DE102016106648A1

DE102016106648A1 - Kalibrierverfahren für ein Sensor-Ablenksystem einer Laserbearbeitungsvorrichtung sowie Kalibriersystem zur Durchführung eines derartigen Kalibrierverfahrens

Info

Publication number: DE102016106648A1
Application number: DE102016106648.6A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Munzert; Michael Denk; Martin Zeitler
Original assignee: Blackbird Robotersysteme GmbH
Current assignee: Blackbird Robotersysteme GmbH
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2036-04-13
Also published as: DE102016106648B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren für eine Laserbearbeitungsvorrichtung (1), bei welchem ein Sensor-Ablenksystem (12) einer Sensoreinheit (9), die vorzugsweise optisch in ein Laser-Ablenksystem (5) einer Bearbeitungseinheit (4) eingekoppelt ist, kalibriert wird. Erfindungsgemäß wird mit einer kalibrierten Bearbeitungseinheit (4) ein Referenzmuster (29) auf einer Objektoberfläche (24) erstellt, das einem in einer Rechen-/Steuereinheit (19) hinterlegten Soll-Muster (28) entspricht, über die Sensoreinheit (9) ein Ist-Muster (32) erfasst, das aufgrund des unkalibrierten Sensor-Ablenksystems (12) vom Referenzmuster (29) abweicht, und über einen Ist-/Sollwertabgleich zumindest ein Korrekturwert für das Sensor-Ablenksystem (12) ermittelt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kalibriersystem zum Durchführen eines derartigen Kalibrierverfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren für eine Laserbearbeitungsvorrichtung, bei welchem ein Sensor-Ablenksystem einer Sensoreinheit, die vorzugsweise optisch in ein Laser-Ablenksystem einer Bearbeitungseinheit eingekoppelt ist, kalibriert wird. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kalibriersystem für eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einer Bearbeitungseinheit, die ein Laser-Ablenksystem umfasst, einer Sensoreinheit, die ein Sensor-Ablenksystem umfasst, und einer Rechen-/Steuereinheit.
Aus der DE 10 2010 055 966 B4 ist ein Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung zur Materialbearbeitung eines Werkstücks bekannt. Die Vorrichtung weist einen Bearbeitungslaser zum Bearbeiten des Werkstücks und eine bildgebende Einheit zum Überwachen und Dokumentieren der Materialbearbeitung des Werkstücks auf. Bei dem Kalibrierverfahren wird zunächst Strahlung des Bearbeitungslasers mit gegenüber einer Bearbeitungsintensität reduzierten Intensität in unterschiedliche Tiefen im Inneren des Werkstücks unterhalb eines Oberflächenpunktes auf dem Werkstück fokussiert. Anschließend wird die am Fokus der Strahlung des Bearbeitungslasers vom Werkstück reflektierte Strahlung detektiert und die Tiefe des Fokus bei einem oder mehreren durch Berechnungsindexsprünge hervorgerufenen Maxima des bei der Detektion erhaltenen Signals ermittelt. Zuletzt wird die Bildgebungseinheit zum Abgleich mit der ermittelten Tiefe des Fokus des Bearbeitungslasers unter Berücksichtigung der Tiefe des Fokus bei dem mindestens einen Maximum des bei der Detektion erhaltenen Signals kalibriert. Derartige Kalibrierverfahren eigenen sich nicht zur Kalibrierung eines Sensor-Ablenksystems einer Sensoreinheit.
Des Weiteren sind für Laser-Ablenksysteme bzw. Bearbeitungsscanner bekannte Kalibrierverfahren ebenfalls zur Kalibrierung derartiger Sensor-Ablenksysteme nicht geeignet. Ferner weisen diese den Nachteil auf, dass sie sehr aufwändig und somit langwierig sind. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung bereits ausgeliefert ist und beim Kunden vor Ort ein Defekt der Sensoreinheit auftritt. Nach dem Austausch der defekten Sensoreinheit muss die neue Sensoreinheit kalibriert werden. Hierfür wird ein sehr schnelles und aufwandsarmes Kalibrierverfahren benötigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Kalibrierverfahren sowie ein Kalibriersystem zu schaffen, mittels dem ein Sensor-Ablenksystem einer Sensoreinheit, insbesondere bei einem Kunden vor Ort, schnell und/oder aufwandsarm kalibriert werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kalibrierverfahren sowie ein Kalibriersystem mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Vorgeschlagen wird ein Kalibrierverfahren für eine Laserbearbeitungsvorrichtung, bei dem ein Sensor-Ablenksystem einer Sensoreinheit kalibriert wird.
Laserbearbeitungsvorrichtungen werden insbesondere zum Laserschneiden und/oder Laserschweißen eingesetzt. Sie umfassen vorzugsweise eine Bearbeitungseinheit mittels der ein Bearbeitungslaser über ein Laser-Ablenksystem auf eine Objektoberfläche eines zu bearbeitenden Objektes gelenkt werden kann. Das Laser-Ablenksystem wird hierbei üblicherweise als Laserscanner bezeichnet, mittels dem der Prozessort – d.h. der Auftreffpunkt des Bearbeitungslasers auf der Objektoberfläche – mittels zumindest eines beweglichen Scannerspiegels bewegt werden kann. Die Bearbeitungseinheit kann des Weiteren mit einem Manipulator, insbesondere einem Industrieroboter, verbunden sein. In diesem Fall ergibt sich die Position des Prozessorts in Abhängigkeit der Manipulatorbewegung und der dieser überlagerten Scannerspiegel-Bewegung. Zur Prozessüberwachung, Genauigkeitsverbesserung und/oder Qualitätssicherung können derartige Laserbearbeitungsvorrichtungen eine Sensoreinheit aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren wird mit einer kalibrierten Bearbeitungseinheit ein Referenzmuster, insbesondere ein Gitter- und/oder ein Schachbrettmuster, auf einer Objektoberfläche eines Objektes erstellt. Vorzugsweise wurde vor dem Erstellen des Referenzmusters, insbesondere unmittelbar zuvor, das Laser-Ablenksystem kalibriert. Infolgedessen entspricht das durch die Bearbeitungseinheit erstellte Referenzmuster einem Soll-Muster, das vorzugsweise in einer Rechen-/Steuereinheit hinterlegt ist. Bei der Rechen-/Steuereinheit kann es sich um eine zentrale Rechen-/Steuereinheit der Laserbearbeitungsvorrichtung handeln. Zusätzlich oder alternativ kann diese aber auch eine Rechen-/Steuereinheit der Bearbeitungseinheit und/oder der Sensoreinheit umfassen. Bei der Rechen-/Steuereinheit kann es sich ebenso um zwei separate Einheiten handeln, nämlich insbesondere um eine Recheneinheit und/oder eine davon separierte Steuereinheit. Alternativ können diese aber auch in einer Bauteilkomponente zusammengefasst sein.
Bei dem vorgeschlagenen Kalibrierverfahren wird über die Sensoreinheit ein Ist-Muster erfasst. Dieses Ist-Muster weicht aufgrund des unkalibrierten Sensor-Ablenksystems vom auf der Objektoberfläche erstellten Referenzmuster ab. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein Sensor der Sensoreinheit das Ist-Muster mittelbar über das unkalibrierte Sensor-Ablenksystem erfasst. Anschließend wird über einen Ist-/Sollwertabgleich zumindest ein Korrekturwert für das Sensor-Ablenksystem ermittelt. Bei diesen Ist-/Sollwertabgleich vergleicht die Rechen-/Steuereinheit das hinterlegte Soll-Muster mit dem von der Sensoreinheit tatsächlich erfassten Ist-Muster. Anhand festgestellter Abweichungen zwischen dem Soll-Muster und dem Ist-Muster wird der vorstehend erwähnte Korrekturwert ermittelt. Mittels diesem kann die festgestellte Abweichung, insbesondere softwarebasiert, kompensiert werden.
Mit dem vorstehenden vorgeschlagenen Kalibrierverfahren kann das Sensor-Ablenksystem der Sensoreinheit sehr schnell und unkompliziert kalibriert werden, da im Wesentlichen ausschließlich bereits vorhandenen Komponenten der Laserbearbeitungsvorrichtung verwendet werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bei einer bereits beim Kunden in Betrieb genommenen Laserbearbeitungsvorrichtung die Sensoreinheit aufgrund eines Defekts ausgetauscht werden muss. Mit einem Soll-Muster versehene Kalibrierplatten können eingespart werden. Des Weiteren erübrigt sich das zeitintensive exakte Einmessen dieser Kalibrierplatte. Hierdurch kann das Kalibrierverfahren erheblich beschleunigt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn bei dem vorliegenden Kalibrierverfahren die Sensoreinheit optisch in das Laser-Ablenksystem eingekoppelt ist. Dies bedeutet, dass sich ein Analysebereich eines Sensors der Sensoreinheit bei einer Manipulation des Laser-Ablenksystems, d.h. bei einem Verstellen zumindest eines Scannerspiegels, mitbewegt. Alternativ kann die Sensoreinheit, insbesondere das Sensor-Ablenksystem, vom Laser-Ablenksystem entkoppelt sein, so dass die Bearbeitungseinheit und die Sensoreinheit voneinander separierte Strahlengänge aufweisen.
Vorteilhaft ist es, wenn das Ist-Muster mittels eines Punktabstandssensors der Sensoreinheit erfasst wird. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um einen Kohärenztomographen. Dieser wird auch als OCT-Sensor (englisch: „optical coherence tomography“) bezeichnet. Bei einem derartigen Kohärenztomographen bzw. OCT-Sensor wird Licht geringerer Kohärenzlänge mit Hilfe eines Interferometers zur Entfernungsmessung streuender Materialien eingesetzt. Das Untersuchungsobjekt wird somit mittels des Punktabstandssensors und dem Sensor-Ablenksystem punktuell abgetastet. Derartige Kohärenztomographen besitzen vorteilhafterweise eine hohe Messgeschwindigkeit. Durch die Verwendung des bereits vorhandenen Sensors der Sensoreinheit, d.h. des Kohärenztomographen, können vorteilhafterweise zusätzliche Sensoren eingespart werden.
Um zu vermeiden, dass zur Erstellung des Referenzmusters zusätzliche Komponenten benötigt werden, ist es vorteilhaft, wenn ein wärmeempfindliches Objekt, insbesondere eine Metallplatte, verwendet wird, um auf deren Objektoberfläche das Referenzmuster zu erstellen. Vorteilhafterweise kann somit der Bearbeitungslaser der Bearbeitungseinheit genutzt werden, um das Referenzmuster zu erstellen.
Damit zum Erfassen des Ist-Musters keine zusätzliche Sensorik benötigt wird, ist es vorteilhaft, wenn beim Erstellen des Referenzmusters mittels des Bearbeitungslasers die Topologie der Objektoberfläche verändert wird. Hierdurch kann vorteilhafterweise der Punkt-Abstandssensor der Sensoreinheit verwendet werden, um das Ist-Muster zu erfassen.
Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft, wenn mittels des Kohärenztomographen Abstandsinformationen ermittelt werden. Mittels dieser Abstandsinformationen kann bedingt durch die durch den Bearbeitungslaser hervorgerufenen Topologieveränderungen das Ist-Muster erfasst werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es ebenso vorteilhaft, wenn ein lichtempfindliches Objekt, insbesondere eine Fotoplatte, verwendet wird, um das Referenzmuster auf dessen Oberfläche zu erstellen. Vorteilhafterweise kann auch in diesem Fall der bereits vorhandene Bearbeitungslaser zur Erstellung des Referenzmusters genutzt werden. Zusätzliche Komponenten zur Erstellung des Referenzmusters können hierdurch vorteilhafterweise eingespart werden.
Vorteilhaft ist es, wenn beim Erstellen des Referenzmusters mittels des Bearbeitungslasers die Objektoberfläche teilweise belichtet wird. Hierdurch kann ein Muster auf der lichtempfindlichen Objektoberfläche erzeugt werden, das wiederum von der bereits vorhandenen Sensorik der Sensoreinheit erfasst werden kann.
Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft, wenn mittels des Kohärenztomographen Intensitätsinformationen ermittelt werden, da anhand von diesen das auf dem lichtempfindlichen Objekt erstellte Referenzmuster erfasst werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn zum Erstellen und Erfassen des Referenzmusters bereits vorhandene Komponenten der Laserbearbeitungsvorrichtung, nämlich insbesondere der Bearbeitungslaser und der Kohärenztomographen, genutzt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden von der Rechen-/Steuereinheit zur Ermittlung des Ist-Musters die Intensitätsinformationen und/oder die Abstandsinformationen anhand zumindest eines Auswertealgorithmus analysiert. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn eine Intensität- und/oder Höhenkarte erstellt wird. Hierdurch können vorteilhafterweise die sensorisch erfassten Informationen derart umgewandelt werden, dass anhand dieser das Ist-Muster erfasst werden kann.
Insbesondere, wenn das Sensor-Ablenksystem optisch in das Laser-Ablenksystem eingekoppelt ist, ist es vorteilhaft, wenn der ermittelte Korrekturwert zusammen mit zumindest einem mit diesem korrespondierenden Ansteuerwert der Laserbearbeitungsvorrichtung abgespeichert wird.
Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft, wenn der Korrekturwert mit dem korrespondierenden Ansteuerwert in einer Korrekturtabelle abgespeichert wird. Dies erfolgt vorzugsweise in einer Speichereinheit. Die Speichereinheit kann hierbei Teil der Rechen-/Steuereinheit sein oder aber auch alternativ eine separate Komponente darstellen. Vorzugsweise werden die Achspositionen eines Manipulators, insbesondere eines Industrieroboters, mit den ermittelten korrespondierenden Korrekturwerten abgespeichert. Zusätzlich oder alternativ können als Ansteuerwerte auch die Spiegelstellungen des Laser-Ablenksystems abgespeichert werden. Ebenso kann die Bearbeitungsscannerposition, die kartesische Position der Bearbeitungseinheit und/oder der Sensoreinheit abgespeichert werden. Gleiches trifft zusätzlich oder alternativ auf die Fokuseinstellung zu.
Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft, wenn die Ansteuerwerte des Manipulators, insbesondere eines Industrieroboters, mittels dem die Bearbeitungseinheit zusammen mit der Sensoreinheit bewegbar ist, des Laser-Ablenksystems und/oder der Sensoreinheit zusammen mit dem korrespondierenden Korrekturwert abgespeichert werden. Hierdurch können die Rahmenbedingungen dokumentiert werden, bei denen die Korrekturwerte ermittelt wurden.
Vor dem Ermitteln des Korrekturwertes ist es vorteilhaft, wenn die Bearbeitungseinheit an eine zu kalibrierende Position verfahren wird und in dieser während der sensorischen Erfassung verharrt. Infolgedessen ist es vorteilhaft, wenn zum Erfassen des zumindest einen Korrekturwertes bei inaktivem Bearbeitungslaser ein virtueller Prozessort der Bearbeitungseinheit in einem Bearbeitungsfeld – innerhalb dem der virtuelle Prozessort durch eine entsprechende Ansteuerung des Laser-Ablenksystems verfahren werden kann – in eine erste Kalibrierposition verfahren wird. Somit können vorteilhafterweise zur Ermittlung des Korrekturwertes definierte Rahmenbedingungen geschaffen werden.
Vorteilhaft ist es, wenn in der ersten Kalibrierposition, insbesondere bei konstanten Ansteuerwerten des Manipulators und/oder des Laser-Ablenksystems, zumindest ein Teil des Referenzmusters von der Sensoreinheit als Ist-Muster erfasst wird. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn ein Analysebereich des Kohärenztomographen mittels des Sensor-Ablenksystems innerhalb des Erfassungsbereiches der Sensoreinheit bewegt wird. Bei dem Analysebereich handelt es sich vorzugsweise um einen punktförmigen Bereich. Der Erfassungsbereich der Sensoreinheit ist derjenige Bereich, innerhalb dem der Analysebereich durch maximale Auslenkung des zumindest einen Ablenkspiegels des Sensor-Ablenksystems verfahren werden kann.
Um einen weiteren Teil des Bearbeitungsfeldes erfassen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der virtuelle Prozessort nach dem Scannen des ersten Erfassungsbereiches in zumindest eine zweite Kalibrierposition gefahren wird. Hierbei wird der virtuelle Prozessort vorzugsweise derart Verfahren, dass der zweite Erfassungsbereich unmittelbar an den ersten Erfassungsbereich angrenzt oder mit diesem zumindest teilweise überlappt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das Referenzmuster im gesamten Bearbeitungsfeld zuverlässig erfasst wird. Des Weiteren kann somit die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden.
Um vermeiden zu können, dass das von der Bearbeitungseinheit auf der Objektoberfläche erstellte Referenzmuster Abweichungen von dem in der Rechen-/Steuereinheit hinterlegten Soll-Muster aufweist, ist es vorteilhaft, wenn vor dem Kalibrieren des Sensor-Ablenksystems zunächst das Laser-Ablenksystem kalibriert wird.
Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn mit der unkalibrierten Bearbeitungseinheit, unter Vorgabe eines in der Rechen-/Steuereinheit hinterlegten zweiten Soll-Musters, ein zweites Referenzmuster erstellt wird. Dieses zweite Referenzmuster weicht somit aufgrund des unkalibrierten Laser-Ablenksystems vom zweiten Soll-Muster ab. Anschließend wird über einen optischen Sensor, insbesondere eine bildgebende Kamera, ein zweites Ist-Muster erfasst, das dem tatsächlich durch den Bearbeitungslaser erstellten zweiten Referenzmuster entspricht. Der optische Sensor, insbesondere die Kamera, ist hierbei vorzugsweise in das Laser-Ablenksystem eingekoppelt und/oder vom Sensor-Ablenksystem entkoppelt.
Vorteilhaft ist es, wenn anschließend über einen Ist-/Sollwertabgleich zumindest ein zweiter Korrekturwert für das Laser-Ablenksystem ermittelt wird. Hierbei wird das über den optischen Sensor erfasste zweite Ist-Muster mit dem zweiten Soll-Muster verglichen. Bei einer Verstellung des Laser-Ablenksystems weicht das durch die Bearbeitungseinheit erstellte zweite Referenzmuster bzw. das sensorisch erfasste zweite Ist-Muster vom idealisierten zweiten Soll-Muster ab. Durch ein derart kalibriertes Laser-Ablenksystem kann sichergestellt werden, dass bei der anschließenden Kalibrierung des Sensor-Ablenksystems das durch die nunmehr kalibrierte Bearbeitungseinheit erstellte erste Referenzmuster dem idealisierten ersten Soll-Muster entspricht. Hierdurch kann die Genauigkeit des Kalibrierverfahrens erhöht werden.
Vorzugsweise entspricht das bei der Kalibrierung des Laser-Ablenksystems verwendete zweite Muster dem zur Kalibrierung des Sensor-Ablenksystems verwendeten ersten Muster. Alternativ kann es sich hierbei aber auch um unterschiedliche Muster handeln.
Vorgeschlagen wird ferner ein Kalibriersystem für eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einer Bearbeitungseinheit, die ein Laser-Ablenksystem umfasst. Des Weiteren weist das Kalibriersystem eine Sensoreinheit auf, die ein Sensor-Ablenksystem umfasst. Zum Ansteuern des Laser-Ablenksystems und des Sensor-Ablenksystems und/oder zum Verarbeiten der von der Sensoreinheit erfassten Daten weist das Kalibriersystem ferner eine Rechen-/Steuereinheit auf. Die Rechen-/Steuereinheit ist derart ausgebildet, dass mittels dieser ein Kalibrierverfahren gemäß der vorangegangenen Beschreibung durchführbar ist, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Dadurch, dass das Kalibriersystem bereits vorhandene Komponenten der Laserbearbeitungsvorrichtung verwendet, kann dieses sehr kostengünstig ausgebildet werden. Des Weiteren zeichnet sich das Kalibriersystem dadurch aus, dass mittels diesem schnell und unkompliziert sowie infolgedessen kostengünstig ein Kalibrierverfahren gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausführbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Rechen-/Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass mittels dieser das Kalibrierverfahren nach der Aktivierung durch einen Benutzer vollständig automatisiert durchführbar ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Sensoreinheit optisch in das Laser-Ablenksystem eingekoppelt ist. Hierdurch ist ein Analysebereich der Sensoreinheit bei Ansteuerung des Laser-Ablenksystems, insbesondere eines Scannerspiegels, mitbewegbar. Vorteilhafterweise können hierdurch die Scannerspiegel des Sensor-Ablenksystems kleiner ausgebildet werden, da diese einen geringeren Schwenkbereich abdecken müssen.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Bearbeitungseinheit an einem Manipulator, insbesondere einem Industrieroboter, befestigt ist.
Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn die Sensoreinheit starr und/oder lösbar mit der Bearbeitungseinheit verbunden ist. Durch eine lösbare Verbindung zwischen Sensoreinheit und Bearbeitungseinheit kann die Sensoreinheit bei einem Defekt vorteilhafterweise schnell und unkompliziert ausgetauscht werden. Nach einem entsprechenden Austausch kann gemäß dem in der vorangegangenen Beschreibung beschriebenen Kalibrierverfahren schnell und einfach eine Kalibrierung der ausgetauschten Sensoreinheit erfolgen.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
1 eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem Kalibriersystem zum Kalibrieren eines Sensor-Ablenksystems einer Sensoreinheit,
2a–2b die einzelnen Verfahrensschritte zum Kalibrieren eines Laser-Ablenksystems einer Bearbeitungseinheit der Laserbearbeitungsvorrichtung und
3a–3c die einzelnen Verfahrensschritte eines Kalibrierverfahrens zum Kalibrieren des Sensor-Ablenksystems der Sensoreinheit der Laserbearbeitungsvorrichtung.
1 zeigt eine Laserbearbeitungsvorrichtung 1, mittels der ein Werkstück 2 durch einen Bearbeitungslaser 3 bearbeitet werden kann. Derartige Laserbearbeitungsvorrichtungen 1 werden insbesondere zum Laserschneiden und/oder Laserschweißen eingesetzt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst eine Bearbeitungseinheit 4. Die Bearbeitungseinheit 4 kann ortsfest ausgebildet sein oder aber auch mittels eines vorliegend nicht dargestellten Manipulators, insbesondere eines mehrachsigen Industrieroboters, relativ zum Werkstück 2 bewegt werden.
Die Bearbeitungseinheit 4 weist ein Laser-Ablenksystem 5 auf, mittels dem ein Prozessort 6 des Bearbeitungslasers 3 innerhalb eines Bearbeitungsfeldes 7 bewegt werden kann. Der Prozessort 6 ist hierbei durch den Auftreffpunkt des Bearbeitungslasers 3 auf der Oberfläche des Werkstücks 2 definiert. Die Ablenkung des Bearbeitungslasers 3 zum Bewegen des Prozessorts 6 innerhalb des Bearbeitungsfeldes 7 erfolgt über zumindest einen ersten Scannerspiegel 8 des Laser-Ablenksystems 5. Vorzugsweise weist das Laser-Ablenksystem 5 in einem vorliegend nicht dargestellten Ausführungsbeispiel zwei derartige erste Scannerspiegel 8 auf. Diese sind jeweils nur um eine Achse drehbar. Die Drehachsen dieser beiden ersten Scannerspiegel 8 sind derart zueinander ausgerichtet, dass der Prozessort 6 innerhalb einer xy-Ebene bzw. innerhalb des Bearbeitungsfeldes 7 bewegbar ist. Wenn die Bearbeitungseinheit 4 von einem vorliegend nicht dargestellten Manipulator mitbewegt wird, resultiert hieraus eine der Manipulatorbewegung überlagerte Ablenkbewegung des Laser-Ablenksystems 5.
Gemäß 1 umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 eine Sensoreinheit 9. Die Sensoreinheit 9 umfasst einen Punkt-Abstandssensor, der vorliegend vorzugsweise als Kohärenztomographen 10 ausgebildet ist. In einem Analysebereich 11 des Kohärenztomographen 10 können Abstandsinformationen und/oder Intensitätsinformationen ermittelt werden. Vorzugsweise umfasst der Kohärenztomograph 10 eine vorliegend nicht dargestellte Verstelleinheit, mittels der der Analysebereich 11 in z-Richtung verlagert werden kann.
Neben dem Punkt-Abstandssensor, der vorliegend insbesondere als Kohärenztomograph 10 ausgebildet ist, umfasst die Sensoreinheit 9 des Weiteren ein Sensor-Ablenksystem 12. Mittels diesem Sensor-Ablenksystem 12 kann der Analysebereich 11 innerhalb eines Erfassungsbereiches 13 der Sensoreinheit 9 bewegt werden. Zur Qualitätsüberprüfung, Prozessüberwachung und/oder Genauigkeitsverbesserung kann der Analysebereich 11 während des Bearbeitungsprozesses somit im Vorlauf, im Nachlauf und/oder im Prozessort 6 positioniert werden. Ferner ist es beispielsweise möglich den Analysebereich 11 um den Prozessort 6 zirkulieren zu lassen.
Gemäß 1 umfasst das Sensor-Ablenksystem 12 zumindest einen zweiten Scannerspiegel 14. Dieser ist derart beweglich gelagert, dass der Analysebereich 11 innerhalb des Erfassungsbereiches 13 bewegbar ist. In einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Sensor-Ablenksystem 12 mehrere, insbesondere zwei, zweite Scannerspiegel 14 umfassen, die vorzugsweise jeweils um nur eine Drehachse drehbar gelagert sind. Die Drehachsen der beiden zweiten Scannerspiegel 14 sind hierbei derart zueinander ausgerichtet, dass der Analysebereich 11 in einer xy-Ebene verfahrbar ist, wobei die beiden zweiten Scannerspiegel 14 für jeweils eine Richtung zuständig sind.
Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit 9 optisch in die Bearbeitungseinheit 4, insbesondere das Laser-Ablenksystem 5, eingekoppelt. Dies erfolgt über zumindest ein optisches Element 15, insbesondere einen halbtransparenten Spiegel. Infolgedessen ist die Position des Analysebereiches 11 nicht nur von den Ansteuerwerten des Sensor-Ablenksystems 12, sondern zusätzlich auch von den Ansteuerwerten des Laser-Ablenksystems 5 abhängig. Beim Ansteuern des Laser-Ablenksystems 5 wird demnach nicht nur der Prozessort 6, sondern zugleich auch der Erfassungsbereich 13 bzw. der Analysebereich 11 mitbewegt.
Zusätzlich zu dem Kohärenztomographen 10 weist die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 einen optischen Sensor 18 auf, der vorliegend insbesondere als Kamera ausgebildet ist. Mit diesem optischen Sensor 18 kann zumindest ein Teilbereich des Bearbeitungsfeldes 7 erfasst werden. Wie die Sensoreinheit 9 kann auch der optische Sensor 18 während eines Bearbeitungsprozesses zur Prozessüberwachung, Genauigkeitsverbesserung und/oder Qualitätssicherung verwendet werden. Gemäß 1 ist der optische Sensor 18 in den Bearbeitungsstrahlengang 17 über ein weiteres optisches Element eingekoppelt, das aus Gründen der Übersichtlichkeit mit keinem Bezugszeichen versehen ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der optische Sensor 18 aber auch von dem Laser-Ablenksystem 5 entkoppelt sein.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 ferner eine Rechen-/Steuereinheit 19. Diese ist vorliegend über eine erste Datenleitung 20 mit der Bearbeitungseinheit 4 verbunden, so dass während der Bearbeitung eines Werkstücks 2 die entsprechenden Ansteuerwerte von der Rechen-/Steuereinheit 19 an das Laser-Ablenksystem 5 übermittelt werden können. Des Weiteren ist der optische Sensor 18 über eine zweite Datenleitung 21 mit der Rechen-/Steuereinheit 19 verbunden, so dass beispielsweise während der Bearbeitung des Werkstücks 2 zur Qualitätssicherung, Genauigkeitsverbesserung und/oder Prozessüberwachung vom optischen Sensor 18 erfasste Informationen bzw. Daten an die Rechen-/Steuereinheit 19 übermittelt werden können. Ferner ist auch die Sensoreinheit 9 über eine dritte Datenleitung 22 mit der Rechen-/Steuereinheit 19 gekoppelt. Auch in diesem Fall können beispielsweise zur Genauigkeitsverbesserung, Qualitätsüberprüfung und/oder Prozessüberwachung von dem Punkt-Abstandssensor bzw. dem Kohärenztomographen 10 erfasste Daten an die Rechen-/Steuereinheit 19 übermittelt werden. Ebenso können in die entgegengesetzte Richtung von der Rechen-/Steuereinheit 19 Ansteuerwerte für den zumindest einen Scannerspiegel 14 an die Sensoreinheit 9 übermittelt werden. Wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 einen vorliegend nicht dargestellten Manipulator umfasst, ist die Rechner-/Steuereinheit 19 auch mit diesem über eine Datenleitung verbunden, um entsprechende Ansteuerwerte zu übermitteln und/oder abzufragen.
Die Rechen-/Steuereinheit 19 kann als zentrale Rechen-/Steuereinheit ausgebildet sein. Alternativ kann es sich hierbei aber auch um eine separate Recheneinheit und eine separate Steuereinheit handeln, die vorzugsweise über eine Kommunikationsleitung miteinander verbunden sind. Des Weiteren kann die Rechen-/Steuereinheit eine Speichereinheit umfassen, in der von der Sensoreinheit 9 und/oder dem optischen Sensor 18 erfasste Informationen bzw. Daten abgespeichert werden können. Ferner können in dieser Speichereinheit auch Korrekturwerte abgespeichert werden, mittels denen aufgrund von Fertigungstoleranzen bedingte Fehler ausgeglichen werden können.
Die in 1 dargestellte Laserbearbeitungsvorrichtung 1 wird vorzugsweise werkseitig kalibriert und anschließend beim Kunden vor Ort installiert. Bei einem auftretenden Defekt der Sensoreinheit 9 kann diese ausgetauscht werden, da die Sensoreinheit 9 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel lösbar mit der Bearbeitungseinheit 4 verbunden ist. Ein Problem bei einem derartigen Austausch der Sensoreinheit 9 besteht darin, dass die Sensoreinheit 9 erneut kalibriert werden muss, um insbesondere auf das Laser-Ablenksystem 5 abgestimmt zu sein. Um Stillstandzeiten in der Produktion zu reduzieren, ist es diesbezüglich essentiell, dass das Kalibrierverfahren für die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 zum Kalibrieren des Sensor-Ablenksystems 12 sehr schnell und unkompliziert durchzuführen ist.
Gemäß der nachfolgenden Beschreibung wird demnach ein Kalibrierverfahren vorgeschlagen, bei dem im Wesentlichen ausschließlich vor Ort vorhandene Komponenten der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 verwendet werden. Das zur Durchführung des vorgeschlagenen Kalibrierverfahrens verwendete Kalibriersystem umfasst demnach die Bearbeitungseinheit 4, die Sensoreinheit 9 und die Rechen-/Steuereinheit 19 der Laserbearbeitungsvorrichtung 1.
Des Weiteren wird gemäß 2a ein im Bearbeitungsfeld 7 zu platzierendes Objekt 23 benötigt. Bei diesem Objekt 23 handelt es sich vorzugsweise um eine Platte mit einer der Bearbeitungseinheit 4 zugewandten vorzugsweise planen Objektfläche 24. Das Objekt 23 besteht aus einem Material, das beim Auftreffen des Bearbeitungslasers 3 eine von dem Kohärenztomographen 10 erfassbare Veränderung, insbesondere Intensitäts- und/oder Topologieveränderung, hervorruft. Das Objekt 23 ist demnach insbesondere eine Metallplatte oder eine Fotoplatte.
Bei dem nachfolgend im Detail beschriebenen Kalibrierverfahren wird das Sensor-Ablenksystem 12 unter Verwendung eines ersten Soll-Musters 28, eines ersten Referenzmusters 29 und eines ersten Ist-Musters 32 kalibriert. Sofern auch das Laser-Ablenksystem 5 – insbesondere nach einer Erstmontage und/oder nach einem Austausch der Sensoreinheit 9 – unkalibriert ist, muss auch diese kalibriert werden.
Dies erfolgt zeitlich gesehen vor der Kalibrierung des Sensor-Ablenksystems 12. Bei dieser gegebenenfalls im Vorfeld notwendigen Kalibrierung des Laser-Ablenksystems 5 wird gemäß 2a und 2b ein zweites Soll-Muster 25, ein zweites Referenzmuster 26 und ein zweites Ist-Muster 27 verwendet. Gemäß 2a wird hierfür von der Rechen-/Steuereinheit 19 zunächst das zweite Soll-Muster 25 über die erste Datenleitung 20 an die Bearbeitungseinheit 4 gesendet. Bei dem Soll-Muster 25 handelt es sich im Wesentlichen um Ansteuerwerte für den zumindest einen Scannerspiegel 8 des Laser-Ablenksystems 5, um das zweite Soll-Muster 25 auf der Objektoberfläche 24 erstellen zu können.
Anhand dieser Ansteuerwerte bzw. des übermittelten zweiten Soll-Musters 25 erstellt die Bearbeitungseinheit 4 gemäß 2a auf der Objektoberfläche 24 ein zweites Referenzmuster 26. Wie aus 2a ersichtlich ist, entspricht das durch die Bearbeitungseinheit 4 erstellte zweite Referenzmuster 26 aufgrund des unkalibrierten Laser-Ablenksystems 5 nicht dem geforderten zweiten Soll-Muster 25.
In einem darauf folgenden Verfahrensschritt wird deshalb gemäß 2b das erstellte zweite Referenzmuster 26 über den optischen Sensor 18 erfasst. Bei dem durch den optischen Sensor 18 erfassten Muster handelt es sich um das zweite Ist-Muster 27, das – wie bereits vorstehend erwähnt – aufgrund des unkalibrierten Laser-Ablenksystems 5, mit dem das zweite Referenzmuster 26 erstellt wurde, vom zweiten Soll-Muster 25 abweicht (vgl. 2a).
Das zweite Ist-Muster 27 bzw. die dieses Muster beschreibenden Sensordaten des optischen Sensors 18 werden über die zweite Datenleitung 21 an die Rechner-/Steuereinheit 19 übermittelt, so dass diese nunmehr über das hinterlegte zweite Soll-Muster 25 und das sensorisch erfasste zweite Ist-Muster 27 verfügt.
Die Rechen-/Steuereinheit 19 führt danach einen Ist-/Sollwertabgleich durch, bei dem das sensorisch erfasste zweite Ist-Muster 27 mit dem abgespeicherten zweiten Soll-Muster 25 vergleicht. Bei einer Abweichung zwischen diesen beiden Mustern berechnet die Rechner-/Steuereinheit 19 für das Laser-Ablenksystem 5 zumindest einen Korrekturwert und speichert diesen in einer Korrekturtabelle ab. Während des normalen Betriebes der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 werden nunmehr bei einer Anlenkung des Laser-Ablenksystems 5 für die jeweilige Spiegelstellung die mit dieser korrespondierenden, in der Korrekturtabelle abgespeicherten Korrekturwerte berücksichtigt. Das Laser-Ablenksystem 5 ist somit kalibriert.
Nach dem Kalibrieren des Laser-Ablenksystems 5 wird gemäß 3a bis 3c das Sensor-Ablenksystem 12 kalibriert. Sofern das Laser-Ablenksystem 5 bereits kalibriert ist, können die vorstehenden Verfahrensschritte zur Kalibrierung des Laser-Ablenksystems 5 entfallen.
Mit der kalibrierten Bearbeitungseinheit 4 kann das von der Rechen-/Steuereinheit 19 vorgegebene Soll-Muster 28 nunmehr abweichungsfrei auf der Objektoberfläche 24 als Referenzmuster 29 erstellt werden. Diese Eigenschaft macht sich das nachfolgend beschriebene Kalibrierverfahren zum Kalibrieren des Sensor-Ablenksystems 12 zu Nutze (vgl. 3a–3c).
Demnach wird in einem ersten Verfahrensschritt von der Rechen-/Steuereinheit 19 das erste Soll-Muster 28 über die erste Datenleitung 20 an die Bearbeitungseinheit 4 übermittelt. Das erste Soll-Muster 28 kann zum zweiten Soll-Muster 25 identisch sein. Vorzugsweise wird ein Schachbrettmuster verwendet.
Anhand der das erste Soll-Muster 28 beschreibenden Ansteuerwerte wird das Laser-Ablenksystem 5 derart angesteuert, dass auf der Objektoberfläche 24 das erste Referenzmuster 29 erzeugt wird. Da es sich bei dem Objekt 23 vorzugsweise um ein wärmeempfindliches Objekt, insbesondere um eine Metallplatte, handelt, wird durch den auftreffenden Bearbeitungslaser 3 die Topologie der Objektoberfläche 24 verändert. Hierbei handelt es sich um eine von dem Kohärenztomographen 10 erfassbare Veränderung. Alternativ kann es sich bei dem Objekt 23 aber auch um ein lichtempfindliches Objekt handeln, insbesondere um eine Fotoplatte. In diesem Fall würde die Topologie der Objektoberfläche 24 unverändert bleiben. Alternativ würde jedoch das lichtempfindliche Objekt 23 in denjenigen Bereichen, in denen der Bearbeitungslaser 3 auftrifft, belichtet werden. Diese damit einhergehenden Intensitätsunterschiede können ebenfalls von dem verwendeten Kohärenztomographen 10 erfasst werden.
Nach dem Erstellen des ersten Referenzmusters 29 mittels des ersten Soll-Musters 28 wird der Bearbeitungslaser 3 gemäß 3b deaktiviert. Anschließend wird der Erfassungsbereich 13 bzw. der mit diesem gekoppelte virtuelle Prozessort 30 innerhalb des Bearbeitungsfeldes 7 mittels des Laser-Ablenksystems 5 in einer ersten Kalibrierposition 31 positioniert. Unter der Begrifflichkeit „virtueller Prozessort“ 30 ist die gedachte Position des Prozessortes 6 zu verstehen, da der Prozessort 6 aufgrund des deaktivierten Bearbeitungslasers 3 tatsächlich nicht sichtbar ist. Er ist jedoch über die Ansteuerwerte des Laser-Ablenksystems 5 und gegebenenfalls des vorliegend nicht dargestellten Manipulators bestimmt.
Nach dem Positionieren des Erfassungsbereiches 13 in der in 3b dargestellten ersten Kalibrierposition 31 wird der Erfassungsbereich 13 zur Erfassung des in diesem befindlichen zweiten Referenzmusters 26 von der Sensoreinheit 9 gescannt. Hierbei wird durch entsprechende Ansteuerung des Sensor-Ablenksystems 12 der Analysebereich 11, vorzugsweise zeilenweise, über den Erfassungsbereich 13 geführt. Während dieses Scannvorgangs wird weder ein gegebenenfalls vorhandener Manipulator noch das Laser-Ablenksystem 5 verändert. Stattdessen werden die Rahmenbedingungen konstant gehalten.
Den Befehl zum Scannen des Erfassungsbereiches 13 erhält die Sensoreinheit 9 von der Rechen-/Steuereinheit 19 über die dritte Datenleitung 22. Beim Scannen des Erfassungsbereiches 13 wird von dem Kohärenztomographen 10 zumindest ein Teil eines ersten Ist-Musters 32 erfasst, das aufgrund des unkalibrierten Sensor-Ablenksystems 12 Abweichungen zum tatsächlich auf der Objektoberfläche 24 befindlichen realen ersten Referenzmuster 29 und/oder ersten Soll-Muster 28 aufweist.
Über die dritte Datenleitung 22 wird dieses erfasste erste Ist-Muster 32 an die Rechen-/Steuereinheit 19 übermittelt. Anschließend wandelt die Rechen-/Steuereinheit 19 die von der Sensoreinheit 9 übermittelten Daten, insbesondere Abstandsinformationen und/oder Intensitätsinformationen, anhand von geeigneten Auswertealgorithmen um. Hierdurch kann das sensorisch erfasste erste Ist-Muster 32 ermittelt werden.
Anschließend führt die Rechen-/Steuereinheit 19 einen Ist-/Sollwertabgleich durch, bei dem das sensorisch erfasste erste Ist-Muster 32 mit dem hinterlegten ersten Soll-Muster 28 abgleichen wird. Bei Abweichungen berechnet die Rechen-/Steuereinheit 19 zumindest einen Korrekturwert für das Sensor-Ablenksystem 12. Dieser Korrekturwert wird dann in einer Korrekturtabelle zusammen mit zumindest einem mit diesem korrespondierenden Ansteuerwert der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 abgespeichert. Bei den korrespondierenden Ansteuerwerten kann es sich beispielsweise um die Ansteuerwerte bzw. Achspositionen des Laser-Ablenksystems 5 und/oder des vorliegend nicht dargestellten Manipulators handeln. Aber auch korrespondierende Fokuseinstellungen können abgespeichert sein.
In Abhängigkeit der Scannerspiegel-Stellungen des Laser-Ablenksystems 5 und/oder der Achsstellungen des vorliegend nicht dargestellten Manipulators kann demnach aus der Korrekturtabelle der passende Korrekturwert ausgewählt werden. Bei der anschließenden Ansteuerung des Sensor-Ablenksystems 12 wird dieser ausgewählte Korrekturwert berücksichtigt. Das Sensor-Ablenksystem 12 ist somit kalibriert.
Um das zweite Referenzmuster 26 vollständig erfassen zu können, wird der Erfassungsbereich 13 gemäß 3c in eine zweite Kalibrierposition 33 bewegt. Der vorstehend beschriebene Ist-/Sollwertabgleich kann von der Rechen-/Steuereinheit 19 jeweils unmittelbar nach dem Scannen einer jeweiligen Kalibrierposition 31, 33 erfolgen. Alternativ kann dieser Ist-/Sollwertabgleich aber auch erst nach dem vollständigen Erfassen des ersten Referenzmusters 29 erfolgen. Demnach würde der Erfassungsbereich 13 zunächst in eine Vielzahl unterschiedlicher Kalibrierpositionen 31, 33 verfahren werden, um in Abhängigkeit der jeweiligen Kalibrierposition 31, 33 die jeweiligen Daten über den Kohärenztomographen 10 zu erfassen. Anschließend könnten dann alle gesammelten Daten mittels zumindest eines geeigneten Auswertealgorithmus zur Erkennung des gesamten ersten Ist-Musters 32 analysiert werden und mit dem gesamten hinterlegten ersten Soll-Muster 28 abgeglichen werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Laserbearbeitungsvorrichtung
2: Werkstück
3: Bearbeitungslaser
4: Bearbeitungseinheit
5: Laser-Ablenksystem
6: Prozessort
7: Bearbeitungsfeld
8: erster Scannerspiegel
9: Sensoreinheit
10: Kohärenztomograph
11: Analysebereich
12: Sensor-Ablenksystem
13: Erfassungsbereich
14: zweiter Scannerspiegel
15: optisches Element
16: Sensorstrahlengang
17: Bearbeitungsstrahlengang
18: optischer Sensor
19: Rechen-/Steuereinheit
20: Erste Datenleitung
21: Zweite Datenleitung
22: Dritte Datenleitung
23: Objekt
24: Objektoberfläche
25: zweites Soll-Muster
26: zweites Referenzmuster
27: zweites Ist-Muster
28: erstes Soll-Muster
29: erstes Referenzmuster
30: virtueller Prozessort
31: erste Kalibrierposition
32: erstes Ist-Muster
33: zweite Kalibrierposition

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

DE 102010055966 B4 [0002]

Claims

Kalibrierverfahren für eine Laserbearbeitungsvorrichtung (1), bei welchem ein Sensor-Ablenksystem (12) einer Sensoreinheit (9), die vorzugsweise optisch in ein Laser-Ablenksystem (5) einer Bearbeitungseinheit (4) eingekoppelt ist, kalibriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer kalibrierten Bearbeitungseinheit (4) ein Referenzmuster (29) auf einer Objektoberfläche (24) erstellt wird, das einem in einer Rechen-/Steuereinheit (19) hinterlegten Soll-Muster (28) entspricht, dass über die Sensoreinheit (9) ein Ist-Muster (32) erfasst wird, das aufgrund des unkalibrierten Sensor-Ablenksystems (12) vom Referenzmuster (29) abweicht, und dass über einen Ist-/Sollwertabgleich zumindest ein Korrekturwert für das Sensor-Ablenksystem (12) ermittelt wird.
Kalibrierverfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ist-Muster (32) mittels eines Punktabstandssensors, insbesondere eines Kohärenztomographen (10), der Sensoreinheit (9) erfasst wird.
Kalibrierverfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein wärmeempfindliches Objekt (23), insbesondere eine Metallplatte, verwendet wird, dass beim Erstellen des Referenzmusters (29) mittels eines Bearbeitungslasers (3) der Bearbeitungseinheit (4) die Topologie der Objektoberfläche (24) verändert wird und/oder dass mittels des Kohärenztomographen (10) Abstandsinformationen ermittelt werden.
Kalibrierverfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein lichtempfindliches Objekt (23), insbesondere eine Fotoplatte, verwendet wird, dass beim Erstellen des Referenzmusters (29) mittels des Bearbeitungslasers (3) die Objektoberfläche (24) teilweise belichtet wird und/oder dass mittels des Kohärenztomographen (10) Intensitätsinformationen ermittelt werden.
Kalibrierverfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Rechen-/Steuereinheit (19) zur Ermittlung des Ist-Musters (32) die Intensitätsinformationen und/oder die Abstandsinformationen anhand zumindest eines Auswertealgorithmus analysiert werden und/oder eine Intensitäts- und/oder Höhenkarte erstellt wird.
Kalibrierverfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Korrekturwert zusammen mit zumindest einem mit diesem korrespondierenden Ansteuerwert der Laserbearbeitungsvorrichtung (1), insbesondere in einer Korrekturtabelle einer Speichereinheit, abgespeichert wird.
Kalibrierverfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerwerte eines Manipulators, insbesondere eines Industrieroboters, mittels dem die Bearbeitungseinheit (4) zusammen mit der Sensoreinheit (9) bewegbar ist, und/oder des Laser-Ablenksystems (5) zusammen mit dem korrespondierenden Korrekturwert abgespeichert werden.
Kalibrierverfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen des zumindest einen Korrekturwertes bei inaktivem Bearbeitungslaser (3) ein virtueller Prozessort (30) der Bearbeitungseinheit (4) innerhalb eines Bearbeitungsfeldes (7) in eine erste Kalibrierposition (31) gefahren wird.
Kalibrierverfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Kalibrierposition (31), insbesondere bei konstanten Ansteuerwerten des Manipulators und/oder des Laser-Ablenksystems (5), zumindest ein Teil des Referenzmusters (29) von der Sensoreinheit (9) erfasst wird, wobei insbesondere ein Analysebereich (11) des Kohärenztomographen (10) mittels des Sensor-Ablenksystems (12) innerhalb eines Erfassungsbereiches (13) der Sensoreinheit (9) bewegt wird.
Kalibrierverfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der virtuelle Prozessort (30) nach dem Scannen des ersten Erfassungsbereiches (13) in zumindest eine zweite Kalibrierposition (33) gefahren wird, wobei vorzugsweise der zweite Erfassungsbereich (13) unmittelbar an den ersten Erfassungsbereich (13) angrenzt oder diesen teilweise überlappt.
Kalibrierverfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Kalibrieren des Sensor-Ablenksystems (12) zunächst das Laser-Ablenksystem (5) kalibriert wird, wobei vorzugsweise mit der unkalibrierten Bearbeitungseinheit (4) unter Vorgabe eines in der Rechen-/Steuereinheit (19) hinterlegten zweiten Soll-Musters (25) ein zweites Referenzmuster (26) erstellt wird, das aufgrund des unkalibrierten Laser-Ablenksystems (5) vom zweiten Soll-Muster (25) abweicht, dass über einen optischen Sensor (18), der vorzugsweise optisch in das Laser-Ablenksystem (5) eingekoppelt und/oder vom Sensor-Ablenksystem (12) entkoppelt ist, ein zweites Ist-Muster (27) erfasst wird, das dem zweiten Referenzmuster (26) entspricht, und/oder dass über einen Ist-/Sollwertabgleich zumindest ein zweiter Korrekturwert für das Laser-Ablenksystem (5) ermittelt wird.
Kalibriersystem für eine Laserbearbeitungsvorrichtung (1) mit einer Bearbeitungseinheit (4), die ein Laser-Ablenksystem (5) umfasst, einer Sensoreinheit (9), die ein Sensor-Ablenksystem (12) umfasst, und einer Rechen-/Steuereinheit (19), dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen-/Steuereinheit (19) ausgebildet ist, um ein Kalibrierverfahren nach einem oder mehreren vorherigen Ansprüche auszuführen.
Kalibriersystem nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (9) optisch in das Laser-Ablenksystem (5) eingekoppelt ist, so dass ein Analysebereich (11) der Sensoreinheit (9) bei Ansteuerung des Laser-Ablenksystems (5), insbesondere eines Scannerspiegels (8), mitbewegbar ist.
Kalibriersystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (4) an einem Manipulator, insbesondere einem Industrieroboter, befestigt ist und/oder dass die Sensoreinheit (9) starr und/oder lösbar mit der Bearbeitungseinheit (4) verbunden ist.