DE102012110646A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen eines Lichtstrahls - Google Patents

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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • G—PHYSICS
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    • G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Vorrichtung (10) zum Bereitstellen eines Lichtstrahls bereitgestellt. Die Vorrichtung (10) weist eine Strahlungsanordnung (12) zum Erzeugen mindestens eines ersten Lichtstrahls (15), eine erste Strahllenkvorrichtung, eine Sensorvorrichtung (22) und eine Betriebsanordnung auf. Der erste Lichtstrahl (15) ist mittels einer Strahllenkvorrichtung innerhalb eines vorgegebenen ersten Raumwinkelbereichs (16) lenkbar. Der erste Lichtstrahl (15) wird auf mindestens ein erstes Objekt (20) innerhalb des vorgegebenen ersten Raumwinkelbereichs (16) derart gelenkt, dass der erste Lichtstrahl (15) einen ersten Strahlpunkt (19) auf dem ersten Objekt (20) bildet. Die Sensorvorrichtung (22) weist einen ortsauflösenden optischen Sensor (28), dessen Sichtfeld (23) den vorgegebenen ersten Raumwinkelbereich (16) schneidet, und eine Schattenmaske (26) auf, die im Sichtfeld (23) des optischen Sensors (28) angeordnet ist. Die Schattenmaske (26) ist angeordnet zum Erzeugen eines Schattens auf dem optischen Sensor (28) aufgrund von elektromagnetischer Strahlung, die von dem ersten Strahlpunkt (19) ausgeht und auf die Schattenmaske (26) trifft. Die Betriebsanordnung ist ausgebildet zum Ermitteln einer Ist-Position des ersten Strahlpunkts (19) relativ zu dem optischen Sensor (28) abhängig von einem Ausgangssignal des optischen Sensors (28).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines Lichtstrahls.
  • Eine herkömmliche Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls kann beispielsweise eine Strahlungsanordnung aufweisen, die beispielsweise ein, zwei oder mehr Lasereinheiten aufweist, die jeweils einen ersten, einen zweiten bzw. entsprechend mehrere Lichtstrahlen, beispielsweise Laserstrahlen, erzeugen. Der bzw. die Lichtstrahlen können mit Hilfe einer Strahllenkvorrichtung, beispielsweise mit Hilfe einer Ablenkvorrichtung, beispielsweise einer Scaneinheit, innerhalb eines vorgegebenen Raumwinkelbereichs gelenkt bzw. abgelenkt werden, so dass ein mittels der Lichtstrahlen auf einem Objekt erzeugter Strahlpunkt, in zwei Dimensionen bewegbar ist. Ferner können optische und/oder mechanische Mittel vorgesehen sein, beispielsweise eine Fokussieroptik, mittels derer ein Fokuspunkt der entsprechenden Lichtstrahlen in Richtung senkrecht zu der durch die zwei Dimensionen aufgespannten Ebene bewegbar ist, und/oder eine mechanische Verstellvorrichtung, mittels der das Objekt in Richtung senkrecht zu der durch die zwei Dimensionen aufgespannten Ebene bewegbar ist.
  • Bei einer herkömmlichen Vorrichtung zum Bereitstellen des bzw. der Lichtstrahlen mit einer Ablenkvorrichtung, beispielsweise der Scaneinheit, ist es bekannt, die Ablenkvorrichtung mit einem, zwei oder mehr Sensoren zu versehen, mit deren Hilfe eine aktuelle Ist-Ablenkung des entsprechenden Lichtstrahls innerhalb des vorgegebenen Raumwinkelbereichs erfassbar ist.
  • Ferner ist es bekannt, eine derartige Vorrichtung mit Hilfe einer optischen Kamera und einer Kalibrierplatte zu kalibrieren, wobei die Kalibrierplatte als zu bestrahlendes Objekt dient und die optische Kamera den Strahlpunkt auf dem Objekt erfasst. Mithilfe einer geeigneten Bildbearbeitungssoftware kann die Position des erfassten Strahlpunkts ermittelt werden und Aktuatoren und/oder Sensoren der Ablenkvorrichtung können entsprechend kalibriert werden.
  • Eine derartige Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls kann beispielsweise Teil einer Bearbeitungsvorrichtung sein, die beispielsweise zum Bearbeiten eines Werkstücks verwendet werden kann. Beispielweise kann das Werkstück mittels des Lichtstrahls geschnitten oder beschriftet werden. Das Beschriften des Werkstücks umfasst jegliche mittels des Lichtstrahls mögliche Oberflächenbearbeitung des Werkstücks, beispielsweise das Einbringen von Strukturen in die Oberfläche des Werkstücks, beispielsweise periodische Strukturen und/oder Schriftzüge.
  • Eine derartige Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls kann beispielsweise auch Teil einer Bearbeitungsvorrichtung sein, in der ein Werkstück mittels des Lichtstrahls geschweißt, geschnitten, gelötet oder gebohrt wird.
  • Bei einer anderen beispielhaften Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls kann mittels des Lichtstrahls, beispielsweise mittels eines Lasers aus einem pulverförmigen Ausgangsmaterial mittels Erhitzung schichtweise ein festes Werkstück gesintert werden (Lasersintern) oder beim Rapid-Prototyping aus einer Flüssigkeit mittels des Lasers durch UV-Polymerisierung schichtweise aus einem festen Stoff ein festes Werkstück erzeugt werden.
  • Alternativ dazu kann eine derartige Vorrichtung zum Bereitstellen des Lichtstrahls Teil einer Behandlungsvorrichtung sein, die beispielsweise für medizinische Behandlungen am lebenden Körper eingesetzt werden kann, beispielsweise für Operationen am menschlichen Auge. Ferner kann eine derartige Vorrichtung zum Bereitstellen des Lichtstrahls in der Dermatologie, für optische Kohärenztomographie, beim Laserprocessing und/oder Laseroperationen, beispielsweise im Bauch und/oder in der Neurochirurgie, verwendet werden.
  • Ferner kann eine derartige Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls in der Messtechnik verwendet werden, beispielsweise für 3D-Vermessungen und/oder 3D-Scanner zum Vermessen von Gebäuden, beispielsweise von innen und/oder von außen, oder zum Vermessen von Gelände und/oder in der Kartographie oder zur Landvermessung und/oder zum Erstellen von 3D-Modellen. Beispielsweise kann dabei der Lichtstrahl über das entsprechende Gebäude bzw. Gelände bewegt werden.
  • Des Weiteren kann eine derartige Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls Teil eines Projektors sein, bei dem der Strahlpunkt beispielsweise auf eine Projektionsfläche projiziert wird, oder die Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls kann zum Erzeugen einer Lasershow verwendet werden, bei der nahezu beliebige Formen in den Raum gezeichnet werden können, beispielsweise geometrische Formen. Ferner kann eine derartige Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls zum Laserfernsehen oder für Laserkino verwendet werden.
  • Ferner ist es bekannt, derartige Vorrichtungen zum Bereitstellen eines Lichtstrahls so auszubilden, dass diese beispielsweise zwei Lichtstrahlen erzeugen können, die beispielsweise eine feste räumliche Beziehung zueinander haben. Beispielsweise können die beiden Lichtstrahlen einander exakt überlagern oder die beiden Lichtstrahlen können einen fest vorgegebenen Abstand zueinander haben, so dass die Ablenkung oder die Position des Strahlpunkts des einen Lichtstrahls repräsentativ für die Ablenkung bzw. die Position des Strahlpunkts des anderen Lichtstrahls ist. Beispielsweise kann einer der Lichtstrahlen ein Markierungslichtstrahl, beispielsweise ein Markierungslaserstrahl, sein und der andere der Lichtstrahlen kann ein Bearbeitungslaserstrahl sein. Beispielsweise kann mit Hilfe des Markierungslichtstrahls eine Soll-Position des Strahlpunkts angefahren werden und die Ist-Position kann mit optischen Hilfsmitteln oder mit dem bloßen Auge geprüft werden und sobald die Ist-Position des Strahlpunkts des Markierungslichtstrahls der Soll-Position des Strahlpunkts des Markierungslichtstrahls entspricht kann der Bearbeitungslaser angeschaltet werden, so dass mit Hilfe des Bearbeitungslaserstrahls das zu bestrahlende Objekt sicher und exakt bestrahlt werden kann. Der Markierungslichtstrahl kann auch als Führungsstrahl, Pointinglaser, Hilfslichtstrahl und/oder Hilfslaserstrahl bezeichnet werden.
  • Des Weiteren ist es bekannt, eine absolute Position einer Strahlungsquelle, die elektromagnetische Strahlung erzeugt, beispielsweise einer LED, in einem Raum mittels einer Sensorvorrichtung zu bestimmen, die einen ortsauflösenden Sensor und eine Schattenmaske aufweist.
  • US 7924415 B2 zeigt eine Sensorvorrichtung mit einer Schattenmaske und einem Bildsensor zum Erfassen einer Stellung der Sonne.
  • WO 2012/007561 A2 zeigt eine Sensorvorrichtung mit einer Schattenmaske und einem Bildsensor zum Erfassen einer Position einer Strahlungseinheit, die elektromagnetische Strahlung erzeugt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines Lichtstrahls bereitgestellt, die bzw. das ermöglicht, einen Strahlpunkt eines Lichtstrahls besonders präzise auf einem Objekt zu positionieren und/oder den Strahlpunkt des Lichtstrahls über eine möglichst lange Betriebsdauer besonders präzise auf einem Objekt zu positionieren und/oder mittels des Strahlpunkts vorgegebene Linienzüge, beispielsweise gerade Linien, besonders präzise auf dem Objekt abzufahren und/oder eine Lage und/oder Ausmaße des Objekts besonders präzise zu ermitteln und/oder eine Lage eines Fokuspunkts des Lichtstrahls besonders präzise zu ermitteln und/oder eine Ablenkung des Lichtstrahls besonders präzise zu steuern und/oder zu regeln und/oder einen, zwei oder mehr Sensoren der Vorrichtung auf einfache Weise zu kontrollieren, zu kalibrieren und/oder deren Präzision zu erhöhen. Ferner kann eine Oberflächenstruktur des Objekts mittels Abfahren der Oberfläche mittels des Strahlpunkts ermittelt werden.
  • In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls bereitgestellt, die eine Strahlungsanordnung, eine erste Strahllenkvorrichtung, eine Sensorvorrichtung und eine Betriebsanordnung aufweist. Die Strahlungsanordnung dient zum Erzeugen mindestens eines ersten Lichtstrahls. Mittels der ersten Strahllenkvorrichtung ist der erste Lichtstrahl innerhalb eines vorgegebenen ersten Raumwinkelbereichs lenkbar. Der erste Lichtstrahl ist auf mindestens ein erstes Objekt innerhalb des vorgegebenen Raumwinkelbereichs derart lenkbar, dass der erste Lichtstrahl einen ersten Strahlpunkt auf dem ersten Objekt bildet. Die Sensorvorrichtung weist einen ortsauflösenden optischen Sensor auf, dessen Sichtfeld den vorgegeben ersten Raumwinkelbereich schneidet. Die Sensorvorrichtung weist weiter eine Schattenmaske auf, die im Sichtfeld des optischen Sensors angeordnet ist. Die Schattenmaske ist angeordnet zum Erzeugen eines Schattens auf dem optischen Sensor aufgrund von elektromagnetischer Strahlung, die von dem ersten Strahlpunkt ausgeht und auf die Schattenmaske trifft. Die Betriebsanordnung ist mit dem optischen Sensor elektrisch gekoppelt und ist ausgebildet zum Ermitteln einer Ist-Position des ersten Strahlpunkts relativ zu dem optischen Sensor abhängig von einem Ausgangssignal des optischen Sensors.
  • Die Sensorvorrichtung mit dem ortsauflösenden optischen Sensor und der Schattenmaske ermöglicht ein besonders exaktes Ermitteln einer Ist-Position des Strahlpunkts auf dem ersten Objekt, beispielsweise das präzise Ermitteln der absoluten Ist-Position des ersten Strahlpunkts. Ferner ermöglicht die Kenntnis der präzisen Ist-Position des ersten Strahlpunkts eine äußert präzise Bestrahlung des ersten Objekts. Die Kenntnis der präzisen Ist-Position des ersten Strahlpunkts auf dem ersten Objekt und/oder der präzisen absoluten Ist-Position des ersten Strahlpunkts ermöglicht eine besonders präzise Steuerung, Regelung und/oder Kalibrierung der Vorrichtung und insbesondere der ersten Strahllenkvorrichtung. Das Ermitteln der Ist-Position des ersten Strahlpunkts mittels der Sensorvorrichtung ist zeitlich konstant und präzise, beispielsweise wird es bei einer Temperaturveränderung in der ersten Strahllenkvorrichtung wenig beeinflusst. Der Sensor kann daher als Referenz oder Kalibrierung für weitere Sensoren, beispielsweise Winkelsensoren und/oder Winkelmessgeber der Strahllenkvorrichtung verwendet werden.
  • Ferner ermöglicht die Sensorvorrichtung, gegebenenfalls weitere Sensoren, beispielsweise der ersten Strahllenkvorrichtung, zu überprüfen, zu kalibrieren und/oder gänzlich auf diese zu verzichten. Dies kann beispielsweise dazu beitragen, Ungenauigkeiten, die beispielsweise durch Resonanzeffekte, Vereinfachungen bei der Modellbildung und/oder ungenaue Kenntnis physikalischer Parameter bei der Steuerung und/oder Regelung entstehen können, zu eliminieren, da eine Ist-Position des Fokuspunktes direkt durch Messung ermittelt wird. Ferner kann die Sensorvorrichtung die Ist-Position bei gegebenen weiteren Sensoren redundant ermitteln, wodurch eine Sicherheit und/oder eine Präzision bei dem Bestrahlen erhöht werden können. Beispielsweise können die weiteren Sensoren regelmäßig, beispielsweise in vorgegebenen Zeitintervallen, beispielsweise in der Größenordnung von beispielsweise Minuten, Stunden, Tagen, Wochen, Monaten oder Jahren, kalibriert werden. Die weiteren Sensoren können beispielsweise in einen Galvanometer eingebaut sein. Ferner können die weiteren Sensoren eine ortsauflösende Kamera und/oder einen positionsabhängigen Detektor aufweisen.
  • Ferner ist die Bestimmung der präzisen absoluten Ist-Position des ersten Strahlpunkts unabhängig oder zumindest weitgehend unabhängig von einer Betriebsdauer der Vorrichtung, wodurch eine regelmäßige Kalibrierung der Sensorvorrichtung entfällt oder zumindest Zeitabstände von einer Kalibrierung zur nächsten verlängert werden können.
  • Ferner ermöglicht die exakte Kenntnis der absoluten Ist-Position des ersten Strahlpunkts eine Lageerkennung und/oder eine Vermessung des ersten Objekts. Ferner ermöglicht die präzise Erkennung der absoluten Ist-Position des ersten Strahlpunkts eine Ermittlung einer Ist-Position eines Fokuspunkts des ersten Lichtstrahls und damit einer Fokussierung des ersten Lichtstrahls. Dass eine absolute Position bekannt ist, bedeutet beispielsweise, dass die Position in einem Koordinatensystem genau bekannt ist. Beispielsweise kann die absolute Ist-Position des ersten Strahlpunkts ermittelt werden, also dessen Position in einem Koordinatensystem, beispielsweise in einem, in dem auch die Position der Sensorvorrichtung bekannt ist, was beispielsweise gleichbedeutend damit ist, dass die Ist-Position des ersten Strahlpunkts relativ zu der Sensorvorrichtung bekannt ist.
  • Der erste Strahlpunkt kann beispielsweise der Fokuspunkt sein. Alternativ dazu kann der Fokuspunkt in Ausbreitungsrichtung des ersten Lichtstrahls auch vor oder nach dem ersten Strahlpunkt liegen. Der erste Lichtstrahl kann beispielsweise ein Laserstrahl, beispielsweise ein kontinuierlicher Laserstrahl oder ein gepulster Laserstrahl sein.
  • Die Schattenmaske kann beispielsweise vorgegebene Strukturen aufweisen, die sich lediglich in eine Richtung strecken, beispielsweise kann die Schattenmaske parallele Streifen aufweisen, oder die Schattenmaske kann vorgegebene Strukturen aufweisen, die sich beispielsweise in zwei Richtungen erstrecken, beispielsweise kann die Schattenmaske aufeinander senkrecht stehende Streifen gemäß einer mehr oder weniger komplexen Struktur aufweisen. Die Schattenmaske kann transmittierend oder reflektierend wirken. Die transmittierende Schattenmaske kann beispielsweise die vorgegebene Struktur aufweisen, wobei die transmittierende Schattenmaske zwischen den Strukturen Bereiche aufweist, durch die die von dem Strahlpunkt ausgehende elektromagnetische Strahlung hindurch tritt und auf den optischen Sensor trifft. Die reflektierende Schattenmaske kann beispielsweise als vorgegebene Struktur nicht-reflektierende Bereiche und zwischen den nicht-reflektierenden Bereichen reflektierende Bereiche aufweisen, so dass die elektromagnetische Strahlung, die von der Schattenmaske auf den optischen Sensor reflektiert wird, den Schatten aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Schattenmaske schaltbar ausgebildet sein, was beispielsweise bedeuten kann, dass die Schattenmaske in einem ersten Schaltzustand vollständig transparent oder vollständig reflektierend ausgebildet ist und die vorgegebenen Strukturen die elektromagnetische Strahlung nicht beeinflussen und dass die Schattenmaske in einem zweiten Schaltzustand die vorgegebenen Strukturen aufweist, die die auf sie treffende elektromagnetische Strahlung beeinflussen. Die Schattenmaske kann beispielsweise von einer flüssigkristallschicht, beispielsweise einem Flüssigkristallpaneel, gebildet sein oder diese aufweisen, die beispielsweise einen, zwei oder mehr Schaltzustände einnehmen kann. Beispielsweise können mit Hilfe der Flüssigkristallschicht unterschiedliche Strukturen der Schattenmaske vorgegeben werden, beispielsweise für unterschiedliche Anwendungen. Beispielsweise kann mit Hilfe der Bildinformation bei vollständig transparenter Schattenmaske die Art, die Ausmaße und/oder die Lage des ersten Objekts ermittelt werden. Diese Information kann beispielsweise zusätzlich zu der Information bei einem Schaltzustand der Schattenmaske, bei dem die Schattenmaske den Schatten auf den optischen Sensor wirft, dazu dienen, die Präzision der Sensorvorrichtung zu erhöhen.
  • Die Sensorvorrichtung kann auch einen, zwei oder mehr weitere optische Sensoren mit entsprechenden weiteren Schattenmasken aufweisen. Die Bildinformationen der einzelnen optischen Sensoren können gemeinsam oder voneinander unabhängig ausgewertet werden. Mit Hilfe mehrerer optischer Sensoren und den entsprechenden Schattenmasken kann die Ist-Position des Strahlpunkts besonders präzise und/oder redundant ermittelt werden. Gegebenenfalls können mehrere optische Sensoren und die entsprechenden Schattenmasken benachbart oder voneinander beabstandet angeordnet sein und/oder deren Sichtfelder können voneinander unabhängig oder überlappend sein. Ferner kann die Ist-Position dann beispielsweise mittels Triangulation besonders präzise ermittelt werden. Ferner kann mittels der Ergebnisse der Triangulation eine absolute Position eines Fokuspunkts des Strahlpunkts, also auch eine Position des Fokuspunkts in Z-Richtung eingestellt werden.
  • Die Strahlungsanordnung kann beispielsweise eine, zwei oder mehr Strahlungseinheiten aufweisen. Die Strahlungseinheiten können beispielsweise als Lasereinheiten ausgebildet sein. Jede der Strahlungseinheiten kann beispielsweise zum Erzeugen eines Lichtstrahls, beispielsweise eines Laserstrahls, dienen. Ein, zwei oder mehr Lichtstrahlen können beispielsweise mittels der ersten Strahllenkvorrichtung und/oder mittels einer zweiten Strahllenkvorrichtung und/oder mit einer, zwei oder mehr weiteren Strahllenkvorrichtungen abgelenkt werden. Beispielsweise kann der erste Lichtstrahl ein Markierungslichtstrahl, beispielsweise ein Markierungslaserstrahl, sein und ein zweiter Lichtstrahl kann ein Bearbeitungslaserstrahl sein. Alternativ dazu kann der erste Lichtstrahl ein erster Bearbeitungslaserstrahl sein und der zweite Lichtstrahl kann ein zweiter Bearbeitungslaserstrahl sein. Der Markierungslichtstrahl muss kein Laserstrahl sein.
  • Die erste bzw. gegebenenfalls weitere Strahllenkvorrichtungen können beispielsweise jeweils eine, zwei oder mehr Ablenkvorrichtungen, beispielsweise Scanvorrichtungen, und/oder Aktuatoren zum Bewegen der Ablenkvorrichtung oder Ablenkvorrichtungen und/oder Aktuatoren zum Bewegen der Strahlungsanordnung, beispielsweise der Strahlungseinheiten, oder zum Bewegen eines Strahlaustrittsbereichs, beispielsweise einer Auskoppelfläche eines Strahlleiters, aufweisen. Gegebenenfalls kann ein Roboter oder Roboterarm einen entsprechenden Aktuator aufweisen oder bilden. Falls mehrere Ablenkvorrichtungen und/oder Sensorvorrichtungen angeordnet sind, so können diese beispielsweise, matrixförmig, beispielsweise in parallelen Reihen und parallelen Spalten, angeordnet sein. Eine entsprechende Ablenkvorrichtung kann beispielsweise im Strahlengang des ersten und/oder zweiten Lichtstrahls angeordnet sein und dazu beitragen, den entsprechenden Lichtstrahl auf das erste Objekt zu lenken. Beispielsweise kann die Ablenkvorrichtung den ersten Lichtstrahl direkt auf das erste Objekt ablenken. Beim Verwenden des Aktuators zum Bewegen der Strahlungsanordnung bzw. des Strahlaustrittsbereich können der erste und/oder zweite Lichtstrahl direkt oder indirekt, beispielsweise über einen, zwei oder mehr Spiegel, auf das erste Objekt gelenkt werden. Beim Verwenden des Aktuators zum Bewegen der Strahlungsanordnung kann beispielsweise die gesamte Strahlungsanordnung oder die entsprechende Strahlungseinheit bewegt, beispielsweise verschoben, gedreht und/oder gekippt, werden. Beim Verwenden des Aktuators zum Bewegen des Strahlaustrittsbereichs kann beispielsweise der erste Lichtstrahl in den Strahlleiter an einem ersten axialen Ende des Strahlleiters eingekoppelt werden und an einem zweiten axialen Ende des Strahlleiters, das den Strahlaustrittsbereich aufweist, ausgekoppelt werden. Das zweite axiale Ende kann dann mittels des Aktuators bewegt werden, wodurch der erste Lichtstrahl innerhalb des ersten Raumwinkelbereichs gelenkt werden kann. Ferner kann der Strahlaustrittsbereich mit einer Auskoppeloptik versehen werden.
  • Falls mehrere Strahlungseinheiten und/oder entsprechende Strahllenkvorrichtungen angeordnet sind, so können beispielsweise die entsprechenden Bearbeitungslaserstrahlen in einander mehr oder weniger überlappende Raumwinkelbereiche abgelenkt werden. Beispielsweise können die Raumwinkelbereiche stark überlappen und/oder ein erstes Objekt kann innerhalb des großen Überlappungsbereichs gleichzeitig mit Hilfe beider Bearbeitungslaserstrahlen bearbeitet werden, wodurch die Bearbeitung des ersten Objekts beschleunigt werden kann. Alternativ dazu können die Raumwinkelbereiche lediglich gering überlappen, so dass beispielsweise ein relativ großes erstes Objekt gleichzeitig in beiden Raumwinkelbereichen bearbeiten kann, was die Bearbeitung eines besonders großen Objekts ermöglicht. Der Markierungslichtstrahl kann beispielsweise mittels der ersten Strahllenkvorrichtung und der Bearbeitungslaserstrahl kann beispielsweise mittels der zweiten Strahllenkvorrichtung abgelenkt werden. Alternativ dazu können beispielsweise der Markierungslichtstrahl und der Bearbeitungslaserstrahl mittels der ersten Strahllenkvorrichtung abgelenkt werden.
  • Der optische Sensor und/oder gegebenenfalls weitere optische Sensoren können jeweils eine Vielzahl von strahlungsempfindlichen Pixeln aufweisen, beispielsweise zwischen 10 mal 10 bis 10000 mal 10000 Pixel, beispielsweise ungefähr 500 mal 1000 Pixel oder beispielsweise eine Zeile mit beispielsweise 10 bis 30000 Pixeln. Der optische Sensor kann beispielsweise eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera sein.
  • Die Betriebsanordnung kann beispielsweise eine Betriebseinheit der Vorrichtung und/oder eine Auswerteinheit der Sensorvorrichtung aufweisen. Die Ist-Position des ersten Strahlpunkts kann beispielsweise von der Betriebsanordnung mittels einer Bildauswertungssoftware ermittelt werden. Beispielsweise kann die Betriebseinheit abhängig von einem Ausgangssignal der Auswerteinheit die Ist-Position des ersten Strahlpunkts ermitteln. Alternativ dazu kann die Auswerteinheit die ist-Position des ersten Strahlpunkts ermitteln und an die Betriebseinheit weiterleiten. Alternativ oder zusätzlich kann die Betriebsanordnung, beispielsweise die Betriebseinheit und/oder die Auswerteinheit, abhängig von einer vorgegebenen Soll-Position des ersten Strahlpunkts und/oder abhängig von der ermittelten Ist-Position des ersten Strahlpunkts die Strahlungsanordnung und/oder die Strahllenkvorrichtung steuern und/oder regeln. Die Betriebsanordnung kann beispielsweise über eine Schnittstelle von außen betrieben werden und/oder Daten über die Schnittstelle nach außen bereitstellen. Die Schnittstelle kann beispielsweise ein Bedienterminal und/oder eine Computer- und/oder Netzwerkschnittstelle aufweisen. Beispielsweise können die Soll-Position oder eine Vielzahl von Soll-Positionen, die beispielsweise Soll-Verläufe und/oder Soll-Bearbeitungsmuster repräsentieren können, über die Schnittstelle in die Bearbeitungsanordnung, beispielsweise die Betriebseinheit, eingegeben werden. Die Betriebseinheit kann dann, falls nötig, die entsprechenden Soll-Positionen an die Auswerteinheit weiterleiten. Die Betriebsanordnung kann beispielsweise einen, zwei oder mehr elektronische Schaltkreise aufweisen. Beispielsweise können die Betriebseinheit und/oder die Auswerteinheit ein, zwei oder mehr elektronische Schaltkreise aufweisen. Beispielswiese kann die Betriebsanordnung einen, zwei oder mehr Chips aufweisen. Beispielsweise können die Betriebseinheit und/oder die Auswerteinheit ein, zwei oder mehr Chips aufweisen. Beispielsweise können die Betriebseinheit und/oder die Auswerteinheit auf einem einzigen Chip integriert sein. Beispielsweise können die Funktionen, beispielsweise die Rechenfunktionen, zum Ermitteln der Ist-Position des bzw. der Strahlpunkte und/oder die Funktionen, beispielsweise die Rechenfunktionen, zum Steuern der ersten Strahllenkvorrichtung und/oder der Strahlungsanordnung und/oder die Logikfunktionen zum Regeln der ersten Strahllenkvorrichtung bzw. der Strahlungsanordnung auf einem Chip integriert sein.
  • Die Bildauswertungssoftware wertet den Schatten, den die Schattenmaske auf den optischen Sensor wirft, aus. Eine räumliche Beziehung der Schattenmaske zu dem optischen Sensor, beispielsweise ein Abstand der Schattenmaske zu dem optischen Sensor und/oder eine Ausrichtung der Schattenmaske zu dem optischen Sensor ist bekannt und kann beispielsweise auf einer Speichereinheit der Betriebsanordnung gespeichert sein. Abhängig von dem erzeugten Schatten und der vorgegebenen und bekannten räumlichen Beziehung der Schattenmaske zu dem optischen Sensor können Winkel von Strahlengängen der von dem ersten Strahlpunkt ausgehenden und auf die Sensorvorrichtung einfallenden elektromagnetischen Strahlung ermittelt werden, woraus präzise auf die absolute Ist-Position des ersten Strahlpunkts relativ zu dem optischen Sensor geschlossen werden kann. Dass die elektromagnetische Strahlung von dem ersten Strahlpunkt ausgeht, kann beispielsweise bedeuten, dass die elektromagnetische Strahlung beispielsweise aufgrund von Reflexion oder Streuung und/oder aufgrund anderer optischer Wechselwirkungen des abgelenkten ersten Lichtstrahls mit dem ersten Objekt entsteht und von dem ersten Strahlpunkt aus abgestrahlt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die elektromagnetische Strahlung beispielsweise aufgrund der Bearbeitung des ersten Objekts entstehen. Beispielsweise kann die elektromagnetische Strahlung aufgrund einer Hitzeentwicklung an dem ersten Strahlpunkt entstehen. Somit wird die elektromagnetische Strahlung an dem ersten Strahlpunkt nicht aktiv erzeugt, wie beispielsweise in einer Strahlungsquelle oder einer Strahlungseinheit, sondern entsteht dort passiv aufgrund der Bestrahlung mit Hilfe des Lichtstrahls.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen steuert und/oder regelt die Betriebsanordnung abhängig von der Ist-Position des ersten Strahlpunkts die erste Strahllenkvorrichtung. Die Steuerung bzw. Regelung der ersten Strahllenkvorrichtung mittels der Sensorvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich mittels gegebenenfalls weiterer Sensoren der Strahllenkvorrichtung erfolgen. Beispielsweise können die weiteren Sensoren der Strahllenkvorrichtung mit Hilfe der Sensorvorrichtung überprüft und/oder kalibriert werden. Beispielsweise kann die Strahllenkvorrichtung die Ablenkvorrichtung aufweisen, die einen weiteren Sensor aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Ist-Position des ersten Strahlpunkts redundant ermittelt werden, wodurch eine Sicherheit und/oder eine Präzision beim Bereitstellen des ersten Lichtstrahls vergrößert werden kann. Ferner kann auf die weiteren Sensoren verzichtet werden, wodurch eine Konstruktion der ersten Strahllenkvorrichtung stark vereinfacht werden kann und/oder die erste Strahllenkvorrichtung besonders günstig herstellbar ist. Ferner kann die Sensorvorrichtung nachträglich mit einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls gekoppelt werden, die keine oder relativ unpräzise weitere Sensoren aufweist.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Vorrichtung das erste Objekt auf. In anderen Worten ist das erste Objekt, auf dem der erste Strahlpunkt erzeugt wird, Teil der Vorrichtung. Bei diesen Ausführungsformen wird das erste Objekt nicht bearbeitet oder wesentlich von dem ersten Lichtstrahl beeinflusst, sondern dient lediglich als Projektionsfläche zum Erzeugen des ersten Strahlpunkts und zum Überprüfen und/oder Ermitteln der aktuellen Ist-Ablenkung des ersten Lichtstrahls anhand des ersten Strahlpunkts auf dem ersten Objekt. Beispielsweise kann dann zum Bestrahlen und/oder zum Bearbeiten und/oder zum Beeinflussen eines zweiten Objekts ein entsprechender zweiter Lichtstrahl erzeugt werden, der beispielsweise mittels einer zweiten Lasereinheit erzeugt werden kann und der einen zweiten Strahlpunkt auf dem zweiten Objekt erzeugt. Der zweite Lichtstrahl kann beispielsweise eine vorgegebene räumliche Beziehung, beispielsweise einen vorgegebenen Abstand und/oder eine vorgegebene Winkelbeziehung, zu dem ersten Lichtstrahl haben, so dass die Ist-Position des ersten Strahlpunkts und/oder die Ist-Ablenkung des ersten Lichtstrahls repräsentativ für die Ist-Position des zweiten Strahlpunkts bzw. die Ist-Ablenkung des zweiten Lichtstrahls ist. Das erste Objekt kann beispielsweise ein Element der Vorrichtung außerhalb und/oder unabhängig von der ersten Strahllenkvorrichtung oder ein Element der ersten Strahllenkvorrichtung, beispielsweise der Ablenkvorrichtung, sein. Das erste Objekt kann beispielsweise ein Element eines Objektivs und/oder einer Fokussieroptik der Vorrichtung sein. Beispielsweise kann das erste Objekt eine Linse oder ein Schutzglas des Objektivs bzw. der Fokussieroptik sein. Alternativ dazu kann das erste Objekt beispielsweise ein transparentes Element, beispielsweise eine Linse und/oder ein Glas, beispielweise ein Schutzglas, der Strahllenkvorrichtung sein. Alternativ dazu kann das erste Objekt ein Hilfsschirm sein, der beispielweise ausschließlich zur Projektion des ersten Strahlpunkts angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Objekt ein Gehäuseelement, beispielsweise eine Wandung, beispielsweise eine Innenwandung, der Strahllenkvorrichtung und/oder der Vorrichtung sein. Alternativ dazu kann das erste Objekt ein teildurchlässiger Spiegel sein. Beispielweise kann der teildurchlässige Spiegel den Markierungslichtstrahl durchlassen, wodurch der erste Strahlpunkt in Strahlrichtung des Markierungslichtstrahls auf der Rückseite des teildurchlässigen Spiegels erkennbar und mit Hilfe der Sensorvorrichtung erfassbar ist, wobei in diesem Fall der teildurchlässige Spiegel das erste Objekt ist. Alternativ dazu kann der teildurchlässige Spiegel den Markierungslichtstrahl durchlassen, wodurch der erste Strahlpunkt in Strahlrichtung des Markierungslichtstrahls auf dem hinter dem teildurchlässigen Spiegel positionierten ersten Objekt erzeugt werden kann. Gleichzeitig kann der teildurchlässige Spiegel beispielsweise einen Bearbeitungslaserstrahl hin zu einem zu bearbeitenden zweiten Objekt ablenken.
  • Alternativ dazu kann die Vorrichtung beispielsweise dazu ausgebildet sein, den ersten Lichtstrahl auf eine Projektionsfläche abzulenken, wobei die Projektionsfläche beispielsweise das erste Objekt aufweisen oder sein kann.
  • Alternativ dazu kann das erste Objekt beispielsweise unabhängig von der Vorrichtung sein und ausschließlich zum Zwecke der Bearbeitung mit der Vorrichtung gekoppelt werden. Beispielsweise kann das erste Objekt ein zu bearbeitendes Werkstück, beispielsweise ein zu sägendes, zu schneidendes oder zu beschriftendes Werkstück sein. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Objekt Teil eines lebenden Körpers, beispielsweise des menschlichen Körpers, beispielsweise ein Auge, sein. Alternativ dazu kann das erste Objekt beispielsweise ein Material zum Herstellen eines Prototyps sein, beispielsweise mittels Rapid-Prototyping.
  • Alternativ dazu kann das erste Objekt beispielsweise eine Kalibrierplatte sein, die beispielsweise zum Kalibrieren der Sensorvorrichtung, der Strahllenkvorrichtung, der Vorrichtung zum Bereitstellen des Lichtstrahls und/oder gegebenenfalls zum Kalibrieren einer der genannten Vorrichtungen dienen kann.
  • Falls das erste Objekt Teil der Vorrichtung ist, so kann das erste Objekt beispielsweise mit einer optisch wirksamen Oberfläche versehen sein. Beispielsweise kann das erste Objekt beschichtet sein und/oder matt oder reflektierend, beispielsweise direkt reflektierend oder diffus reflektierend, oder lumineszierend ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise dazu beitragen, dass besonders viel von dem ersten Strahlpunkt ausgehende elektromagnetische Strahlung auf den optischen Sensor trifft und so das Ausgangssignal des optischen Sensors verstärkt und/oder verbessert wird. Falls das erste Objekt ein transmissives Objekt ist, durch das der erste Lichtstrahl hindurchtritt, beispielsweise ein Glas, eine Linse oder ein teildurchlässiger Spiegel, so kann der erste Strahlpunkt beispielsweise auf einer ersten Seite des ersten Objekts, die der Strahllenkvorrichtung zugewandt ist, oder auf einer zweiten Seite des ersten Objekts, die von der Strahllenkvorrichtung abgewandt ist, mittels der Sensorvorrichtung erfasst werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Sensorvorrichtung mindestens ein optisches Element auf. Das optische Element kann beispielsweise ein Element der Schattenmaske oder des optischen Sensors sein. Das optische Element kann beispielsweise in Strahlrichtung der von dem ersten Strahlpunkt ausgehenden elektromagnetischen Strahlung nach dem ersten Strahlpunkt und vor der Schattenmaske oder nach der Schattenmaske und vor dem optischen Sensor angeordnet sein. Ferner können mehrere optische Elemente angeordnet sein, beispielsweise eins nach dem ersten Strahlpunkt und vor der Schattenmaske und eines nach der Schattenmaske und vor dem optischen Sensor. Beispielsweise kann das optische Element eine Verspiegelung oder eine Entspiegelung, beispielweise eine reflektierende bzw. eine absorbierende Schicht, auf der Schattenmaske sein. Alternativ oder zusätzlich kann das optische Element einen, zwei oder mehr optische Filter, beispielsweise Wellenlängen und/oder Farbfilter, aufweisen. Falls mehrere Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen und entsprechend mehrere optische Sensoren verwendet werden, so können die optischen Sensoren beispielsweise unterschiedliche optische Filter aufweisen, so dass die Ermittlung der Ist-Position eines der Strahlpunkte nicht von elektromagnetischer Strahlung von einem anderen Strahlpunkt gestört werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann das optische Element eine, zwei oder mehr Linsen, eine, zwei oder mehr Spiegel, und/oder eine, zwei oder mehr Blenden aufweisen. Beispielsweise kann als optisches Element eine Linse derart angeordnet sein, dass die von dem ersten Strahlpunkt ausgehende elektromagnetische Strahlung auf die Schattenmaske und/oder den optischen Sensor fokussiert wird. Beispielsweise kann als optisches Element ein Spiegel so angeordnet sein, dass die von dem ersten Strahlpunkt ausgehende elektromagnetische Strahlung mittels des Spiegels hin zu dem optischen Sensor und/oder der Schattenmaske abgelenkt wird. Als Spiegel kann beispielsweise ein undurchlässiger oder ein teildurchlässiger Spiegel angeordnet sein. Beispielsweise kann als optisches Element eine Blende derart angeordnet sein, dass Umgebungslicht weitgehend abgeschattet wird und im Wesentlichen die von dem ersten Strahlpunkt ausgehende elektromagnetische Strahlung auf die Schattenmaske und/oder den optischen Sensor trifft.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Schattenmaske selbst als optisches Element ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Schattenmaske so ausgebildet sein, dass sie als optischer Filter, beispielsweise als Wellenlängenfilter bzw. Farbfilter wirkt.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen erzeugt die Strahlungsanordnung einen zweiten Lichtstrahl derart, dass der zweite Lichtstrahl eine vorgegebene räumliche Beziehung zu dem ersten Lichtstrahl hat. Beispielsweise kann die Strahlungsanordnung nacheinander mit Hilfe einer Strahlungseinheit den ersten und den zweiten Lichtstrahl erzeugen. Beispielsweise kann der erste Lichtstrahl der Markierungslichtstrahl sein und der zweite Lichtstrahl kann der Bearbeitungslaserstrahl sein. Beispielsweise kann die Ist-Position des Strahlpunkts des Markierungslichtstrahls ermittelt werden und wenn die Ist-Position des Strahlpunkts des Markierungslichtstrahls einer Soll-Position des Strahlpunkts des Markierungslichtstrahls entspricht, so kann der Bearbeitungslaserstrahl aktiviert werden. Beispielweise kann die Intensität des Bearbeitungslaserstrahls deutlich höher sein als die des Markierungslichtstrahls. Bei diesen Ausführungsformen kann der zweite Lichtstrahl eine vorgegebene räumliche Beziehung zu dem ersten Lichtstrahl haben. Beispielsweise kann ein Strahlengang des ersten Lichtstrahls den Strahlengang des zweiten Lichtstrahls überlagern. In anderen Worten kann der Strahlengang des ersten Lichtstrahls dem Strahlengang des zweiten Lichtstrahls entsprechen. Dies kann beispielsweise einfach erreicht werden, indem beide Lichtstrahlen mittels derselben Strahlungseinheit, beispielsweise mittels derselben Lasereinheit, erzeugt werden. Alternativ dazu kann die Strahlungsanordnung eine zweite Strahlungseinheit, beispielsweise eine zweite Lasereinheit, zum Erzeugen des zweiten Lichtstrahls aufweisen. Dies ermöglicht, den zweiten Lichtstrahl zeitgleich zu dem ersten Lichtstrahl zu erzeugen. Beispielweise kann dann der Strahlengang des ersten Lichtstrahls einen vorgegebenen Abstand und/oder eine vorgegebene Winkelbeziehung zu dem zweiten Lichtstrahl haben, so dass beispielsweise die Ist-Position des ersten Strahlpunkts, beispielsweise auf dem ersten Objekt, repräsentativ für eine Ist-Position eines zweiten Strahlpunkts des zweiten Lichtstrahls, beispielsweise auf dem ersten oder auf einem zweiten Objekt ist. Somit kann die räumliche Beziehung zwischen den beiden Lichtstrahlen beispielsweise eine räumliche Überlagerung, ein vorgegebener Abstand oder eine vorgegebene Winkelbeziehung der Strahlengänge der beiden Lichtstrahlen sein. Die vorgegebene Winkelbeziehung kann beispielsweise sein, dass beide Lichtstrahlen zueinander parallel sind oder sich in einem vorgegebenen Winkel schneiden. Zusätzlich zu dem zweiten Lichtstrahl können noch ein, zwei oder mehr weitere Lichtstrahlen erzeugt werden. Die weiteren Lichtstrahlen können beispielsweise mit Hilfe der ersten Lasereinheit, der zweiten Lasereinheit und/oder gegebenenfalls mit weiteren Lasereinheiten erzeugt werden. Die weiteren Lichtstrahlen können beispielsweise weitere Markierungslichtstrahlen und/oder weitere Bearbeitungslaserstrahlen sein.
  • Der zweite Lichtstrahl kann beispielsweise mittels der ersten Strahllenkvorrichtung gelenkt werden. Alternativ dazu kann der zweite Lichtstrahl mittels einer entsprechenden zweiten Strahllenkvorrichtung gelenkt werden. Der zweite Lichtstrahl kann beispielsweise innerhalb des gleichen oder innerhalb eines anderen Raumwinkelbereichs gelenkt werden. Die beiden Lichtstrahlen können beispielsweise innerhalb eines weitegehend überlappenden Raumwinkelbereichs abgelenkt werden, so dass im gleichen Raumwinkelbereich beide Lichtstrahlen zum Bestrahlen desselben Bereichs des Objekts dienen können. Alternativ dazu können die Raumwinkelbereiche lediglich gering überlappen, so dass sich der Bereich, in dem das Objekt bearbeitet werden kann, durch Addieren der beiden Raumwinkelbereiche entsprechend vergrößert. Gleichermaßen können weitere Lichtstrahlen und entsprechende Strahllenkvorrichtungen angeordnet werden, so dass ein besonders großer Bereich, in dem ein, zwei oder mehrere Objekte gleichzeitig bearbeitet werden können, erzielt werden kann. Abhängig von der Größe des Bereichs, in dem das Objekt bearbeitet werden kann, können entsprechend ein, zwei oder mehr weitere Sensorvorrichtungen angeordnet sein, deren Ausgangssignale beispielsweise gemeinsam ausgewertet werden können. Beispielsweise kann die Ist-Position des ersten Strahlpunkts mittels mehrerer Sensorvorrichtungen besonders präzise ermittelt werden, beispielsweise mittels eines Triangulationsverfahrens oder redundant, beispielsweise mittels Bildens eines Mittelwerts aus den mittels unterschiedlicher Sensorvorrichtungen ermittelten Ist-Positionen. Ferner kann mittels der Ergebnisse der Triangulation eine absolute Position eines Fokuspunkts des Strahlpunkts, also auch eine Position des Fokuspunkts in Z-Richtung und/oder entlang der Strahlrichtung, eingestellt werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlungsanordnung ausgebildet zum Erzeugen eines dritten Lichtstrahls, beispielsweise eines dritten Laserstrahls, und die Vorrichtung weist eine dritte Strahllenkvorrichtung zum Ablenken des dritten Lichtstrahls innerhalb eines dritten Raumwinkelbereichs auf. Der dritte Raumwinkelbereich schneidet das Sichtfeld des optischen Sensors und die Betriebsanordnung ermittelt abhängig von dem Ausgangssignal des optischen Sensors eine Ist-Position eines dritten Strahlpunkts des dritten Lichtstrahls auf dem ersten Objekt relativ zu dem optischen Sensor. Das Ermitteln der Ist-Position des dritten Strahlpunkts ermöglicht die Steuerung und/oder die Regelung des dritten Lichtstrahls und/oder gegebenenfalls der entsprechenden, beispielsweise dritten, Strahlungseinheit oder Strahllenkvorrichtung. Der dritte Lichtstrahl kann alternativ oder zusätzlich zu dem zweiten Lichtstrahl erzeugt werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Strahllenkvorrichtung eine Ablenkvorrichtung auf, die mindestens einen weiteren Sensor aufweist. Mittels des weiteren Sensors ist eine Ist-Ablenkung des ersten Lichtstrahls innerhalb des vorgegebenen Raumwinkelbereichs ermittelbar. Der weitere Sensor kann beispielsweise ein elektromechanischer Sensor sein, der beispielsweise mit einem Aktuator oder einem Ablenkelement der Ablenkvorrichtung gekoppelt sein kann. Das Ablenkelement kann beispielsweise ein Spiegel oder eine Spiegelhalterung der Ablenkvorrichtung sein. Der weitere Sensor kann beispielsweise auch ein optischer Sensor sein, mittels dessen die Stellung des Ablenkelements der Ablenkvorrichtung erfassbar ist. Der weitere Sensor kann beispielsweise eine Ist-Stellung des Ablenkelements der Ablenkvorrichtung erfassen und abhängig von der Ist-Stellung des Ablenkelements kann die Ist-Position des ersten Strahlpunkts auf dem ersten Objekt ermittelt werden. Die derart ermittelte Ist-Position des ersten Strahlpunkts kann mit der von der Sensorvorrichtung ermittelten Ist-Position des ersten Strahlpunkts verglichen werden. Abhängig von dem Vergleich kann die Präzision der Ermittlung der Ist-Position des ersten Strahlpunkts verbessert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorvorrichtung mittels des weiteren Sensors und/oder der weiteren Sensoren mittels der Ablenkvorrichtung kalibriert werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Vorrichtung eine ortsauflösende Kamera und/oder einen positionsabhängigen Detektor (Position-Sensitive-Detector, PSD), beispielsweise mit einer vorgelagerten Optik, zum Erfassen des ersten Strahlpunkts auf dem ersten Objekt auf. Die Kamera ermöglicht eine Kalibrierung der Sensorvorrichtung und/oder die Sensorvorrichtung ermöglicht eine Kalibrierung der Kamera. Ferner kann die Position des ersten Strahlpunkts redundant ermittelt werden, so dass eine Sicherheit und/oder eine Präzision beim Ermitteln der Ist-Position des ersten Strahlpunkts erhöht werden kann. Ferner ermöglicht die Kamera Ausmaße und/oder eine Lage des ersten oder zweiten Objekts bezüglich der Vorrichtung zu ermitteln. Ferner ermöglicht die Kamera eine Objekterkennung zum Erkennen, welches Objekt aktuell bearbeitet werden soll.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Vorrichtung einen Träger zum Anordnen des ersten Objekts auf. Der Träger kann beispielsweise eine einfache Platte sein und/oder der Träger kann eine Haltevorrichtung zum Halten des ersten Objekts aufweisen. Ferner kann der Träger ein, zwei oder mehrere Positionsmarken aufweisen, die beispielsweise zum Ermitteln einer Lage des ersten Objekts auf dem Träger und/oder zum Kalibrieren der Sensorvorrichtung dienen können.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen ist eine relative räumliche Beziehung zwischen der Sensorvorrichtung und der Strahllenkvorrichtung, beispielsweise der ersten Ablenkvorrichtung, und/oder der Strahlungsanordnung bekannt. Die relative räumliche Beziehung kann beispielsweise fest vorgegeben oder variabel sein. Dass die relative räumliche Beziehung zwischen der Sensorvorrichtung und der Strahllenkvorrichtung bzw. Strahlungsanordnung bekannt ist, kann beispielsweise bedeuten, dass die Positionen, beispielsweise die Koordinaten, der Strahllenkvorrichtung und der Sensorvorrichtung bzw. der Strahlungsanordnung und der Sensorvorrichtung im selben Bezugssystem, beispielsweise im selben Koordinatensystem, bekannt sind. Die Koordinaten der Strahllenkvorrichtung, der Sensorvorrichtung und/oder der Strahlungsanordnung können dann zum Ermitteln der Ist-Position, beispielsweise der absoluten Ist-Position, des ersten Strahlpunkts verwendet werden. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung in dem Gehäuse der Vorrichtung, an dem Träger, an einem Roboterarm oder in einer Umgebung des Gehäuses oder des Trägers angeordnet sein.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die Sensorvorrichtung an oder in der ersten Strahllenkvorrichtung angeordnet. Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise außen an einem Gehäuse der ersten Strahllenkvorrichtung angeordnet sein. Alternativ dazu kann die Sensorvorrichtung beispielsweise auch innen an dem Gehäuse der ersten Strahllenkvorrichtung angeordnet sein. In diesem Zusammenhang kann das erste Objekt beispielsweise ein Element der ersten Strahllenkvorrichtung sein. Beispielsweise kann das erste Objekt ein Teil einer Innenwandung des Gehäuses der ersten Strahllenkvorrichtung und/oder eine Linse oder ein Schutzglas der ersten Strahllenkvorrichtung, durch das der erste Lichtstrahl aus der ersten Strahllenkvorrichtung austritt, sein, wobei der erste Strahlpunkt dann auf der entsprechenden Innenwandung bzw. der Linse oder dem Schutzglas erzeugt werden kann.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Vorrichtung eine Strahlungsquelle auf, die im Sichtfeld des optischen Sensors einen Referenzstrahlpunkt mit einer vorgegebenen räumlichen Beziehung zu dem optischen Sensor bildet. Die Strahlungsquelle kann eine aktive oder eine passive Strahlungsquelle sein. Die aktive und/oder die passive Strahlungsquelle können als Markierung zum Ermitteln der Lage des ersten Objekts und/oder zum Kalibrieren der Sensorvorrichtung, insbesondere des optischen Sensors der Sensorvorrichtung, dienen. Als aktive Strahlungsquelle kann beispielsweise eine LED verwendet werden. Falls die Strahlungsquelle aktiv ist, so kann der Referenzstrahlpunkt von der Strahlungsquelle selbst oder von einer mittels der Strahlungsquelle bestrahlten Fläche, beispielsweise auf dem Träger, dem ersten Objekt oder einer Kalibrierplatte, gebildet sein. Als passive Strahlungsquelle kann beispielsweise ein Reflektor, beispielsweise ein Katzenauge, beispielsweise ein Retroreflektor und/oder transparente Kügelchen für eine Rückstreuung der elektromagnetischen Strahlung verwendet werden, wobei die passive Strahlungsquelle selbst den Referenzstrahlpunkt bildet. Dass der Referenzstrahlpunkt eine vorgegebene räumliche Beziehung zu dem optischen Sensor hat, kann beispielsweise bedeuten, dass die Lage des Referenzstrahlpunkts relativ zu dem optischen Sensor bekannt ist.
  • Die aktiven bzw. passiven Strahlungsquellen können optional mittels eines optional zuschaltbaren Luftstroms und/oder mittels eines, beispielsweise automatischen, Wischers gereinigt werden und/oder mittels einer optional zu öffnenden und/oder zu schließenden Staubklappe und/oder einem Schutzglas vor Verunreinigung geschützt werden. Die Verunreinigungen können beispielsweise bei der Bearbeitung eines Werkstoffs durch Bearbeitungsrückstände oder Abfall entstehen. Ferner kann der Werkstoff selbst die Verunreinigung bilden, beispielsweise beim Lasersintern, beispielsweise beim Rapid-Prototyping, bei dem der Ausgangswerkstoff beispielsweise pulverförmig sein kann. Beispielsweise kann die Staubklappe während der normalen Bearbeitung die Strahlungsquelle abdecken, wohingegen die Staubklappe beim Kalibrieren die Strahlungsquelle frei gibt.
  • Die aktiven bzw. passiven Strahlungsquellen und/oder der Referenzstrahlpunkt können beispielsweise stationär oder bewegbar angeordnet sein. Beispielweise kann die Strahlungsquelle mit einem Aktuator gekoppelt sein, der die Strahlungsquelle über den Träger und/oder senkrecht zu dem Träger bewegt bzw. so bewegt, dass sich der Referenzstrahlpunkt bewegt. Die Bewegung des Referenzstrahlpunkts kann dazu beitragen, den optischen Sensor der Sensorvorrichtung zu kalibrieren. Beispielsweise kann der Referenzstrahlpunkt entlang einer Geraden bewegt werden, und/oder entlang eines vorgegebenen Musters und es kann überprüft werden, ob das abgefahrene Muster mit Hilfe des optischen Sensors der Sensorvorrichtung richtig erkannt wird.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Vorrichtung ein Gehäuse auf. Die Sensorvorrichtung ist an und/oder in dem Gehäuse der Vorrichtung angeordnet. Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise innen oder außen an dem Gehäuse der Vorrichtung angeordnet sein. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung über eine nicht lösbare oder eine lösbare mechanische Kopplung mit dem Gehäuse der Vorrichtung gekoppelt sein. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig mit dem Gehäuse der Vorrichtung gekoppelt sein. Beispielsweise können das Gehäuse der Vorrichtung und die Sensorvorrichtung zueinander korrespondierende Rastmittel und/oder Schraubmittel aufweisen, so dass die Sensorvorrichtung je nach Bedarf an dem Gehäuse der Vorrichtung befestigt und/oder von diesem gelöst werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorvorrichtung an dem Gehäuse festgeklebt, angeschweißt oder angelötet sein. Falls die Sensorvorrichtung innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung angeordnet ist, so kann das erste Objekt beispielweise Teil des Gehäuses der Vorrichtung sein. Beispielsweise kann das erste Objekt ein Teil einer Innenwandung der Vorrichtung und/oder eine Linse oder ein Schutzglas der Vorrichtung sein, beispielsweise eines Objektivs, durch die der erste Lichtstrahl aus dem Gehäuse der Vorrichtung austreten kann, wobei der erste Strahlpunkt dann auf der entsprechenden Linse bzw. dem Schutzglas erzeugt werden kann.
  • In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines Lichtstrahls bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird mindestens ein erster Lichtstrahl erzeugt. Der erste Lichtstrahl wird in einem vorgegebenen ersten Raumwinkelbereich auf mindestens ein erstes Objekt derart abgelenkt, dass der erste Lichtstrahl einen ersten Strahlpunkt auf dem ersten Objekt bildet. Von dem ersten Strahlpunkt geht elektromagnetische Strahlung aus und trifft auf eine Schattenmaske, die einen Schatten auf einem ortsauflösenden optischen Sensor erzeugt. Abhängig von dem Schatten wird ein Ausgangssignal des optischen Sensors erzeugt. Abhängig von dem Ausgangssignal wird eine Ist-Position des ersten Strahlpunkts relativ zu dem optischen Sensor ermittelt.
  • Die Schattenmaske kann beispielsweise schaltbar ausgebildet sein, so dass die Schattenmaske abhängig von dem Schaltzustand beispielsweise einen, zwei oder mehr unterschiedliche Strukturen aufweist und/oder vollständig transparent ausgebildet ist. Der erste Lichtstrahlbeispielsweise der erste Laserstrahl kann beispielweise pulsweise oder kontinuierlich erzeugt werden. Die Ermittlung der Ist-Position des ersten Strahlpunkts kann entsprechend gepulst und/oder kontinuierlich erfolgen. Alternativ dazu kann die Ermittlung der Ist-Position des ersten Strahlpunkts kontinuierlich erfolgen und der erste Laserstrahl kann gepulst erzeugt werden. Beispielsweise können einzelne Ist-Positionen von ersten Strahlpunkten unterschiedlicher Strahlpulse ermittelt werden. Beispielweise kann die Ist-Position jedes einzelnen ersten Strahlpunkts ermittelt werden, mit der entsprechenden Soll-Position verglichen werden und falls nötig kann eine Ansteuerung der Strahllenkvorrichtung von einem Laserpuls zum nächsten Laserpuls angepasst werden. Dies ermöglicht eine höchst präzise Bestrahlung des zu bearbeitenden ersten oder zweiten Objekts.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen wird abhängig von dem Ausgangssignal des optischen Sensors die erste Strahllenkvorrichtung gesteuert und/oder geregelt. Alternativ oder zusätzlich können die Strahlungsanordnung und/oder gegebenenfalls eine Fokussieroptik abhängig von dem Ausgangssignal gesteuert bzw. geregelt werden. Mit Hilfe der Fokussieroptik kann ein Fokuspunkt des ersten Lichtstrahls entlang des Strahlengangs des ersten Lichtstrahls verschoben werden. Beispielsweise kann mit Hilfe der ersten Strahllenkvorrichtung der erste Strahlpunkt innerhalb einer Ebene in zwei unterschiedliche Richtungen verschoben werden und mit Hilfe der Fokussieroptik kann der Fokuspunkt senkrecht zu der Ebene und/oder entlang der Strahlrichtung des ersten Lichtstrahls verschoben werden. Das Verschieben des Fokuspunkts senkrecht zu der Ebene bzw. entlang der Strahlrichtung des ersten Lichtstrahls kann beispielweise ermöglichen, einen Arbeitsabstand zwischen der Strahllenkvorrichtung und dem zu bearbeitenden ersten oder zweiten Objekt zu verändern. Alternativ dazu kann der Arbeitsabstand mit Hilfe des Trägers verändert werden, sofern dieser verstellbar ist. Dies kann beispielsweise vorteilhaft dazu beitragen, nicht-ebene, dreidimensionale Werkstücke zu bearbeiten, die beispielsweise ein variierendes Höhenprofil aufweisen. Das Ausgangssignal des optischen Sensors kann beispielsweise derart erzeugt werden, dass es eine Helligkeitsinformation enthält, wodurch beispielweise eine Steuerung und/oder Regelung der Leistung der Strahlungsanordnung möglich ist.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen wird ein zweiter Lichtstrahl, beispielsweise ein zweiter Laserstahl, derart erzeugt, dass der zweite Lichtstrahl eine vorgegebene räumliche Beziehung zu dem ersten Lichtstrahl hat. Der zweite Lichtstrahl kann beispielsweise zeitgleich zu oder nach dem ersten Lichtstrahl erzeugt werden. Beispielsweise können der erste und der zweite Lichtstrahl alternierend erzeugt werden. Der erste Lichtstrahl kann beispielsweise der Markierungslichtstrahl und/oder der Führungslichtstrahl sein und der zweite Lichtstrahl kann beispielsweise der erste Bearbeitungslaserstrahl sein. Die räumliche Beziehung kann beispielsweise eine räumliche Überlagerung der beiden Lichtstrahlen oder ein vorgegebener Abstand und/oder eine vorgegebene Winkelbeziehung der beiden Lichtstrahlen zueinander sein. Die vorgegebene Winkelbeziehung kann beispielsweise sein, dass die Strahlengänge der beiden Lichtstrahlen parallel zueinander sind oder einen vorgegebenen Winkel größer null einschließen. In anderen Worten kann die Ist-Position des ersten Strahlpunkts auf dem ersten Objekt repräsentativ für eine Ist-Position eines zweiten Strahlpunkts des zweiten Lichtstrahls auf dem zu bearbeitenden Objekt sein. Das zu bearbeitende Objekt kann beispielsweise das erste Objekt oder das zweite Objekt sein. Ferner können noch weitere Lichtstrahlen, beispielsweise weitere Markierungs- bzw. Führungslichtstrahlen und/oder Bearbeitungslaserstrahlen erzeugt werden. Der zweite Lichtstrahl kann beispielsweise mittels der ersten Strahllenkvorrichtung oder mittels einer zweiten Strahllenkvorrichtung abgelenkt werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen wird ein dritter Lichtstrahl, beispielsweise ein dritter Laserstrahl, erzeugt und der dritte Lichtstrahl wird innerhalb eines dritten Raumwinkelbereichs abgelenkt. Der dritte Raumwinkelbereich schneidet ein Sichtfeld des optischen Sensors. Abhängig von dem Ausgangssignal des optischen Sensors wird eine Ist-Position eines dritten Strahlpunkts des dritten Lichtstrahls auf dem zu bearbeitenden Objekt relativ zu dem optischen Sensor ermittelt. Der dritte Lichtstrahl kann beispielsweise mittels einer dritten Lasereinheit erzeugt werden. Die Sensorvorrichtung ermöglicht die Steuerung und/oder Regelung der dritten Ablenkvorrichtung. Der dritte Lichtstrahl kann beispielsweise ein zweiter Bearbeitungslaserstrahl sein. Der dritte Raumwinkelbereich und der zweite Raumwinkelbereich können beispielsweise einander überlappen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen wird unabhängig von dem ersten Strahlpunkt eine Ist-Ablenkung des ersten Lichtstrahls innerhalb des vorgegebenen ersten Raumwinkelbereichs ermittelt. Beispielsweise kann die Ermittlung der Ist-Ablenkung zusätzlich zu dem Ermitteln der Ist-Position des ersten Strahlpunkts erfolgen, beispielsweise mittels des weiteren Sensors. Abhängig von der ermittelten Ist-Ablenkung kann zusätzlich zu der Sensorvorrichtung die Ist-Position des ersten Strahlpunkts ermittelt werden. In anderen Worten kann die Ist-Position des ersten Strahlpunkts redundant ermittelt werden. Dies kann beispielsweise dazu beitragen, den Sensor zum Ermitteln der Ist-Ablenkung, die erste Strahllenkvorrichtung und/oder die Sensorvorrichtung zu kalibrieren. Alternativ oder zusätzlich kann durch die redundante Ermittlung der Ist-Position des ersten Strahlpunkts die Präzision bei der Ermittlung der Ist-Position des ersten Strahlpunkts erhöht werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen wird der erste Strahlpunkt auf dem Objekt mittels der Kamera und/oder des positionsabhängigen Detektors erfasst. Die Kamera kann dazu beitragen, die Sensorvorrichtung zu kalibrieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorvorrichtung dazu beitragen, die Kamera zu kalibrieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Kamera dazu beitragen, die Ist-Position des ersten Strahlpunkts redundant und/oder besonders präzise zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Kamera dazu beitragen, das zu bearbeitende Objekt und/oder die Lage des zu bearbeitenden Objekts relativ zu der Vorrichtung zu ermitteln.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen wird eine Position des Referenzstrahlpunkts erfasst, der eine vorgegebene räumliche Beziehung zu der Sensorvorrichtung hat.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen wird die Ist-Position des ersten Strahlpunkts relativ zu dem optischen Sensor mittels des Strahlensatzes der Geometrie ermittelt, beispielsweise mittels des ersten, zweiten und/oder dritten Strahlensatzes. Da die Struktur der Schattenmaske und die Ausrichtung und Anordnung der Schattenmaske relativ zu dem optischen Sensor bekannt ist, können abhängig von dem auf dem optischen Sensor erzeugten Schatten mehrere Strahlengänge der von dem ersten Strahlpunkt ausgehenden elektromagnetischen Strahlung von der Schattenmaske bis hin zum optischen Sensor ermittelt werden. Abhängig von den ermittelten Strahlengängen kann dann mittels des Strahlensatzes der Geometrie die absolute Ist-Position des ersten Strahlpunkts relativ zu der Sensorvorrichtung ermittelt, beispielsweise extrapoliert, werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen wird der zweite Lichtstrahl aktiviert, wenn die Ist-Position des ersten Strahlpunkts einer Soll-Position des ersten Strahlpunkts entspricht. Dies kann beispielsweise dazu beitragen, eine besonders hohe Präzision und/oder Sicherheit bei dem Bestrahlen des zu bestrahlenden Objekts zu erhalten. Beispielsweise kann bei einer Behandlung eines menschlichen Auges die zu bestrahlende Position mit dem Markierungslichtstrahl markiert werden und mit dem Bearbeitungslaser bearbeitet werden, sobald die Ist-Position des Markierungslichtstrahls der Soll-Position des Markierungslichtstrahls entspricht.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen wird der erste Lichtstrahl an mehrere Soll-Positionen geführt. Abhängig von dem Ausgangssignal des optischen Sensors wird eine Orientierung und/oder Lage des ersten Objekts ermittelt.
  • Beispielweise kann der erste Lichtstrahl über eine, zwei oder mehr Außenkanten des zu bearbeitenden Objekts geführt werden. Mit Hilfe der Sensorvorrichtung können dann die absoluten Ist-Positionen der entsprechenden ersten Strahlpunkte ermittelt werden. Da bei einer horizontalen Ausrichtung des ersten Objekts die ersten Strahlpunkte beispielsweise an den Außenkanten des ersten Objekts abfallen können, was mit Hilfe der Sensorvorrichtung erkannt werden kann, können so die Ausmaße und/oder die Lage des ersten Objekts relativ zu der Sensorvorrichtung erkannt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls;
  • 2 ein Ausführungsbeispiel einer Sensorvorrichtung;
  • 3 ein Ausführungsbeispiel einer Schattenmaske;
  • 4 ein Ausführungsbeispiel einer Schattenmaske;
  • 5 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls;
  • 6 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls;
  • 7 ein Ausführungsbeispiel einer Strahllenkvorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahls;
  • 8 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls;
  • 9 ein Ausführungsbeispiel einer Strahllenkvorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahls;
  • 10 ein Ausführungsbeispiel eines Funktionsprinzips eines Erfassens eines ersten Strahlpunkts;
  • 11 ein Ausführungsbeispiel eines Funktionsprinzips eines Erfassens eines ersten Strahlpunkts;
  • 12 ein Ausführungsbeispiel eines Funktionsprinzips eines Erfassens eines ersten Strahlpunkts;
  • 13 ein Ausführungsbeispiel eines Funktionsprinzips eines Erfassens eines ersten Strahlpunkts;
  • 14 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls;
  • 15 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls;
  • 16 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls;
  • 17 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls,
  • 18 ein Ausführungsbeispiel einer Schattenmaske;
  • 19 ein Ablaufdiagram eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Lichtstrahls;
  • 20 ein Ausführungsbeispiel eines Funktionsprinzips eines Erfassens eines ersten Strahlpunkts;
  • 21 ein Ausführungsbeispiel eines Funktionsprinzips eines Erfassens eines ersten Strahlpunkts;
  • 22 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zum Bereitstellen eines Lichtstrahls. Die Vorrichtung 10 weist eine Strahlungsanordnung 12 auf, die beispielsweise mindestens einen ersten Lichtstrahl 15, beispielsweise einen ersten Laserstrahl, erzeugt. Die erste Vorrichtung 10 weist mindestens eine erste Strahllenkvorrichtung auf, die beispielsweise eine erste Ablenkvorrichtung 14 aufweisen kann. Die erste Strahllenkvorrichtung ermöglicht, den ersten Lichtstrahl 15 innerhalb eines ersten Raumwinkelbereichs 16 zu lenken. Beispielsweise ermöglicht die erste Ablenkvorrichtung 14, den ersten Lichtstrahl 15 innerhalb des ersten Raumwinkelbereichs 16 abzulenken. Die erste Ablenkvorrichtung 14 kann beispielsweise als Scanvorrichtung bezeichnet werden. Die Scanvorrichtung kann beispielsweise ein Galvanometerscanner, ein Polygonscanner, ein akustooptischer Modulator, ein elektrooptischer Modulator, ein Piezoscanner oder eine Kombination dergleichen sein. Die erste Ablenkvorrichtung 14 kann beispielsweise ein, zwei oder mehr Ablenkelemente und damit gekoppelte Aktuatoren zum Ablenken des ersten Lichtstrahls 15 aufweisen. Die Ablenkelemente können beispielsweise einen, zwei oder mehr Spiegel und/oder einen, zwei oder mehr Strahlleiter aufweisen. Die Strahllenkvorrichtung kann alternativ auch in die Strahlungsanordnung 12 integriert sein und/oder einen Teil der Strahlungsanordnung 12 darstellen. Ferner kann die Strahllenkvorrichtung auch so ausgebildet und angeordnet sein, dass mit ihrer Hilfe die Strahlungsanordnung 12 oder Teile der Strahlungsanordnung 12 oder die Ablenkvorrichtung 14 bewegbar sind. Ferner können die Strahlungsanordnung 12 und/oder die Strahllenkvorrichtung mit einem Aktuator zum Bewegen der Strahlungsanordnung 12 bzw. der Strahllenkvorrichtung gekoppelt sein. Beispielsweise kann ein Roboter und/oder Roboterarm angeordnet sein, der den Aktuator aufweist oder bildet. Ferner kann die Ablenkvorrichtung 14 auch außerhalb des Gehäuses 11 angeordnet sein, wobei dann die optische Kopplung der Strahlungsanordnung 12 mit der Ablenkvorrichtung 14 beispielsweise mittels eines Strahlleiters, einer Strahlführung oder einer Lichtleitfaser erfolgen kann.
  • Die erste Strahllenkvorrichtung kann beispielsweise den ersten Lichtstrahl 15 so lenken, dass ein abgelenkter erster Lichtstrahl 17 hin zu einem ersten Objekt 20 gelenkt wird und auf dem ersten Objekt 20 einen ersten Strahlpunkt 19 erzeugt. Ein Lenken des ersten Lichtstrahls 15 mittels der ersten Strahllenkvorrichtung kann beispielsweise eine Ablenkung des ersten Strahlpunkts 19 innerhalb einer Ebene bewirken. Beispielsweise kann eine Oberfläche des ersten Objekts 20 in einer X-Y-Ebene angeordnet sein, die durch eine X-Achse und eine Y-Achse aufgespannt wird, und/oder der erste Strahlpunkt 19 kann mit Hilfe der Strahllenkvorrichtung in der X-Y-Ebene bewegt werden.
  • Von dem ersten Strahlpunkt 19 geht elektromagnetische Strahlung aus. Die elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise aufgrund von Reflexion, Streuung, Fluoreszenz, Lumineszenz, Farbumschlag und/oder aufgrund anderer optischer Wechselwirkungen des abgelenkten ersten Lichtstrahls 17 mit dem ersten Objekt 20 entstehen. Alternativ oder zusätzlich kann die elektromagnetische Strahlung aufgrund der Bearbeitung des ersten Objekts 20 entstehen. Beispielsweise kann die elektromagnetische Strahlung aufgrund einer Hitzeentwicklung an dem ersten Strahlpunkt 19 entstehen.
  • Das erste Objekt 20 kann beispielsweise auf einem Träger 21 angeordnet sein. Das erste Objekt 20 kann beispielsweise mittels des ersten Strahlpunkts 19 bearbeitet werden. Alternativ dazu kann das erste Objekt 20 ein Teil der Vorrichtung 10 sein und ein weiterer Strahlpunkt kann auf einem zu bearbeitenden weiteren Objekt erzeugt werden, was weiter unten näher erläutert wird.
  • Der abgelenkte erste Lichtstrahl 17 kann beispielsweise durch ein Objektiv 18 treten, bevor er auf das erste Objekt 20 trifft. Das Objektiv 18 kann beispielsweise eine Fokussieroptik aufweisen, mittels der der abgelenkte erste Lichtstrahl 17 beispielsweise auf die Oberfläche des ersten Objekts 20 fokussierbar ist. Falls der abgelenkte erste Lichtstrahl 17 auf die Oberfläche des ersten Objekts fokussiert ist, so kann der erste Strahlpunkt 19 auch als Fokuspunkt bezeichnet werden. Die Fokussieroptik ermöglicht eine Verschiebung des Fokuspunkts beispielsweise in Richtung einer Z-Achse, die auf der X-Y-Ebene senkrecht steht, und/oder entlang einer Strahlrichtung des ersten Lichtstrahls 15. Somit kann der Fokuspunkt innerhalb des ersten Raumwinkelbereichs 16 in drei Raumdimensionen bewegt werden.
  • Ein Arbeitsabstand A kann sich beispielsweise von einem Ausgang der ersten Ablenkvorrichtung 14 bis hin zu der zu bearbeitenden Oberfläche des ersten Objekts 20 erstrecken. Falls der Arbeitsabstand A über das erste Objekt 20 hinweg oder von einem Objekt zu einem anderen zu bearbeitende Objekt hin variiert, so kann diese Variation beispielsweise mit Hilfe der Fokussieroptik und/oder einem Verschieben des ersten Strahlpunkts 19 in Richtung der Z-Achse kompensiert werden.
  • Die Vorrichtung 10 weist weiter eine Sensorvorrichtung 22 auf. Die Sensorvorrichtung 22 kann beispielsweise außen an einem Gehäuse 11 der Vorrichtung 10 angeordnet sein. Die Sensorvorrichtung 22 kann beispielsweise fest oder lösbar an dem Gehäuse 11 der Vorrichtung 10 befestigt sein. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 22 formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig, beispielsweise mittels Schweißen, Löten, Kleben, einer Rastverbindung und/oder einer Schraubverbindung, an dem Gehäuse 11 der Vorrichtung 10 befestigt sein. Ferner kann die Sensorvorrichtung 22 auch in einer Umgebung des Gehäuses 11 angeordnet sein, wobei die räumliche Beziehung zu der Strahllenkvorrichtung, beispielsweise der Ablenkvorrichtung 14, bekannt ist. Dabei kann die räumliche Beziehung zwischen der Strahllenkvorrichtung und der Sensorvorrichtung 22, also die relative räumliche Anordnung der Strahllenkvorrichtung und der Sensorvorrichtung 22 zueinander, fest oder variabel sein. Die Sensorvorrichtung 22 weist ein Sichtfeld 20 auf, innerhalb dessen die Sensorvorrichtung 22 beispielsweise Objekte erfassen kann. Das Sichtfeld 20 kann beispielsweise den ersten Raumwinkelbereich 16 überlappen. Das erste Objekt 20 kann beispielsweise in dem Überlappungsbereich des ersten Raumwinkelbereichs 16 und des Sichtfelds 20 angeordnet sein, so dass der erste Strahlpunkt 19 im Sichtfeld 20 der Sensorvorrichtung 22 liegt und mit Hilfe der Sensorvorrichtung 22 erfassbar ist.
  • Die Vorrichtung 10 weist weiter eine Betriebsanordnung auf, die beispielsweise eine Betriebseinheit 24 aufweisen kann. Die Betriebseinheit 24 kann beispielsweise ein Ausgangssignal der Sensorvorrichtung 22 empfangen und auswerten. Mit Hilfe der Betriebseinheit 24 können beispielsweise die Strahlungsanordnung 12 und/oder die erste Strahllenkvorrichtung, beispielsweise die erste Ablenkvorrichtung 14, gesteuert und/oder geregelt werden. In diesem Zusammenhang kann die Betriebseinheit 24 als Steuereinheit bzw. Regeleinheit bezeichnet werden. Die Betriebseinheit 24 kann beispielsweise einen, zwei oder mehr Speicherelemente zum Abspeichern von Daten und einen, zwei oder mehr Prozessoren zum Bearbeiten der Daten aufweisen. Ferner kann die Betriebseinheit 24 mit einer nicht dargestellten Schnittstelle, beispielsweise einer Bedienschnittstelle, gekoppelt sein, mittels der die Betriebsanordnung, beispielsweise die Betriebseinheit 24, bedienbar ist. Die Bedienschnittstelle kann beispielsweise analoge und/oder digitale Signale an die Betriebseinheit 24 weiterleiten. Beispielsweise kann über die Bedienschnittstelle ein Muster, beispielsweise ein Bearbeitungsmuster, vorgegeben werden, gemäß dem das erste Objekt 20 oder gegebenenfalls ein weiteres Objekt bearbeitet werden soll. Das Muster kann beispielsweise geometrische Formen, Strukturen oder Schriftzüge und/oder Lagen von Fokuspunkten und/oder Strahlintensitäten aufweisen. Das Muster kann beispielsweise eine Vielzahl von Soll-Positionen des ersten Strahlpunkts 19 aufweisen. Alternativ kann die Sensorvorrichtung 22 auch direkt mit einer nicht dargestellten externen Recheneinheit gekoppelt sein, wobei dann beispielsweise auch die Funktionalität der Betriebseinheit 24 mittels der Sensorvorrichtung 22 überprüfbar ist. Die Betriebseinheit 24 kann beispielsweise einen Chip aufweisen, auf dem die gesamte Funktionalität zum Ermitteln der Ist-Position des ersten Strahlpunkts und/oder zum Steuern und/oder Regeln der ersten Strahllenkvorrichtung und/oder der Strahlungsanordnung 12 integriert sein kann. Alternativ dazu kann die Betriebseinheit 24 beispielsweise zwei oder mehr Chips aufweisen.
  • 2 zeigt eine Detailansicht der Sensorvorrichtung 22 gemäß 1. Die Sensorvorrichtung 22 weist eine Schattenmaske 26 und einen optischen Sensor 28 auf. Die Schattenmaske 22 kann beispielsweise einen vorgegebenen Abstand zu dem optischen Sensor 28 haben. Die Schattenmaske 26 kann beispielsweise parallel oder schräg zu dem optischen Sensor 28 angeordnet sein. Die Schattenmaske 26 weist eine vorgegebene Struktur auf. Auf einer von dem optischen Sensor 28 abgewandten Seite der Schattenmaske 26 ist die Sensorvorrichtung 22 für die von dem ersten Strahlpunkt 19 ausgehende elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise transparent ausgebildet. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 22 eine Öffnung oder ein transparentes optische Element aufweisen durch das die von dem ersten Strahlpunkt 19 ausgehende elektromagnetische Strahlung hindurch tritt und auf die Schattenmaske 26 trifft.
  • Der optische Sensor 28 ist ein ortsauflösender optischer Sensor. Beispielsweise weist der optische Sensor 28 eine Vielzahl von Pixeln auf, beispielsweise zwischen 100 (beispielsweise 10 mal 10) und 100 Millionen (beispielsweise 10000 mal 10000), beispielswiese zwischen 1000 und eine Million, beispielsweise ungefähr 500 mal 1000 Pixel, die beispielsweise jeweils einen strahlungsempfindlichen Bereich aufweisen. Die Pixel können beispielsweise flächig, beispielsweise matrixförmig, beispielsweise in Form von Zeilen und Spalten, angeordnet sein. Alternativ dazu kann beispielsweise lediglich eine Zeile von Pixeln mit beispielsweise 10 bis 30000 Pixeln angeordnet sein. Beispielsweise ist der optische Sensor 28 eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera.
  • Die Betriebsanordnung kann beispielsweise eine Auswerteinheit 30 aufweisen, die beispielsweise mit dem optischen Sensor 28 elektrisch gekoppelt sein kann und/oder die beispielsweise von der Sensorvorrichtung 22 und/oder der Betriebseinheit 24 umfasst sein kann und/oder die die Signale der Pixel des optischen Sensors 28 ausliest. Die Auswerteinheit 30 kann beispielsweise einen Chip aufweisen und/oder mit einer Schnittstelleneinheit 32 gekoppelt sein. Die Schnittstelleneinheit 32 kann beispielsweise zum Koppeln der Sensorvorrichtung 22 mit der Betriebseinheit 24 angeordnet sein. Falls die Auswerteinheit 30 von der Betriebseinheit 24 umfasst ist, so kann beispielsweise auf die Schnittstelleneinheit 32 verzichtet werden. Mit Hilfe der Auswerteinheit 30 kann beispielsweise die Strahlungsanordnung 12 und/oder die Strahllenkvorrichtung gesteuert und/oder geregelt werden. In diesem Zusammenhang kann die Auswerteinheit 30 als Steuereinheit bzw. Regeleinheit bezeichnet werden.
  • Beim Auftreffen der von dem ersten Strahlpunkt 19 ausgehenden elektromagnetischen Strahlung auf die Schattenmaske 26 schattet die vorgegebene Struktur der Schattenmaske 26 einen Teil der elektromagnetischen Strahlung ab. Dadurch erzeugt die vorgegebene Struktur der Schattenmaske 26 einen Schatten auf dem optischen Sensor 28. Die Lage und Struktur des Schattens auf dem optischen Sensor 28 kann mit Hilfe des optischen Sensors 28 erfasst werden. Da die Position und der Abstand der Schattenmaske 26 bezüglich des optischen Sensors 28 fest vorgegeben und bekannt ist, können abhängig von der Lage und der Struktur des Schattens auf dem optischen Sensor 28 mehrere Strahlengänge der elektromagnetischen Strahlung zwischen der Schattenmaske 26 und dem optischen Sensor 28 ermittelt werden. Abhängig von den ermittelten Strahlengängen kann dann präzise die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 ermittelt, beispielsweise extrapoliert, werden. Die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 kann beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer der Strahlensätze der Geometrie ermittelt werden.
  • Die Sensorvorrichtung 22 kann beispielsweise ein, zwei oder mehr optische Elements zum Beeinflussen der elektromagnetischen Strahlung aufweisen. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 22 ein erstes optisches Element 34 und/oder ein zweites optisches Element 36 aufweisen. Das erste optische Element 34 kann beispielsweise zwischen der Schattenmaske 26 und dem optischen Sensor 28 angeordnet sein. Das zweite optische Element 36 kann beispielsweise auf einer von dem optischen Sensor 28 abgewandten Seite der Schattenmaske 26 angeordnet sein. Das erste und/oder das zweite optische Element 34, 36 können beispielsweise einen optischen Filter, beispielsweise einen Helligkeitsfilter, einen Filter zum Reduzieren von Speckle und/oder einen Polarisationsfilter, oder ein Schutzglas, beispielsweise ein wechselbares Schutzglas, einen Specklereduzierer (Specklereducer) und/oder eine Linse, beispielsweise eine Fokussierlinse oder eine Kollimationslinse, und/oder eine Blende, die beispielsweise zum Abschatten von Umgebungslicht von außerhalb des Sichtfelds 23 dienen kann, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Schattenmaske 26 als optisches Element, beispielsweise als optischer Filter und/oder Linse und/oder Blende dienen. Ferner können beispielsweise mehrere entsprechende optische Elements angeordnet sein und/oder zusammenwirken.
  • Das bzw. die optischen Elements 34, 36 und/oder die gesamte Sensorvorrichtung 22 und/oder der optische Sensor 28 können beispielsweise mit entsprechenden Vibrationseinheiten mechanisch gekoppelt sein, die das bzw. die optischen Elements 34, 36 bzw. die gesamte Sensorvorrichtung 22 bzw. den optischen Sensor 28 vibrieren lassen, um Speckle zu verhindern. Ferner können alternativ oder zusätzlich eines oder beide der optischen Elements 34, 36 zum Reduzieren von Speckle zeitlich veränderbar, beispielweise als LCD-Panel, ausgebildet sein.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Schattenmaske 26 als optisches Element eine Beschichtung aufweisen und/oder die Schattenmaske 26 kann aus einem Material gebildet sein, das als optisches Element dient. Beispielsweise können die Beschichtung und/oder die Schattenmaske 26 reflektierend, beispielsweise direkt reflektierend oder diffus reflektierend, oder matt ausgebildet sein. Ferner können die Strukturen der Schattenmaske 26 eine oder mehrere Phasen und/oder Abschrägungen aufweisen, die beispielsweise einen optischen Effekt haben können. Beispielsweise können störende Spiegeleffekte vermieden werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Schattenmaske 26 mit einer vorgegebenen Neigung, also nicht parallel, zu dem optischen Sensor 28 angeordnet sein. Dies kann dazu beitragen, störende Spiegeleffekte zu vermeiden.
  • Die Sensorvorrichtung 22 mit der Schattenmaske 26 und dem optischen Sensor 28 ermöglicht das Ermitteln der absoluten Ist-Position des ersten Strahlpunkts. Dass die Ist-Position des ersten Strahlpunkts absolut ermittelbar ist, kann in diesem Zusammenhang beispielsweise bedeuten, dass die exakte Position des ersten Strahlpunkts 19 im dreidimensionalen Raum bezogen auf die Sensorvorrichtung 22 ermittelbar ist. In anderen Worten kann ein dreidimensionales Koordinatensystem vorgegeben werden, in dem die Position der Sensorvorrichtung 22 präzise bekannt ist und in dem die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 absolut und präzise ermittelbar ist. Beispielsweise kann durch die Sensorvorrichtung 22 das Bezugssystem, beispielsweise das Koordinatensystem, innerhalb dessen die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 absolut ermittelbar ist, vorgegeben sein. Ferner kann die Position der ersten Ablenkvorrichtung 14 in dem Bezugssystem präzise bekannt sein. Zur Vorgabe des Koordinatensystems kann beispielsweise ein Referenz- und/oder Bezugspunkt, beispielsweise ein Koordinatenursprung, an der Vorrichtung 10, der ersten Ablenkvorrichtung 14 oder der Sensorvorrichtung 22 bestimmt werden.
  • Das Ermitteln der Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 kann beispielsweise ein sehr präzises Steuern und/oder Regeln der Strahlungsanordnung 12 und/oder der ersten Strahllenkvorrichtung ermöglichen. Beispielsweise kann der Betriebseinheit 24 ein abzuarbeitendes Muster, beispielsweise entsprechende Soll-Positionen des ersten Strahlpunkts 19, vorgegeben werden, beispielsweise mittels Daten, die in die Vorrichtung 10 über die Bedienschnittstelle eingegeben werden, so dass die Betriebseinheit 24 die erste Strahllenkvorrichtung derart ansteuert, dass der erste Strahlpunkt 19 das vorgegebene Muster abfährt. Mit Hilfe der Sensorvorrichtung 22 kann dann regelmäßig überprüft werden, ob der erste Strahlpunkt 19 sich tatsächlich gemäß des vorgegebenen Musters auf dem ersten Objekt 20 bewegt und falls nötig kann die Ansteuerung der ersten Strahllenkvorrichtung entsprechend angepasst werden, beispielsweise im Sinne einer Regelung, so dass das vorgegebene Muster beispielsweise möglichst präzise abgearbeitet wird. Beispielsweise kann die Lage, Orientierung und/oder Dimension des abzuarbeitenden Musters auf dem zu bearbeitenden Objekt relativ zu der Sensorvorrichtung 22 überprüft, korrigiert und/oder vorgegeben werden. Dazu kann beispielsweise die Betriebseinheit 24 die von der Auswerteinheit 30 bereitgestellten Ist-Positionen mit den Soll-Positionen vergleichen und entsprechende Korrekturen durchführen. Alternativ dazu können das Muster und/oder die entsprechenden Soll-Positionen des ersten Strahlpunkts 19 der Auswerteinheit 30 bereitgestellt werden, die dann abhängig von den Soll-Positionen und den Ist-Positionen die durchzuführenden Korrekturen der Betriebseinheit 24 bereitstellt.
  • Der erste Lichtstrahl 15 kann beispielsweise dazu dienen, das erste Objekt 20 zu schneiden, wobei dann das Muster beispielsweise die Trennlinien vorgegeben kann, entlang derer das erste Objekt 20 geschnitten werden soll. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Lichtstrahl 15 beispielsweise dazu dienen, die Oberfläche des ersten Objekts 20 zu bearbeiten. Beispielsweise kann die Oberfläche des ersten Objekts 20 gemäß dem Muster beschriftet werden. Das Beschriften kann beispielsweise jegliche Form der Oberflächenbearbeitung, die mittels des ersten Strahlpunkts 19 möglich ist, umfassen. Beispielsweise können Ausnehmungen, wie beispielsweise Nuten oder Gräben, und/oder komplexe Muster und/oder Schriftzüge in die Oberfläche eingearbeitet werden. Ferner kann mit Hilfe der Fokussieroptik 18 eine Tiefe der Oberflächenstruktur vorgegeben werden, beispielsweise mittels Verschieben des Fokuspunkts entlang der Z-Achse. Eine Tiefeninformation kann beispielsweise in den Daten zu dem vorgegebenen Muster enthalten sein. Da mittels der Sensorvorrichtung 22 die absolute Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 ermittelbar ist, kann auch die Fokussieroptik 18 in den Regelkreis eingebunden werden und mittels der Sensorvorrichtung 22 kann auch die Tiefe der einzuarbeitenden Oberflächenstruktur gesteuert und/oder geregelt werden.
  • Die Strahlungsanordnung 12 kann den ersten Lichtstrahl 15, beispielsweise den ersten Laserstrahl, kontinuierlich oder gepulst, also pulsweise erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorvorrichtung 22 die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 kontinuierlich und/oder pulsweise erfassen. Beispielsweise kann die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 regelmäßig erfasst werden, beispielsweise kann die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 zu jedem einzelnen Laserpuls ermittelt werden. Die Anpassung und/oder Regelung der ersten Strahllenkvorrichtung kann beispielsweise derart schnell erfolgen, dass die Anpassung von einem Laserpuls zum nächsten erfolgt. Dies trägt zu einer besonders präzisen Bestrahlung des ersten Objekts 20 bei.
  • Zusätzlich zu dem ersten Lichtstrahl 15 kann die Strahlungsanordnung 12 in verschiedenen Ausführungsbeispielen einen zweiten Lichtstrahl (in 1 nicht gezeigt), beispielsweise einen zweiten Laserstrahl, erzeugen. Beispielsweise kann die Strahlungsanordnung 12 Lichtstrahlen mit unterschiedlicher Intensität erzeugen. Beispielsweise kann der erste Lichtstrahl 15 eine erste Intensität und/oder einen ersten Wellenlängenbereich aufweisen und der zweite Lichtstrahl kann eine zweite Intensität und/oder einen zweiten Wellenlängenbereich aufweisen. Beispielsweise kann die zweite Intensität wesentlich höher sein als die erste Intensität. Beispielsweise können in diesem Zusammenhang der erste Lichtstrahl 15 als Markierungslichtstrahl, beispielsweise als Markierungslaserstrahl, und der zweite Lichtstrahl als Bearbeitungslaserstrahl dienen. Der Markierungslichtstrahl kann beispielsweise eine derart geringe Energie und/oder Intensität aufweisen, dass mittels des Markierungslichtstrahls keine wesentliche Beeinflussung des zu bearbeitenden Objekts erfolgt. Beispielsweise kann der Markierungslichtstrahl zum Markieren einer Soll-Position im Auge verwendet werden, ohne das Auge zu verletzen. Zum Operieren des Auges kann dann der Bearbeitungslaserstrahl aktiviert werden. Beispielsweise kann mittels des Bearbeitungslaserstrahls die Augenhornhaut, die Augenlinse und/oder die Augennetzhaut operiert werden. Der Markierungslichtstrahl kann beispielsweise modulierbar, beispielsweise bezüglich der Helligkeit, sein. Die Aufteilung in Markierungslichtstrahl und Bearbeitungslaserstrahl ermöglicht unter anderem auch die Kalibrierung der Vorrichtung 10 bei unverminderter Intensität der entsprechenden Lichtstrahlen, wodurch beispielsweise die Präzision der Kalibrierung oder deren Effekt verbessert werden kann. Der Markierungslichtstrahl kann beispielsweise Wellenlängen im Sichtbaren, Blauen, Grünen, Roten, Ultravioletten oder Infraroten Bereich aufweisen. Der Markierungslichtstrahl kann beispielsweise mit einer LED oder einer Laserdiode erzeugt werden.
  • Beispielsweise können die beiden Lichtstrahlen eine vorgegebene räumliche Beziehung zueinander haben, so dass die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 des ersten Lichtstrahls 15 repräsentativ für eine Ist-Position eines zweiten Strahlpunkts des zweiten Lichtstrahls sein kann.
  • Beispielsweise können sich der erste und der zweite Lichtstrahl exakt überlagern. Beispielsweise können beide Lichtstrahlen mittels derselben Strahlungseinheit, beispielsweise mittels derselben Lasereinheit, der Strahlungsanordnung 12 erzeugt werden und/oder beide mittels der ersten Strahllenkvorrichtung, beispielsweise der ersten Ablenkvorrichtung 14, gelenkt bzw. abgelenkt werden. Ferner können die Strahlengänge der Lichtstrahlen einen vorgegebenen Abstand und/oder eine vorgegebene Winkelbeziehung zueinander haben. Beispielsweise kann zum Erzeugen des zweiten Lichtstrahls eine zweite Strahlungseinheit, beispielsweise eine zweite Lichtquelle oder eine zweite Lasereinheit, in der Strahlungsanordnung 12 angeordnet sein. Die beiden Strahlungseinheiten können beispielsweise so angeordnet sein, beispielsweise derart nah bei einander, dass beide Lichtstrahlen mittels der ersten Strahllenkvorrichtung, beispielsweise der ersten Ablenkvorrichtung 14, lenkbar bzw. ablenkbar sind. Alternativ dazu kann der zweite Lichtstrahl mittels einer nicht dargestellten zweiten Strahllenkvorrichtung abgelenkt werden. Beispielsweise weist die erste Strahlungseinheit eine erste Laserdiode oder eine LED auf und die zweite Strahlungseinheit weist eine zweite Laserdiode auf.
  • Der erste Lichtstrahl 15 und der zweite Lichtstrahl können beispielsweise gleichzeitig oder nacheinander, beispielsweise alternierend erzeugt werden. Beispielsweise kann der erste Strahlpunkt 19 an eine vorgegebene Soll-Position geführt werden und mit Hilfe der Sensorvorrichtung 22 kann überprüft werden, ob die aktuelle Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 der vorgegebenen Soll-Position des ersten Strahlpunkts 19 entspricht. Falls die Ist-Position der Soll-Position entspricht, kann der zweite Lichtstrahl zum Bearbeiten des Objekts, beispielsweise des ersten oder eines zweiten Objekts, erzeugt werden.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schattenmaske 26 in Draufsicht. Die Schattenmaske 26 kann beispielsweise einen Rahmen 38 aufweisen, von dem aus sich beispielsweise erste Streifen 40 und beispielsweise dazu senkrechte zweite Streifen 42 erstrecken können. Ferner können beispielsweise zusätzlich feinere Strukturen vorgesehen sein, beispielsweise weitere zusätzliche Strukturen, die beispielsweise parallel zu den ersten Streifen 40 und/oder den zweiten Streifen 42 ausgebildet sein können. Die ersten und zweiten Streifen 40, 42 erstrecken sich in zwei Raumrichtungen und bilden somit eine zweidimensionale vorgegebene Struktur. Zwischen den vorgegebenen Strukturen kann die Schattenmaske 26 beispielsweise transparent ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Schattenmaske 26 zwischen den vorgegebenen Strukturen Ausnehmungen aufweisen, durch die die elektromagnetische Strahlung hindurch treten kann. In 3 sind die Strukturen der Schattenmaske 26 zur besseren Darstellbarkeit relativ groß dargestellt. In der Realität können die Strukturen jedoch weitaus kleiner ausgebildet sein und/oder es können weitaus mehr Strukturen, beispielsweise hunderte, tausende oder millionenfache Strukturen ausgebildet sein. Diese Strukturen erzeugen eine entsprechende Anzahl von Hell-Dunkel-Übergängen, also Schatten, auf dem optischen Sensor 28.
  • Optional kann die Schattenmaske 26 schaltbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Schattenmaske 26 als optisches Element eine Flüssigkristallschicht aufweisen, die abhängig von ihrem Schaltzustand beispielsweise ein, zwei oder mehr unterschiedliche der nicht transparenten Strukturen erzeugt und/oder in einem Schaltzustand vollständig transparent ist. Dies kann ermöglichen, abhängig von der gewünschten Anwendung, beispielsweise abhängig von dem aktuellen Bearbeitungsvorgang, und/oder abhängig von dem zu bearbeitenden Objekt die vorgegebene Struktur anzupassen.
  • Ferner kann in dem transparenten Zustand der optische Sensor 28 beispielsweise zum Erfassen eines Bildes des Objekts, beispielsweise des ersten Objekts 20, verwendet werden. Beispielsweise können mittels der dadurch gewonnenen Bildinformation das zu bearbeitende Objekt, dessen Ausmaße, Form und/oder dessen absolute Position und/oder Lage ermittelt werden.
  • 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schattenmaske 26, das beispielsweise weitgehend dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Schattenmaske 26 entsprechen kann. Die Schattenmaske 26 kann beispielsweise lediglich erste Streifen 40 aufweisen. Die ersten Streifen 40 können beispielsweise parallel zueinander ausgebildet sein. Die ersten Streifen 40 erstrecken sich beispielsweise in lediglich einer Raumrichtung und können beispielsweise eine eindimensionale vorgegebene Struktur bilden.
  • Die im Vorhergehenden erläuterte Schattenmaske 26 kann beispielsweise nicht dargestellte Unterstrukturen aufweisen, die an den dargestellten Strukturen, beispielsweise den ersten und/oder zweiten Streifen 40, 42 angeordnet und/oder ausgebildet sein können. Mittels der Unterstrukturen können beispielsweise einzelne der Streifen 40, 42 voneinander unterschieden werden, so dass beispielsweise festgestellt werden kann, welcher Streifen 40, 42 welchen Teil des Schattens wirft.
  • 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 zum Bereitstellen eines Lichtstrahls, bei dem die Vorrichtung 10 beispielsweise weitgehend einer der im Vorhergehenden erläuterten Vorrichtungen 10 zum Bereitstellen eines Lichtstrahls entsprechen kann. Die Sensorvorrichtung 22 kann beispielsweise in dem Gehäuse 11 der Vorrichtung 10 angeordnet sein. In diesem Zusammenhang kann die Vorrichtung 10 beispielsweise eine Ausnehmung aufweisen, durch die die von dem ersten Strahlpunkt 19 ausgehende elektromagnetische Strahlung hin zu der Sensorvorrichtung 22 gelangen kann. In der Ausnehmung kann beispielsweise ein Glas, beispielsweise ein Schutzglas, oder ein optisches Element, wie beispielsweise eine Linse oder ein Filter, angeordnet sein.
  • 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 zum Bereitstellen eines Lichtstrahls, die beispielsweise weitgehend einer der im Vorhergehenden erläuterten Vorrichtungen 10 zum Bereitstellen eines Lichtstrahls entsprechen kann. Die Sensorvorrichtung 22 kann beispielsweise an der ersten Strahllenkvorrichtung, beispielsweise der ersten Ablenkvorrichtung 14, angeordnet sein.
  • 7 zeigt eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels der ersten Strahllenkvorrichtung, beispielsweise der ersten Ablenkvorrichtung 14. Die erste Ablenkvorrichtung 14 weist beispielsweise ein Gehäuse 45 der ersten Ablenkvorrichtung 14 auf. Die Sensorvorrichtung 22 kann beispielsweise gemäß 6 an einer Außenseite des Gehäuses 45 der ersten Ablenkvorrichtung 14 angeordnet sein. Das Gehäuse 45 der ersten Ablenkvorrichtung 14 kann beispielsweise eine erste Ausnehmung 44 und eine zweite Ausnehmung 46 aufweisen. Die zweite Ausnehmung 46 kann beispielsweise zum Einkoppeln des ersten Lichtstrahls 15 in die erste Ablenkvorrichtung 14 dienen. Die erste Ausnehmung 44 kann beispielsweise zum Auskoppeln des abgelenkten ersten Lichtstrahls 17 aus der ersten Ablenkvorrichtung 14 dienen. Die erste Ablenkvorrichtung 14 weist weiter ein, zwei oder mehr nicht dargestellte Ablenkelemente zum Ablenken des ersten Lichtstrahls 15 und nicht dargestellte Aktuatoren zum Bewegen der Ablenkelemente auf. In den Ausnehmungen 44, 46 können beispielsweise optische Elemente, wie beispielsweise Linsen und/oder Gläser und/oder Schutzgläser angeordnet sein.
  • Optional kann die erste Ablenkvorrichtung 14 ein, zwei oder mehr weitere Sensoren zum Ermitteln einer Ist-Ablenkung des abgelenkten ersten Lichtstrahls 17 aufweisen. Diese weiteren Sensoren können beispielsweise optische Sensoren und/oder elektromechanische Sensoren sein. Die Ablenkelemente können beispielsweise einen, zwei oder mehr Spiegel und/oder eine, zwei oder mehr Strahlleiter, beispielsweise Lichtleitfasern, aufweisen. Mit Hilfe des bzw. der Spiegel kann der erste Lichtstrahl 15 abgelenkt werden, wobei der bzw. die Spiegel mit den Aktuatoren mechanisch gekoppelt sind. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Lichtstrahl 15 in den bzw. die Strahlleiter an einem ersten axialen Ende des bzw. der entsprechenden Strahlleiter eingekoppelt werden und an einer Strahlaustrittsfläche des bzw. der Strahlleiter, beispielsweise an einem zweiten axialen Ende des bzw. der Strahlleiter, wieder ausgekoppelt werden, wobei zumindest das zweite axiale Ende mit dem bzw. den Aktuatoren mechanisch gekoppelt sein kann. Ferner kann als Ablenkelement ein akustooptischer Modulator angeordnet sein.
  • 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, bei dem die Vorrichtung 10 beispielsweise weitgehend einer der im Vorhergehenden erläuterten Vorrichtungen 10 zum Bereitstellen eines Lichtstrahls entsprechen kann. Die Sensorvorrichtung 22 kann beispielsweise in der ersten Strahllenkvorrichtung, beispielsweise der ersten Ablenkvorrichtung 14, angeordnet sein.
  • 9 zeigt eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels der ersten Strahllenkvorrichtung, beispielsweise der ersten Ablenkvorrichtung 14, die beispielsweise weitgehend einer der im Vorhergehenden erläuterten ersten Ablenkvorrichtungen 14 entsprechen kann. Die Sensorvorrichtung 22 kann beispielsweise gemäß der in 8 gezeigten ersten Ablenkvorrichtung 14 in dem Gehäuse 45 der ersten Ablenkvorrichtung 14 angeordnet sein. Das in den 8 und 9 nicht dargestellte Sichtfeld der Sensorvorrichtung 22 kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass der erste Strahlpunkt 19 außerhalb der ersten Ablenkvorrichtung 14 mittels der Sensorvorrichtung 22 erfassbar ist. Beispielsweise kann die erste Ablenkvorrichtung 14 ein entsprechendes Fenster zum Erfassen der von dem ersten Strahlpunkt 19 ausgehenden elektromagnetischen Strahlung aufweisen. Alternativ dazu kann das Sichtfeld derart sein, dass der erste Strahlpunkt 19 innerhalb der ersten Ablenkvorrichtung 14 erfassbar ist. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise der erste Lichtstrahl 15 lediglich als Markierungslichtstrahl dienen und dementsprechend der erste Strahlpunkt 19 als Markierungsstrahlpunkt und der zweite Lichtstrahl kann aus der ersten Ablenkvorrichtung 14 herausgeführt werden und als Bearbeitungslaserstrahl zum Bearbeiten eines zweiten Objekts, beispielsweise eines Werkstücks dienen. Ferner kann in diesem Zusammenhang das erste Objekt 20 beispielsweise ein Teil der ersten Ablenkvorrichtung 14 sein.
  • 10 veranschaulicht ein Funktionsprinzip eines Erfassens des ersten Strahlpunkts 19, beispielsweise innerhalb der ersten Ablenkvorrichtung 14. Alternativ oder zusätzlich kann gemäß diesem Funktionsprinzip der erste Strahlpunkt 19 auch außerhalb des Gehäuses 45 der ersten Ablenkvorrichtung 14 und innerhalb des Gehäuses 11 der Vorrichtung 10 oder außerhalb des Gehäuses 11 der Vorrichtung 10 ermittelt werden. Die Vorrichtung 10 bzw. die erste Ablenkvorrichtung 14 kann beispielsweise einen teildurchlässigen Spiegel 52, beispielsweise einen dichroitischen Spiegel, aufweisen. Der teildurchlässige Spiegel 52 kann beispielsweise ein Teilerspiegel und/oder ein Einwegspiegel sein. Der teildurchlässige Spiegel 52 kann beispielsweise einen Teil der auf ihn einfallenden Strahlung, beispielsweise des ersten Lichtstrahls 17, reflektieren und der andere Teil tritt durch den teildurchlässigen Spiegel 52 hindurch. Der teildurchlässige Spiegel 52 kann beispielsweise auf einer Seite ein dielektrisches Schichtensystem und/oder optional auf der anderen Seite eine reflexionsvermindernde Beschichtung, beispielsweise zum Vermeiden von Doppelbildern aufweisen. Alternativ oder zusätzlich zu dem dielektrischen Schichtensystem kann beispielsweise auch eine sehr dünne Metallbeschichtung zum Einsatz kommen.
  • Die Strahlungsanordnung 12 erzeugt den ersten Lichtstrahl 15, der von den Ablenkelementen der ersten Ablenkvorrichtung 14 abgelenkt wird, so dass der abgelenkte erste Lichtstrahl 17 auf den teildurchlässigen Spiegel 52 trifft und diesen zumindest teilweise durchdringt. Dadurch wird in Strahlrichtung gesehen auf der Rückseite des teildurchlässigen Spiegels 52 der erste Strahlpunkt 19 erzeugt. Die erste Sensorvorrichtung 22 erfasst die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 20 auf dem teildurchlässigen Spiegel 52. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Objekt 20 von dem teildurchlässigen Spiegel 52 gebildet. Der erste Lichtstrahl 17 dient als Markierungslichtstrahl. Ein zweiter Lichtstrahl 48, beispielsweise der erste Bearbeitungslaserstrahl, kann beispielsweise einen anderen Wellenlängenbereich aufweisen als der erste Lichtstrahl 17 und kann mittels des teildurchlässigen Spiegels 52 abgelenkt werden, so dass dieser die erste Ablenkvorrichtung 14 und/oder die Vorrichtung 10 in Richtung hin zu dem zu bearbeitenden zweiten Objekt verlässt. Der teildurchlässige Spiegel 52 kann in diesem Zusammenhang beispielsweise als Hilfsschirm bezeichnet werden. Der erste und der zweite Lichtstrahl 17, 48 haben eine vorgegebene räumliche Beziehung zueinander. Beispielsweise haben deren Strahlengänge einen vorgegebenen Abstand und/oder eine vorgegebene Winkelbeziehung zueinander. Beispielsweise sind die Strahlengänge parallel zueinander. Beispielsweise können die Strahlengänge auch abweichend von 10 einander überlagern.
  • 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Funktionsprinzips eines Erfassens des ersten Strahlpunkts 19, das beispielsweise dem im Vorhergehenden erläuterten Funktionsprinzip weitgehend entsprechen kann. Das erste Objekt 20 kann bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise ein Teil, beispielsweise eine Innenwandung, des Gehäuses 45 der ersten Ablenkvorrichtung 14 und/oder des Gehäuses 11 der Vorrichtung 10 sein oder außerhalb des Gehäuses 11 der Vorrichtung 10 angeordnet sein. Das erste Objekt 20 kann beispielsweise ein Hilfsschirm sein, der ausschließlich zum Erzeugen des ersten Strahlpunkts 19 angeordnet ist.
  • Der abgelenkte erste Lichtstrahl 17 dient wiederum als Markierungslichtstrahl und durchdringt den teildurchlässigen Spiegel 52. Der abgelenkte erste Lichtstrahl 17 erzeugt den ersten Strahlpunkt 19 auf dem ersten Objekt 20. Die Sensorvorrichtung 22 erfasst die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 auf dem ersten Objekt 20. Das erste Objekt 20 kann beispielsweise matt oder reflektierend ausgebildet und/oder beschichtet sein. Beispielsweise kann das erste Objekt 20 direkt oder diffus reflektierend ausgebildet bzw. beschichtet sein. Dies kann dazu beitragen, eine Signalstärke des Ausgangssignals der Sensorvorrichtung 22 zu Erhöhen. Dies kann dazu beitragen, eine Präzision bei der Ermittlung der Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 zu erhöhen.
  • 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Funktionsprinzips eines Erfassens des ersten Strahlpunkts 19, bei dem das Funktionsprinzip beispielsweise weitgehend einem der vorhergehend erläuterten Funktionsprinzipien entsprechen kann. Die erste Ablenkvorrichtung 14 und/oder die Vorrichtung 10 kann beispielsweise als optisches Element eine Linse 54 und/oder ein Glas, beispielsweise ein Schutzglas, aufweisen. Die Linse 54 bzw. das Glas kann beispielsweise das Glas sein, durch das der abgelenkte erste Lichtstrahl 17 die erste Ablenkvorrichtung 14 und/oder die Vorrichtung 10 hin zu dem zu bearbeitenden und/oder zweiten Objekt verlässt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das erste Objekt 20 von dem optischen Element, insbesondere der Linse 54, gebildet sein. Somit wird der erste Strahlpunkt 19 auf der Linse 54 erzeugt und dessen Ist-Position kann mittels der Sensorvorrichtung 22 ermittelt werden. Der erste Strahlpunkt 19 kann beispielsweise auf einer Seite der Linse 54 erzeugt werden, auf der der abgelenkte erste Lichtstrahl 17 in die Linse 54 eintritt.
  • 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Funktionsprinzips eines Erfassens des ersten Strahlpunkts 19, das beispielsweise weitgehend dem in 12 gezeigten Funktionsprinzip entsprechen kann. Der erste Strahlpunkt 19 kann beispielsweise auf einer von der ersten Seite der Linse 54 abgewandten zweiten Seite des optischen Elements, beispielsweise der Linse 54, erzeugt und mittels der Sensorvorrichtung 22 erfasst werden. Bei Verwendung eines Strahlleiters als Ablenkelement kann mit Hilfe der Sensorvorrichtung 22 beispielsweise eine Position der Strahlaustrittsfläche des Strahlleiters ermittelt werden, die dann repräsentativ für die Position des ersten Strahlpunkts 19 auf dem zu bestrahlenden Objekt sein kann. In diesem Zusammenhang kann die Strahlaustrittsfläche das erste Objekt 20 sein oder aufweisen. Die Linse 54 kann repräsentativ für die Strahlaustrittsfläche sein oder an dieser angeordnet sein.
  • 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, die beispielsweise weitgehend einer der im Vorhergehenden erläuterten Vorrichtungen 10 entsprechen kann. Das erste Objekt 20 kann beispielsweise ein Teil eines menschlichen Körpers sein. In diesem Zusammenhang kann es beispielsweise besonders vorteilhaft sein, wenn die Strahlungsanordnung 12 den ersten Lichtstrahl 15 und den zweiten Lichtstrahl, beispielsweise den zweiten Lichtstrahl 48 erzeugt. Beispielweise kann der zweite Lichtstrahl zum Bearbeiten des Auges erst dann aktiviert werden, wenn die mittels der Sensorvorrichtung 22 erfasste Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 einer vorgegebenen Soll-Position des ersten Strahlpunkts 19 entspricht.
  • 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, die beispielsweise weitgehend einer der im Vorhergehenden erläuterten Vorrichtungen 10 entsprechen kann. Das Objektiv 18 kann beispielsweise innerhalb des Gehäuses 11 der Vorrichtung 10 oder außerhalb des Gehäuses 11 der Vorrichtung 10 angeordnet sein. Das erste Objekt 20 kann beispielsweise eine Projektionsfläche sein auf der der ersten Strahlpunkt 19 erzeugt wird. Die Vorrichtung 10 kann beispielsweise als Projektor und/oder als Vorrichtung zum Erzeugen einer Lasershow verwendet werden. Ferner kann die Vorrichtung 10 auch für Laserkino oder Laserfernsehen verwendet werden.
  • 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, die beispielsweise weitgehend einer der im Vorhergehenden erläuterten Vorrichtungen 10 entsprechen kann. Die Vorrichtung 10 kann beispielsweise ein Stativelement 68 aufweisen. Die Sensorvorrichtung 22 kann beispielsweise über das Stativelement 68 mit dem Träger 21 gekoppelt sein.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem Stativelement 68 kann eine Strahlungsquelle 69 angeordnet sein, beispielsweise an dem Träger 21. Alternativ dazu kann die Strahlungsquelle 69 auch unabhängig von dem Träger 21, beispielsweise an der Vorrichtung 10 angeordnet sein. Die Strahlungsquelle 69 kann beispielsweise eine aktive oder eine passive Strahlungsquelle sein. Als aktive Strahlungsquelle 69 kann beispielsweise eine LED verwendet werden. Als passive Strahlungsquelle kann beispielsweise ein reflektierendes Element, beispielweise ein Katzenauge, ein Retroreflektor und/oder ein, zwei oder mehr Glaselemente, beispielsweise ein, zwei oder mehr transparente Glaskügelchen verwendet werden. Die Strahlungsquelle 69 bildet einen Referenzstrahlpunkt, beispielsweise im Sichtfeld 23, der eine vorgegebene räumliche Beziehung zu der ersten Sensorvorrichtung 22 hat. In anderen Worten ist die Ist-Position des Referenzstrahlpunkts in dem Bezugssystem der Sensorvorrichtung 22 exakt bekannt. Die Sensorvorrichtung 22 kann somit jederzeit mittels der Strahlungsquelle 69 und/oder dem Referenzstrahlpunkt kalibriert werden. Falls die Strahlungsquelle 69 aktiv ist, so kann sie selbst den Referenzstrahlpunkt bilden oder den Referenzstrahlpunkt im Sichtfeld 23 des optischen Sensors 28 erzeugen, beispielsweise auf dem Träger 21, dem ersten Objekt 20 oder einer nicht dargestellten Kalibrierplatte. Ferner können ein, zwei oder mehr weitere entsprechende Strahlungsquellen angeordnet sein, die beispielsweise entsprechende Referenzstrahlpunkte bilden. Zusätzlich zu dem Träger 21 und/oder alternativ zu dem ersten Objekt 20 kann auch eine Kalibrierplatte angeordnet sein. Die Strahlungsquelle 69 und gegebenenfalls die weiteren Strahlungsquellen und/oder der Referenzstrahlpunkt bzw. gegebenenfalls weitere Referenzstrahlpunkte können dann Elemente der Kalibrierplatte sein.
  • Die Kalibrierplatte kann beispielsweise ein vorgegebenes Kalibriermuster aufweisen. Das Kalibriermuster kann beispielsweise von Linien, beispielsweise metallisierten Linien, die beispielsweise besonders präzise ausgebildet sind, gebildet sein. Die Linien können beispielsweise reflektierend ausgebildet sein. Beim Bestrahlen der Kalibrierplatte, beispielsweise mittels der Strahlungsanordnung 12 und/oder der Strahlungsquelle 69, reflektieren die Linien die elektromagnetische Strahlung und die Kalibrierstruktur kann mittels der Sensorvorrichtung 22 erfasst werden. Falls die Kalibrierplatte präzise an einer vorgegebenen Position innerhalb des Sichtfelds 23 positioniert ist und das Kalibriermuster bekannt ist, so kann dann die Sensorvorrichtung 22 anhand des erfassten Kalibriermusters kalibriert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Kalibrierplatte die im Vorhergehenden erläuterten Strahlungsquellen 69 aufweisen. Ferner können die reflektierenden Linien der Kalibrierplatte als passive Strahlungsquellen 69 bezeichnet werden. Die Kalibrierplatte kann beispielsweise unter anderem eine transparente Platte, beispielsweise eine Kunststoff- Oder Glasplatte aufweisen.
  • 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, die beispielsweise weitgehend einer der im Vorhergehenden erläuterten Vorrichtungen 10 entsprechen kann. Die Vorrichtung 10 kann beispielsweise die Strahlungsanordnung 12 mit einer ersten Lasereinheit 70 und einer dritten Lasereinheit 72 aufweisen. Die dritte Lasereinheit 72 dient zum Erzeugen eines dritten Lichtstrahls 75, wohingegen die erste Lasereinheit 70 zum Erzeugen des ersten Lichtstrahls 15 dient. Der dritte Lichtstrahl 75 kann beispielsweise mittels einer dritten Strahllenkvorrichtung, beispielsweise einer dritten Ablenkvorrichtung 74, innerhalb eines dritten Raumwinkelbereichs 78 abgelenkt werden, so dass beispielsweise ein abgelenkter dritter Lichtstrahl 77 beispielsweise durch ein zweites Objektiv 76, auf das erste Objekt 20 ablenkbar ist. Der abgelenkte dritte Lichtstrahl 77 erzeugt einen dritten Strahlpunkt 79 auf dem ersten Objekt 20. Der erste Raumwinkelbereich 16 und der dritte Raumwinkelbereich 78 können beispielsweise in einem Überlappungsbereich einander überlappen. Der Überlappungsbereich kann beispielsweise relativ groß sein, beispielsweise so groß, dass das erste Objekt 20 vollständig in dem Überlappungsbereich angeordnet werden kann. Der Überlappungsbereich kann beispielsweise relativ klein sein, beispielsweise so klein, dass lediglich ein kleiner Teilbereich des ersten Objekts 20 in dem Überlappungsbereich angeordnet ist. Dies ermöglicht, ein relativ großes zu bestrahlendes Objekt nahtlos zu bestrahlen.
  • Beispielsweise kann bei Verwendung gepulster erster und dritter Lichtstrahlen 15, 75 die Positionen der Strahlpunkte 19, 79 derart präzise gesetzt werden, dass ein Abstand des ersten Strahlpunkts 19 zu dem dritten Strahlpunkt 79 beispielsweise gleich einem Abstand des ersten Strahlpunkts 19 bei einem vorgegebenen Laserpuls zu dem ersten Strahlpunkt 19 bei einem darauf folgenden Laserpuls ist. In anderen Worten kann das erste Objekt 20 in dem Überlappungsbereich genauso präzise und/oder nahtlos bearbeitet werden, wie außerhalb des Überlappungsbereichs.
  • Beispielsweise kann mit Hilfe der Sensorvorrichtung 22 ermittelt werden, wie die Ablenkvorrichtungen 14, 74 anzusteuern sind, so dass die beiden Strahlpunkte 19, 79 in dem Überlappungsbereich einander präzise überlagern. Diese Ermittlung kann flächendeckend für den gesamten Überlappungsbereich erfolgen.
  • 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schattenmaske 26, bei dem die Schattenmaske 26 beispielsweise weitgehend einer der im Vorhergehenden erläuterten Schattenmasken 26 entsprechen kann. Die Schattenmaske 26 kann beispielsweise reflektierend ausgebildet sein. Beispielsweise können die den Schatten auf dem optischen Sensor 28 bildenden Strukturen absorbierende Bereiche der Schattenmaske 26 und die auf dem optischen Sensor 28 die hellen Bereiche bildenden Strukturen reflektierende Bereiche der Schattenmaske 26 sein.
  • 19 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Lichtstrahls.
  • In einem Schritt S2 kann ein Lichtstrahl, beispielsweise ein Laserstrahl, erzeugt werden, beispielsweise der erste Lichtstrahl 15, der zweite Lichtstrahl 48, und/oder der dritte Lichtstrahl 75.
  • In einem Schritt S4 kann der Lichtstrahl abgelenkt werden. Beispielsweise kann der erste Lichtstrahl 15 mittels der ersten Strahllenkvorrichtung, beispielsweise der ersten Ablenkvorrichtung 14, abgelenkt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Lichtstrahl 48 abgelenkt werden, beispielsweise mittels der ersten Ablenkvorrichtung 14 oder mittels der zweiten Ablenkvorrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann der dritte Lichtstrahl 75 abgelenkt werden, beispielsweise mittels der dritten Ablenkvorrichtung 74. Der abgelenkte Lichtstrahl erzeugt einen Strahlpunkt auf dem ersten Objekt 20 oder gegebenenfalls auf dem zweiten Objekt.
  • In einem Schritt S6 kann der Strahlpunkt auf dem Objekt erfasst werden. Beispielsweise kann der erste Strahlpunkt 19 auf dem ersten Objekt 20 erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Strahlpunkt auf dem zweiten Objekt 20 erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann der dritte Strahlpunkt 79 auf dem ersten Objekt 20 erfasst werden. Ferner kann der Strahlpunkt mittels eines Markierungslichtstrahls oder mittels eines Bearbeitungslaserstrahls erzeugt werden. Das bestrahlte Objekt kann beispielsweise das zu bearbeitende Objekt sein oder lediglich ein Objekt zum Erzeugen des Strahlpunkts, wobei der auf dem Objekt erzeugte Strahlpunkt dann repräsentativ für den Strahlpunkt auf dem zu bearbeitenden Objekt sein kann.
  • In einem Schritt S8 wird ein Ausgangssignal erzeugt. Beispielsweise kann mittels der Sensorvorrichtung 22 aufgrund der von dem Strahlpunkt ausgehenden elektromagnetischen Strahlung und dem mittels der von der Schattenmaske 26 auf dem optischen Sensor 28 erzeugten Schatten das Ausgangssignal des optischen Sensors 28 erzeugt werden. Das Ausgangssignal kann beispielsweise der Betriebseinheit 24 zugeführt werden. Das Ausgangssignal kann beispielsweise repräsentativ für die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 sein.
  • In einem Schritt S10 kann beispielsweise abhängig von dem Ausgangssignal die Ist-Position des Strahlpunkts ermittelt werden. Beispielsweise kann die absolute Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 und/oder des zweiten Strahlpunkts und/oder des dritten Strahlpunkts 79 relativ zu der Sensorvorrichtung 22 ermittelt werden. Falls die Ablenkvorrichtung 14 und/oder die Strahlungsanordnung 12 eine vorhergegebene räumliche Beziehung zu der Sensorvorrichtung 22 haben, so kann beispielsweise auch die absolute Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 relativ zu der Ablenkvorrichtung 14 und/oder der Strahlungsanordnung 12 ermittelt werden. Die Ermittlung der Ist-Position des Strahlpunkts kann beispielsweise mit Hilfe der Auswerteinheit 30 und/oder mit Hilfe der Betriebseinheit 24 durchgeführt werden.
  • In einem Schritt S12 kann beispielsweise geprüft werden, ob die ermittelte Ist-Position des Strahlpunkts einer vorgegebenen Soll-Position des Strahlpunkts entspricht. Ist die Bedingung des Schritts S12 erfüllt, so kann beispielsweise in einem Schritt S14 eine erste Aktion durchgeführt werden. Ist die Bedingung des Schritts S12 nicht erfüllt, so kann beispielsweise in einem Schritt S16 eine zweite Aktion durchgeführt werden. Die Überprüfung, ob die ermittelte Ist-Position des Strahlpunkts einer vorgegebenen Soll-Position des Strahlpunkts entspricht, kann beispielsweise mit Hilfe der Auswerteinheit 30 und/oder mit Hilfe der Betriebseinheit 24 durchgeführt werden.
  • In dem Schritt S14 kann beispielsweise die Bearbeitung des zu bearbeitenden Objekts erfolgen. Beispielsweise kann der Bearbeitungslaserstrahl aktiviert werden. Beispielsweise kann das Werkstück geschnitten und/oder beschriftet werden. Ferner kann beispielsweise das Auge behandelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Bearbeitung ohne eine Anpassung von Aktuatoren fortgeführt werden.
  • In dem Schritt S16 kann beispielsweise der Lichtstrahl weiter abgelenkt werden, beispielsweise solange bis die Bedingung des Schritts S12 erfüllt ist. In anderen Worten kann das verfahren beispielsweise in dem Schritt S4 erneut abgearbeitet werden. Beispielsweise kann die Bearbeitung des Objekts, beispielsweise das Schneiden oder Beschriften des Werkstücks und/oder des Behandeln des Körperteils unterbunden werden. Alternativ oder zusätzlich können beispielsweise die Aktuatoren der ersten Ablenkvorrichtung 14 und/oder der zweiten Ablenkvorrichtung 74 angepasst und/oder kalibriert werden.
  • Zum Kalibrieren können beispielsweise nacheinander vorgegebene Soll-Positionen angefahren werden und beim Erreichen der vorgegebenen Soll-Positionen können die entsprechenden Ausgangssignale der weiteren Sensoren überprüft werden. Die vorgegebenen Soll-Positionen können beispielsweise ausgezeichnete Positionen sein, beispielsweise können die Soll-Positionen repräsentativ für eine Null-Auslenkung oder eine maximale Auslenkung der Ablenkelemente der zu kalibrierenden Ablenkvorrichtung sein. Ferner können die vorgegebenen Soll-Positionen vorgegeben Strukturen bilden, beispielsweise gerade oder gekrümmte Linienmuster, beispielsweise ein Rechteck oder einen Kreis. Die vorgegebenen Soll-Positionen können beispielsweise durch eine Kalibrierplatte vorgegeben sein, die beispielsweise die vorgegebenen Strukturen aufweisen kann.
  • 20 veranschaulicht ein Funktionsprinzip eines Erfassens des ersten Strahlpunkts 19, beispielsweise innerhalb des Gehäuses 45 der ersten Ablenkvorrichtung 14. Alternativ oder zusätzlich kann gemäß diesem Funktionsprinzip der erste Strahlpunkt 19 auch außerhalb des Gehäuses 45 der ersten Ablenkvorrichtung 14 und innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 11 der Vorrichtung 10 ermittelt werden. Die Vorrichtung 10 bzw. die erste Ablenkvorrichtung 14 kann beispielsweise den teildurchlässigen Spiegel 52 aufweisen.
  • Die Strahlungsanordnung 12 erzeugt den ersten Lichtstrahl 15, der von den Ablenkelementen der ersten Ablenkvorrichtung 14 abgelenkt wird, so dass der abgelenkte erste Lichtstrahl 17 auf den teildurchlässigen Spiegel 52 trifft und diesen zumindest teilweise durchdringt. Beispielsweise kann lediglich ein geringer Anteil des abgelenkten ersten Lichtstrahls 17 den teildurchlässigen Spiegel 52 durchdringen, beispielsweise lediglich zwischen 0,1% und 10%, beispielsweise zwischen 1% und 5%, beispielsweise ungefähr 3%. Dadurch wird in Strahlrichtung gesehen auf der Rückseite des teildurchlässigen Spiegels 52 der erste Strahlpunkt 19 erzeugt. Die erste Sensorvorrichtung 22 erfasst die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 20 auf der Rückseite des teildurchlässigen Spiegels 52. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Objekt 20 von dem teildurchlässigen Spiegel 52 gebildet. Der erste Lichtstrahl 15 kann in diesem Zusammenhang beispielsweise als Markierungslichtstrahl und als Bearbeitungslaserstrahl dienen. Der andere Teil des ersten Lichtstrahls 17 kann mittels des teildurchlässigen Spiegels 52 so abgelenkt werden, dass dieser die erste Ablenkvorrichtung 14 und/oder die Vorrichtung 10 in Richtung hin zu dem zu bearbeitenden zweiten Objekt verlässt. Der teildurchlässige Spiegel 52 kann in diesem Zusammenhang beispielsweise als Hilfsschirm bezeichnet werden.
  • 21 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Funktionsprinzips eines Erfassens des ersten Strahlpunkts 19, das beispielsweise dem mit Bezug zu 20 erläuterten Funktionsprinzip weitgehend entsprechen kann. Das erste Objekt 20 kann beispielsweise ein Teil, beispielsweise eine Innenwandung, des Gehäuses 45 der ersten Ablenkvorrichtung 14 und/oder des Gehäuses 11 der Vorrichtung 10 sein. Alternativ dazu kann das erste Objekt 20 beispielsweise ein Hilfsschirm sein, der ausschließlich zum Erzeugen des ersten Strahlpunkts 19 angeordnet ist.
  • Der abgelenkte erste Lichtstrahl 17 dient wiederum als Markierungslichtstrahl und als Bearbeitungslaserstrahl und durchdringt den teildurchlässigen Spiegel 52 teilweise, so dass ein Teil des abgelenkten ersten Lichtstrahls 17 den ersten Strahlpunkt 19 auf dem ersten Objekt 20 erzeugt und dass der andere Teil auf das zu bearbeitende zweite Objekt abgelenkt wird. Die Sensorvorrichtung 22 erfasst die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 auf dem ersten Objekt 20. Das erste Objekt 20 kann beispielsweise matt oder reflektierend ausgebildet und/oder beschichtet sein. Beispielsweise kann das erste Objekt 20 direkt oder diffus reflektierend ausgebildet bzw. beschichtet sein. Dies kann dazu beitragen, eine Signalstärke des Ausgangssignals der Sensorvorrichtung 22 zu Erhöhen. Dies kann dazu beitragen, eine Präzision bei der Ermittlung der Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 zu erhöhen.
  • 22 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, bei dem die Vorrichtung 10 beispielsweise weitgehend einer der im Vorhergehenden erläuterten Vorrichtungen 10 zum Bereitstellen eines Lichtstrahls entsprechen kann. Bei der Vorrichtung 10 kann die Strahllenkvorrichtung beispielsweise einen Aktuator 80 zum Bewegen der Strahlungsanordnung 12 aufweisen. Die Strahlungsanordnung 12 kann mit Hilfe des Aktuators 80 beispielsweise in X-, Y- und/oder Z-Richtung bewegt, beispielsweise verschoben werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Strahlungsanordnung 12 mit Hilfe des Aktuators 80 gedreht und/oder gekippt werden. Das Bewegen der Strahlungsanordnung 12 kann beispielsweise dazu beitragen, den ersten Lichtstrahl 15 innerhalb des ersten Raumwinkelbereichs 16 zu lenken. Der Aktuator 80 kann beispielsweise die gesamte Strahlungsanordnung 12 oder nur eine Strahleinheit der Strahlungsanordnung 12 und/oder ein Faserende zum Auskoppeln des Lichtstrahls bewegen. Der Aktuator 80 kann alternativ oder zusätzlich zu der Ablenkvorrichtung 14 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Aktuator 80 mit der Ablenkvorrichtung 14 gekoppelt sein und die Ablenkvorrichtung 14 entsprechend bewegen. Ferner kann der Aktuator 80 ein Element eines nicht dargestellten Roboters oder eines nicht dargestellten Roboterarms sein. Ferner können der Aktuator 80 und gegebenenfalls die Ablenkvorrichtung 14 und/oder die Sensorvorrichtung 22 außerhalb des Gehäuses 11 angeordnet sein. Ferner kann die Vorrichtung 10 beispielsweise eine Kamera 82 oder einen positionsabhängigem Detektor aufweisen, mittels der bzw. mittels dessen das erste Objekt 20 auf dem Träger 21 erfasst und/oder erkannt werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können der erste, zweite und/oder dritte Lichtstrahl 15, 48, 75 bei allen Ausführungsbeispielen nicht nur zum Bearbeiten und/oder Markieren des Objekts verwendet werden, sondern auch zum Bestimmten einer Lage des Objekts relativ zu der Sensorvorrichtung 22. Dazu kann beispielsweise der entsprechende Lichtstrahl über das Objekt geführt werden, wobei der erste Strahlpunkt 19 an den Rändern und/oder Kanten des Objekts in Richtung der Z-Achse abrupt abfällt. Dieser Abfall kann beispielsweise mittels der Sensorvorrichtung 22 durch Ermitteln der absoluten Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 erkannt werden. Wird dies zu jeder Kante des ersten Objekts 20 wiederholt, so kann die Form und/oder Lage des ersten Objekts 20 absolut ermittelt werden. Ferner können die Ausführungsbeispiele kombiniert werden. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 22 bei allen Ausführungsbeispielen innerhalb des Gehäuses 11 der Vorrichtung 10 oder außerhalb des Gehäuses 11 der Vorrichtung 10 angeordnet sein. Ferner kann die Sensorvorrichtung 22 bei allen Ausführungsbeispielen innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 45 der ersten Ablenkvorrichtung 14 angeordnet sein. Ferner können bei allen Ausführungsbeispielen ein, zwei, drei oder mehr Lichtstrahlen erzeugt werden. Die Lichtstrahlen können beispielsweise ein, zwei oder mehr Bearbeitungslaserstrahlen und/oder ein, zwei oder mehr Markierungslichtstrahlen aufweisen. Ferner können bei allen Ausführungsbeispielen ein, zwei oder mehr weitere Sensorvorrichtungen 22 angeordnet sein. Ferner können bei allen Ausführungsbeispielen ein, zwei oder mehr weitere Strahllenkvorrichtungen angeordnet sein. Beispielsweise können die Sichtfelder mehrerer Sensorvorrichtungen 22 einander überlappen und somit kann ein besonders großes Sichtfeld erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Sichtfelder einander überlappen, so dass die Sensorvorrichtungen 22 zur gegenseitigen Überprüfung, Kalibrierung oder Verbesserung der Präzision verwendet werden können. Ferner kann bei allen Ausführungsbeispielen das erste Objekt 20 das zu bearbeitende Objekt sein oder lediglich das Objekt, das zum Erzeugen des ersten Strahlpunkts 19 verwendet wird, wobei dann die Ist-Position des ersten Strahlpunkts 19 lediglich repräsentativ für die Ist-Position des Strahlpunkts des entsprechenden Bearbeitungslaserstrahls auf dem zu bearbeitenden Objekt ist. Ferner können die Funktionsprinzipien zum Erfassen der Strahlpunkte kombiniert werden. Beispielsweise kann einer der Strahlpunkte auf dem nicht zu bearbeitenden ersten Objekt und ein anderer der Strahlpunkte kann auf dem zu bearbeitenden zweiten Objekt erfasst werden, wodurch die Präzision des Erfassens erhöht werden kann. Ferner kann bei allen Ausführungsbeispielen die Strahlleistung des Markierungslichtstrahls manuell oder automatisch so eingestellt oder automatisch erfasst und/oder geregelt werden, dass der optische Sensor 28 immer eine geeignete, beispielsweise die bestmögliche, Messgenauigkeit liefert. Beispielsweise kann, beispielsweise mittels einer geeigneten Software, geprüft werden, ob eine zu hohe oder eine zu niedrige Strahlleistung auf den optischen Sensor 28 trifft und/oder die Aufnahme des optischen Sensors 28 überbelichtet oder unterbelichtet ist und die Strahlleistung des Markierungslichtstrahls kann entsprechend nachgeregelt werden. Ferner können bei allen Ausführungsbeispielen wahlweise die erste Ablenkvorrichtung 14 und/oder der Aktuator 80 zum Bewegen der Strahlungsanordnung 12 und/oder der Aktuator zum Bewegen der Strahlaustrittsfläche des Strahlleiters angeordnet werden. Ferner kann die Vorrichtung 10, insbesondere das Gehäuse 11 der Vorrichtung 10, gemäß einem beliebigen der Ausführungsbeispiele an einem Roboterarm bewegbar befestigt sein, beispielsweise an einem Schweißroboter in der Automobilindustrie.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7924415 B2 [0013]
    • WO 2012/007561 A2 [0014]

Claims (23)

  1. Vorrichtung (10) zum Bereitstellen eines Lichtstrahls, mit – einer Strahlungsanordnung (12) zum Erzeugen mindestens eines ersten Lichtstrahls (15), – einer ersten Strahllenkvorrichtung, mittels der der erste Lichtstrahl (15) innerhalb eines vorgegebenen ersten Raumwinkelbereichs (16) lenkbar ist, wobei der erste Lichtstrahl (15) auf mindestens ein erstes Objekt (20) innerhalb des vorgegebenen ersten Raumwinkelbereichs (16) derart gelenkt wird, dass der erste Lichtstrahl (15) einen ersten Strahlpunkt (19) auf dem ersten Objekt (20) bildet, – einer Sensorvorrichtung (22), die einen ortsauflösenden optischen Sensor (28) aufweist, dessen Sichtfeld (23) den vorgegebenen ersten Raumwinkelbereich (16) schneidet, und die eine Schattenmaske (26) aufweist, die im Sichtfeld (23) des optischen Sensors (28) angeordnet ist, wobei die Schattenmaske (26) angeordnet ist zum Erzeugen eines Schattens auf dem optischen Sensor (28) aufgrund elektromagnetischer Strahlung, die von dem ersten Strahlpunkt (19) ausgeht und auf die Schattenmaske (26) trifft, – einer Betriebsanordnung, die mit dem optischen Sensor (28) gekoppelt ist und die ausgebildet ist zum Ermitteln einer Ist-Position des ersten Strahlpunkts (19) relativ zu dem optischen Sensor (28) abhängig von einem Ausgangssignal des optischen Sensors (28).
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Betriebsanordnung abhängig von der Ist-Position des ersten Strahlpunkts (19) die erste Strahllenkvorrichtung steuert und/oder regelt.
  3. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die das erste Objekt (20) aufweist.
  4. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Sensorvorrichtung (22) mindestens ein optisches Element (34, 36) aufweist.
  5. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Strahlungsanordnung (12) einen zweiten Lichtstrahl (48) derart erzeugt, dass der zweite Lichtstrahl (48) eine vorgegebene räumliche Beziehung zu dem ersten Lichtstrahl (15) hat.
  6. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Strahlungsanordnung (12) ausgebildet ist zum Erzeugen eines dritten Lichtstrahls (75), der innerhalb eines dritten Raumwinkelbereichs (78) ablenkbar ist, wobei der dritte Raumwinkelbereich (78) das Sichtfeld (23) des optischen Sensors (28) schneidet und die Betriebsanordnung abhängig von dem Ausgangssignal des optischen Sensors (28) eine Ist-Position eines dritten Strahlpunkts (79) des dritten Lichtstrahls (75) auf dem ersten Objekt (20) relativ zu dem optischen Sensor (28) ermittelt.
  7. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die erste Strahllenkvorrichtung eine erste Ablenkvorrichtung (14) aufweist, die mindestens einen weiteren Sensor aufweist, mittels dessen eine Ist-Ablenkung des ersten Lichtstrahls (15) innerhalb des vorgegebenen ersten Raumwinkelbereichs (16) ermittelbar ist.
  8. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die zum Erfassen des ersten Strahlpunkts (19) auf dem ersten Objekt (20) eine Kamera (82) und/oder einen positionsabhängigen Detektor aufweist.
  9. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die einen Träger (21) zum Anordnen des ersten Objekts (20) aufweist.
  10. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der eine relative räumliche Beziehung zwischen der Sensorvorrichtung (22) und der Strahllenkvorrichtung bekannt ist.
  11. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Sensorvorrichtung (22) an oder in der ersten Strahllenkvorrichtung angeordnet ist.
  12. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die eine Strahlungsquelle (69) aufweist, die im Sichtfeld (23) des optischen Sensors (28) einen Referenzstrahlpunkt mit einer vorgegebenen räumlichen Beziehung zu dem optischen Sensor (28) bildet.
  13. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ein Gehäuse (11) der Vorrichtung (10) aufweist und bei der die Sensorvorrichtung (22) an und/oder in dem Gehäuse (11) der Vorrichtung (10) angeordnet ist.
  14. Verfahren zum Bereitstellen eines Lichtstrahls, bei dem – mindestens ein erster Lichtstrahl (15) erzeugt wird, – der erste Lichtstrahl (15) innerhalb eines vorgegebenen ersten Raumwinkelbereichs (16) gelenkt wird und auf mindestens ein erstes Objekt (20) derart abgelenkt wird, dass der erste Lichtstrahl (15) einen ersten Strahlpunkt (19) auf dem ersten Objekt (20) bildet, wobei von dem ersten Strahlpunkt (19) elektromagnetische Strahlung ausgeht und auf eine Schattenmaske (26) trifft, die einen Schatten auf einem ortsauflösenden optischen Sensor (28) erzeugt, – abhängig von dem Schatten ein Ausgangssignal des optischen Sensors (28) erzeugt wird, und – abhängig von dem Ausgangssignal eine Ist-Position des ersten Strahlpunkts (19) relativ zu dem optischen Sensor (28) ermittelt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem abhängig von dem Ausgangssignal des optischen Sensors (28) eine erste Strahllenkvorrichtung gesteuert und/oder geregelt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, bei dem ein zweiter Lichtstrahl (48) derart erzeugt wird, dass der zweite Lichtstrahl (48) eine vorgegebene räumliche Beziehung zu dem ersten Lichtstrahl (15) hat.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem ein dritter Lichtstrahl (75) erzeugt wird und der dritte Lichtstrahl (75) innerhalb eines dritten Raumwinkelbereichs (78) abgelenkt wird, wobei der dritte Raumwinkelbereich (78) ein Sichtfeld (23) des optischen Sensor (28) schneidet, und bei dem abhängig von dem Ausgangssignal des optischen Sensors (28) eine Ist-Position eines dritten Strahlpunkts (79) des dritten Lichtstrahls (78) auf dem ersten Objekt (20) relativ zu dem optischen Sensor (28) ermittelt wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem unabhängig von dem ersten Strahlpunkt (19) eine Ist-Ablenkung des ersten Lichtstrahls (15) innerhalb des vorgegebenen ersten Raumwinkelbereichs (16) ermittelt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem der erste Strahlpunkt (19) auf dem ersten Objekt (20) mittels einer Kamera (82) und/oder einem positionsabhängigen Detektor erfasst wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem eine Position eines Referenzstrahlpunkts erfasst wird, der eine vorgegebene räumliche Beziehung zu dem optischen Sensor (28) hat.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, bei dem die Ist-Position des ersten Strahlpunkts (19) relativ zu dem optischen Sensor (28) mittels des Strahlensatzes der Geometrie ermittelt wird.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, bei dem der zweite Lichtstrahl (48) aktiviert wird, wenn die Ist-Position des ersten Strahlpunkts (19) einer Soll-Position des ersten Strahlpunkts (19) entspricht.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, bei dem der erste Lichtstrahl (15) an mehrere Soll-Positionen geführt wird und abhängig von dem Ausgangssignal des optischen Sensors (28) eine Orientierung und/oder Lage des ersten Objekts (20) ermittelt wird.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015102111A1 (de) 2015-02-13 2016-08-18 Scanlab Ag Mehrkopf-Laseranlage mit Sensoreinheit
WO2019006698A1 (zh) * 2017-07-05 2019-01-10 深圳配天智能技术研究院有限公司 机器人的校准系统和校准方法、机器人系统、存储介质
CN109937100A (zh) * 2016-11-11 2019-06-25 通快激光与系统工程有限公司 用于校准扫描装置的方法和加工机
CN111587364A (zh) * 2018-01-08 2020-08-25 罗伯特·博世有限公司 用于光谱测量的光学传感器模块

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19732668A1 (de) * 1997-07-29 1999-02-18 Scaps Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Kalibrierung von Strahlabtastvorrichtungen
DE10160172A1 (de) * 2001-12-07 2003-06-18 Zeiss Carl Jena Gmbh Laserscanningmikroskop
US7924415B2 (en) 2009-02-19 2011-04-12 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Apparatus and method for a light direction sensor
WO2012007561A2 (en) 2010-07-16 2012-01-19 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Measurement system of a light source in space
DE102010060958A1 (de) * 2010-12-02 2012-06-06 Scanlab Ag Laserbearbeitungsvorrichtung sowie Positionsermittlungsvorrichtung und Strukturermittlungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19732668A1 (de) * 1997-07-29 1999-02-18 Scaps Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Kalibrierung von Strahlabtastvorrichtungen
DE10160172A1 (de) * 2001-12-07 2003-06-18 Zeiss Carl Jena Gmbh Laserscanningmikroskop
US7924415B2 (en) 2009-02-19 2011-04-12 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Apparatus and method for a light direction sensor
WO2012007561A2 (en) 2010-07-16 2012-01-19 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Measurement system of a light source in space
DE102010060958A1 (de) * 2010-12-02 2012-06-06 Scanlab Ag Laserbearbeitungsvorrichtung sowie Positionsermittlungsvorrichtung und Strukturermittlungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015102111A1 (de) 2015-02-13 2016-08-18 Scanlab Ag Mehrkopf-Laseranlage mit Sensoreinheit
WO2016128287A1 (de) * 2015-02-13 2016-08-18 Scanlab Ag Mehrkopf-laseranlage mit sensoreinheit in kombination mit einem beweglichen optischen führungselement
CN109937100A (zh) * 2016-11-11 2019-06-25 通快激光与系统工程有限公司 用于校准扫描装置的方法和加工机
CN114192970A (zh) * 2016-11-11 2022-03-18 通快激光与系统工程有限公司 用于校准扫描装置的方法和加工机
EP3538298B1 (de) * 2016-11-11 2024-01-24 Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH Verfahren zum kalibrieren einer scannereinrichtung und bearbeitungsmaschine
US11899421B2 (en) 2016-11-11 2024-02-13 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Calibrating a scanner device
WO2019006698A1 (zh) * 2017-07-05 2019-01-10 深圳配天智能技术研究院有限公司 机器人的校准系统和校准方法、机器人系统、存储介质
CN111587364A (zh) * 2018-01-08 2020-08-25 罗伯特·博世有限公司 用于光谱测量的光学传感器模块

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