processing apparatus according to one of claims 1 to 6, wherein the processing laser ( 3 ) and the scanning laser ( 7 ) are identical. Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Lichtdetektor (31) derart angeordnet ist, dass er sich auf einer Seite eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung (1) aufgenommenen Werkstücks (27) befindet, die einer Scan-Laserstrahl-Einfallsseite des Werkstücks abgewandt ist, und wobei der Lichtdetektor (31) derart eingerichtet ist, dass von ihm die Helligkeitsänderung des Sekundärlichts in Form von transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht erfasst wird.Laser processing apparatus according to one of claims 1 to 7, wherein the light detector ( 31 ) is arranged so that it is located on one side of one in the laser processing apparatus ( 1 ) received workpiece ( 27 ) facing away from a scanning laser beam incident side of the workpiece, and wherein the light detector ( 31 ) is set up such that it detects the change in brightness of the secondary light in the form of transmitted scanning laser beam light. Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Lichtdetektor (43) derart angeordnet ist, dass er sich auf einer Scan-Laserstrahl-Einfallsseite eines in der Laserbearbeitungsvorrichtung (1) aufgenommenen Werkstücks (27) befindet, und derart eingerichtet ist, dass von ihm die Helligkeitsänderung des Sekundärlichts in Form von reflektiertem Scan-Laserstrahl-Licht erfasst wird.Laser processing apparatus according to one of claims 1 to 7, wherein the light detector ( 43 ) is arranged so that it is located on a scanning laser beam incidence side of a in the laser processing apparatus ( 1 ) received workpiece ( 27 ), and is arranged to detect the brightness change of the secondary light in the form of reflected scan laser beam light. Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Lichtdetektor (31) aufweist – eine Lichtstreuplatte (33), die derart angeordnet ist, dass sie das Sekundärlicht empfangen kann, und derart ausgebildet ist, dass sie das Sekundärlicht diffus streuen kann, und – einen oder mehrere Lichtsensoren (35), die derart angeordnet sind, dass sie die Intensität des von der Lichtstreuplatte (33) empfangene Sekundärlichts erfassen können.Laser processing apparatus according to one of claims 1 to 9, wherein the light detector ( 31 ) - a light-scattering plate ( 33 ) arranged to receive the secondary light and adapted to diffuse the secondary light, and - one or more light sensors ( 35 ) arranged to reduce the intensity of the light scattering plate ( 33 ) can detect received secondary light. Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend eine Referenzstruktur (45) zum Kalibrieren der mittels der Steuervorrichtung (25) und der Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) erzielten Positionierung des Scan-Laserstrahls (9), – wobei die Steuervorrichtung (25) derart eingerichtet ist, dass von ihr mittels der Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) der Scan-Laserstrahl (9) über die Referenzstruktur (45) führbar ist, – wobei der Lichtdetektor (31, 43) derart eingerichtet ist, dass von ihm eine Helligkeitsänderung eines Sekundärlichts in Form von an der Referenzstruktur (45) reflektiertem und/oder durch die Referenzstruktur transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht, die beim überstreichen der Referenzstruktur (45) mit dem Scan-Laserstrahl (9) erzeugt wird, sowie ein die Helligkeitsänderung umfassender Kalibrier-Helligkeitsverlauf (53) erfassbar ist, und – wobei die Steuervorrichtung (25) ferner derart eingerichtet ist, dass von ihr mittels des Kalibrier-Helligkeitsverlaufs (53) die mittels der Steuervorrichtung und der Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) erzielte Positionierung des Scan-Laserstrahls (9) kalibrierbar ist.A laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 10, further comprising a reference structure (Fig. 45 ) for calibrating the by means of the control device ( 25 ) and the scanning beam guiding device ( 11 ) achieved positioning of the scanning laser beam ( 9 ), - wherein the control device ( 25 ) is set up so that it can be read by it by means of the scanning beam guiding device ( 11 ) the scanning laser beam ( 9 ) via the reference structure ( 45 ) is feasible, - wherein the light detector ( 31 . 43 ) is set up such that a change in brightness of a secondary light in the form of at the reference structure ( 45 ) reflected and / or transmitted through the reference structure scan laser beam light, which when sweeping the reference structure ( 45 ) with the scanning laser beam ( 9 ) is generated, as well as a brightness brightness change calibration comprehensive calibration curve ( 53 ), and - wherein the control device ( 25 ) is also set up in such a way that it can be read by it by means of the calibration brightness curve ( 53 ) by means of the control device and the scanning beam guiding device ( 11 ) achieved positioning of the scanning laser beam ( 9 ) can be calibrated. Positionsermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Positionierung eines in einer Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks (27), welche Laserbearbeitungsvorrichtung einen Scan-Laser (7) zum Erzeugen eines Scan-Laserstrahls (9) aufweist, wobei der Scan-Laserstrahl in einem Laser-Koordinatensystem (xyz) mittels einer Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) geführt bewegbar ist, aufweisend: – eine Steuervorrichtung (25), die mit der Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) verbunden ist und derart eingerichtet ist, dass von ihr der Scan-Laserstrahl (9) mittels der Scanstrahl-Führungseinrichtung dem Laser-Koordinatensystem (xyz) zugeordnet an mindestens einer Position (P1, P2, P3) quer über die Außenumfangskante (29) des in der Laserscanvorrichtung aufgenommenen Werkstücks (27) führbar ist, – einen Lichtdetektor (31, 43), der mit der Steuervorrichtung (25) verbunden ist und derart angeordnet und eingerichtet ist, dass von ihm eine Helligkeitsänderung eines Sekundärlichts in Form von reflektiertem und/oder transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht, die durch das Überstreichen der Außenumfangskante (29) des Werkstücks (27) durch den Scan-Laserstrahl (9) hervorgerufen wird, sowie ein die Helligkeitsänderung umfassender Kantenscan-Helligkeitsverlauf (41) erfassbar ist, – wobei die Steuervorrichtung (25) ferner derart eingerichtet ist, dass von ihr basierend auf dem Kantenscan-Helligkeitsverlauf, der von dem Lichtdetektor (31, 43) für das Überstreichen der mindestens einen Position (P1, P2, P3) an der Außenumfangskante (29) des Werkstücks (27) erfasst wird, die Positionierung des Werkstücks bezüglich des Laser-Koordinatensystems (xyz) ermittelbar ist.Position determining device for determining the positioning of a workpiece received in a laser processing device ( 27 ), which laser processing device is a scanning laser ( 7 ) for generating a scanning laser beam ( 9 ), wherein the scanning laser beam in a laser coordinate system (xyz) by means of a scanning beam guiding device ( 11 ) is movable, comprising: - a control device ( 25 ) connected to the scanning beam guiding device ( 11 ) and is arranged such that from her the scanning laser beam ( 9 ) associated with the laser coordinate system (xyz) at at least one position (P1, P2, P3) across the outer peripheral edge (Fig. 29 ) of the workpiece received in the laser scanning device ( 27 ), - a light detector ( 31 . 43 ) connected to the control device ( 25 ) and arranged and arranged such that a change in brightness of a secondary light in the form of reflected and / or transmitted scanning laser beam light by the sweeping of the outer peripheral edge ( 29 ) of the workpiece ( 27 ) by the scanning laser beam ( 9 ), as well as an edge scan including the brightness change ( 41 ) is detectable, - wherein the control device ( 25 ) is further arranged to be based thereon on the edge scan brightness progression detected by the light detector ( 31 . 43 ) for the sweeping of the at least one position (P1, P2, P3) on the outer peripheral edge ( 29 ) of the workpiece ( 27 ), the positioning of the workpiece with respect to the laser coordinate system (xyz) can be determined. Strukturermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Struktur einer Oberfläche (37) eines in einer Laserbearbeitungsvorrichtung aufgenommenen Werkstücks (27), welche Laserbearbeitungsvorrichtung einen Scan-Laser (7) zum Erzeugen eines Scan-Laserstrahls (9) aufweist, wobei der Scan-Laserstrahl in einem Laser-Koordinatensystem (xyz) mittels einer Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) geführt bewegbar ist, aufweisend: – eine Steuervorrichtung (25), die mit der Scanstrahl-Führungseinrichtung (11) verbunden ist und derart eingerichtet ist, dass von ihr der Scan-Laserstrahl (9) mittels der Scanstrahl-Führungseinrichtung dem Laser-Koordinatensystem (xyz) zugeordnet über die Oberfläche (37) des in der Laserscanvorrichtung aufgenommenen Werkstücks (27) führbar ist, – einen Lichtdetektor (31, 43), der mit der Steuervorrichtung (25) verbunden ist und derart angeordnet und eingerichtet ist, dass von ihm eine Helligkeitsänderung eines Sekundärlichts in Form von an dem Werkstück (27) reflektiertem und/oder durch das Werkstück transmittiertem Scan-Laserstrahl-Licht, die beim Überstreichen der Oberfläche (37) des Werkstücks (27) mit dem Scan-Laserstrahl (9) erzeugt wird, sowie ein die Helligkeitsänderung umfassender Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf (44) erfassbar ist, – wobei die Steuervorrichtung (25) ferner derart eingerichtet ist, dass von ihr aus dem Oberflächenscan-Helligkeitsverlauf (44) die Struktur der Oberfläche (37) des Werkstücks (27) ermittelbar ist.Structure determination device for determining the structure of a surface ( 37 ) of a workpiece received in a laser processing apparatus ( 27 ), which laser processing device is a scanning laser ( 7 ) for generating a scanning laser beam ( 9 ), wherein the scanning laser beam in a laser coordinate system (xyz) by means of a scanning beam guiding device ( 11 ) is movable, comprising: - a control device ( 25 ) connected to the scanning beam guiding device ( 11 ) and is arranged such that from her the scanning laser beam ( 9 ) is assigned to the laser coordinate system (xyz) by means of the scanning beam guiding device via the surface ( 37 ) of the workpiece received in the laser scanning device ( 27 ), - a light detector ( 31 . 43 ) connected to the control device ( 25 ) and is arranged and arranged such that from it a brightness change of a secondary light in the form of on the workpiece ( 27 ) reflected and / or transmitted by the workpiece scan laser beam light, which when passing the surface ( 37 ) of the workpiece ( 27 ) with the scanning laser beam ( 9 ), as well as a surface scan brightness curve comprising the brightness change ( 44 ) is detectable, - wherein the control device ( 25 ) is further configured such that it derives from the surface scan brightness curve ( 44 ) the structure of the surface ( 37 ) of the workpiece ( 27 ) can be determined.
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