DE102018124208B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses an einem Werkstück sowie dazugehöriges Laserbearbeitungssystem - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses an einem Werkstück, umfassend:eine Recheneinheit (16), die eingerichtet ist, eine dynamische Bearbeitungsposition (TCPi) relativ zu einem Auftreffpunkt (AP) des Laserstrahls (1) für einen Prozessparametersatz (PPSi) des Laserbearbeitungsprozesses mittels eines Modells zu bestimmen, das auf mindestens einem vorgegebenen Vergleichsparametersatz und einer dazugehörigen Vergleichsbearbeitungsposition beruht, undeine Beobachtungseinheit (17), die eingerichtet ist, an der dynamischen Bearbeitungsposition (TCPi) mindestens einen Überwachungsparameter des Laserbearbeitungsprozesses zu bestimmen.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses an einem Werkstück und ein dazugehöriges Laserbearbeitungssystem.
• Ein bekanntes Beispiel für einen derartigen Bearbeitungsprozess ist ein Laserschweiß- oder Lasertiefschweißprozess, bei welchem ein Laserstrahl über eine Werkstückoberfläche bewegt wird. Zur Kontrolle des Bearbeitungsprozesses kann ein Messlichtstrahl, beispielsweise eines optischen Kohärenztomographen, auf die Oberfläche des Werkstücks gerichtet werden. Das von der Werkstückoberfläche reflektierte Licht kann durch einen Sensor erfasst werden, so dass die Qualität des Schweißergebnisses kontinuierlich kontrolliert werden kann.
• Insbesondere kann auf diese Weise ein Oberflächenprofil des Werkstücks oder eine Tiefe einer Dampfkapillare darstellt, die auch als „Keyhole“ bezeichnet wird und von flüssiger Schmelze umgeben ist. Ihre Tiefe steht im Zusammenhang mit der Schweißnaht- oder Einschweißtiefe und kann somit zur Kontrolle des Bearbeitungsprozesses herangezogen werden. Ein für diese Messung verwendbares optisches Verfahren stellt beispielsweise die optische Kohärenztomografie (OCT) dar. Sie ermöglicht es, Höhenunterschiede entlang der Messstrahlachse im Mikrometerbereich zu erfassen. Hierzu wird Messlicht erzeugt und in einen Messstrahl und einen Referenzstrahl aufgeteilt. Die Überlagerung des an der Oberfläche des Werkstücks reflektierten Lichts des Messstrahls mit dem Referenzstrahl wird detektiert, um die gewünschte Höheninformation zu erhalten. Beispielhaft wird ein derartiges Verfahren in DE 10 2015 012 565 B3 beschrieben.
• Zur korrekten Messung des Bearbeitungsergebnisses ist es wesentlich, die Messposition, an welcher der Messlichtstrahl auf die Werkstückoberfläche trifft, geeignet zu wählen und beispielsweise auf eine Stelle der Werkstückoberfläche auszurichten, an welcher momentan die gewünschte Modifikation des Werkstücks aufgrund der Absorption der Leistung des Bearbeitungsstrahls, d.h. die momentane Bearbeitung stattfindet. Beim Laserschweißen ist diese Bearbeitungsposition die Position der Dampfkapillare.
• Ist der Bearbeitungsstrahl relativ zum Werkstück statisch, d.h. es findet keine Bewegung des Bearbeitungsstrahls relativ zum Werkstück statt, liegt die Bearbeitungsposition konzentrisch zum Auftreffpunkt des Bearbeitungsstrahls auf der Werkstückoberfläche bzw. zu der Position, an der die höchste Leistungsdichte des Bearbeitungsstrahls erreicht wird. Diese Position kann auch als „tool center point“, TCP bezeichnet werden. Werden Bearbeitungsstrahl und Werkstück jedoch relativ zueinander bewegt, ist der für die Prozessbeobachtung optimale Arbeitspunkt möglicherweise nicht identisch zu dieser statischen Bearbeitungsposition bzw. zum statischen TCP. Der für die Prozessbeobachtung optimale Arbeitspunkt kann als dynamische Bearbeitungsposition bzw. dynamischer TCP bezeichnet werden und kann im Nachlauf des Auftreffpunkts angeordnet sein, d.h. es tritt ein Versatz entlang der Bahn des Bearbeitungsstrahls auf. Beispielsweise bildet sich beim Laserschweißverfahren die Dampfkapillare mit einer geringen Verzögerung und daher in einer Position, die in den Nachlauf des Auftreffpunkts verschoben ist.
• Die dynamische Bearbeitungsposition, z.B. die Position einer Dampfkapillare, relativ zur statischen Bearbeitungsposition kann von der Laserleistung, dem Material des Werkstücks, der Richtung und dem Betrag eines Geschwindigkeitsvektors einer Vorschubbewegung zwischen Werkstück und Bearbeitungsstrahl abhängen. Der Geschwindigkeitsvektor, die Laserleistung oder sonstige Parameter können sich allerdings während des Bearbeitungsprozesses ändern. Für die korrekte Überwachung des Bearbeitungsprozesses ist es wesentlich, eine aktuelle dynamische Bearbeitungsposition zu bestimmen, um einen optimalen Beobachtungspunkt für die Prozessbeobachtung bestimmen zu können. Nur so kann ein optischer Messlichtstrahl auf diese optimale Beobachtungsposition ausgerichtet werden, um beispielsweise mittels OCT eine korrekte Tiefe der Dampfkapillare bestimmen zu können.
• Eine Möglichkeit zur Bestimmung dieses Versatzes liegt in einer Bestimmung der dynamischen Bearbeitungsposition während des Bearbeitungsprozesses mit dem betroffenen Bearbeitungssystem, auf dem die gewünschten Prozessparameter, wie etwa Vorschubrichtung, Vorschubgeschwindigkeit und Leistung des Bearbeitungsstrahls, eingestellt sind. Das in diesem Vorgang bearbeitete Werkstück muss allerdings häufig als Ausschuss verworfen werden. Insbesondere wird allgemein bei den bisher bekannten Ansätzen zur Bestimmung der dynamischen Bearbeitungsposition davon ausgegangen, dass diese sich während eines Bearbeitungsprozesses nicht oder nur periodisch und in bekannter Weise ändert. Ändert sich zudem ein Prozessparameter, der Einfluss auf die dynamische Bearbeitungsposition hat, muss der Messvorgang neu durchgeführt werden.
• US 2018 / 0 264 600 A1 offenbart eine Messvorrichtung und ein Laserschweißsystem, wobei eine Eindringtiefe des Schmelzbads interferometrisch bestimmt wird.
• DE 10 2016 001 661 B3 offenbart eine Messvorrichtung für ein Bearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines Bearbeitungsstrahls sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen des Werkstücks. Anhand von aus Positionsmessungen erhaltenen Höheninformationen kann eine relative Neigung wenigstens eines zur Bearbeitung vorgesehenen Oberflächenabschnitts des Werkstücks bezüglich einer Referenzrichtung der Bearbeitungsstrahloptik ermittelt werden.
• DE 10 2016 102 492 A1 offenbart ein Verfahren zum Überwachen einer Fügenaht beim Fügen mittels Laserstrahlung, bei dem in Bearbeitungsrichtung vor einem Bearbeitungspunkt eine Fügestelle vermessen wird, um deren Position und Geometrie zu erfassen, aus der Position der Fügestelle zumindest eine Position einer Fügenaht ermittelt wird, und in Bearbeitungsrichtung hinter dem Bearbeitungspunkt die Fügenaht vermessen wird, um deren Geometrie an der ermittelten Position zu erfassen.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Bearbeitungsprozesses anzugeben, die eine korrekte Ermittlung einer aktuellen Bearbeitungsposition und infolgedessen eine korrekte Ausrichtung Messposition auf einfache und schnelle Weise ermöglichen. Insbesondere soll eine Bestimmung dynamischer Bearbeitungspositionen auch für Prozessparameter möglich sein, für welche keine konkreten vorhergehenden Messdaten vorliegen.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses an einem Werkstück eine Recheneinheit und eine Beobachtungseinheit, die eingerichtet ist, an einer Messposition mindestens einen Überwachungsparameter des Laserbearbeitungsprozesses zu bestimmen. Ein Überwachungsparameter kann hierbei Parameter umfassen, die geeignet sind den jeweiligen Bearbeitungsprozess zu überwachen, beispielsweise eine Tiefe einer Dampfkapillare bei einem Laserschweißprozess. Die Recheneinheit ist eingerichtet, eine aktuelle Bearbeitungsposition, insbesondere eine aktuelle dynamische Bearbeitungsposition, relativ zu einem Auftreffpunkt des Laserstrahls zu bestimmen. Bei einem Laserschweißprozess kann die aktuelle Bearbeitungsposition einer Position einer Dampfkapillare entsprechen. Eine dynamische Bearbeitungsposition kann eine Bearbeitungsposition bezeichnen, deren Position relativ zum Auftreffpunkt bzw. deren Versatz bezüglich des Auftreffpunkts veränderlich ist, z.B. in Abhängigkeit der aktuellen Prozessparameter. Zur Bestimmung der aktuellen Bearbeitungsposition verwendet die Recheneinheit einen Prozessparametersatz des Laserbearbeitungsprozesses sowie ein Modell, das auf mindestens einem vorgegebenen Vergleichsparametersatz und einer dazugehörigen Vergleichsbearbeitungsposition beruht.
• Hierbei können die Recheneinheit und die Beobachtungseinheit als getrennte Einheiten ausgebildet sein oder in einer Einheit integriert sein. Insbesondere kann die Recheneinheit in der Beobachtungseinheit integriert sein. Beispielsweise kann die Beobachtungseinheit eine Messvorrichtung mit optischem Kohärenztomographen umfassen, die auch die Recheneinheit umfasst.
• Der Prozessparametersatz kann zumindest einen Prozessparameter umfassen, der die Bearbeitungsposition beeinflusst und dessen Wert von dem eines entsprechenden Vergleichsparameters des Vergleichsparametersatzes verschieden ist. Mit anderen Worten liegen für den Prozessparametersatz keine zuvor bestimmten Messergebnisse vor. Der Prozessparametersatz und/oder der Vergleichsparametersatz können mindestens einen Parameter umfassen von: einem Geschwindigkeitsvektor einer Vorschubbewegung des Laserstrahls relativ zum Werkstück, einem Betrag einer Vorschubgeschwindigkeit, einer Richtung einer Vorschubbewegung, eine Leistung des Laserstrahls, und ein oder mehrere Materialparameter des Werkstücks. Es können mehrere Vergleichsparametersätze vorgegeben sein, die sich zumindest in einem Parameter unterscheiden.
• Der Überwachungsparameter kann eine Tiefe einer Dampfkapillare, einen Abstand zum Werkstück oder eine Topographie an der dynamischen Bearbeitungsposition, eine Temperatur und/oder eine Wellenlänge von an der dynamischen Bearbeitungsposition reflektiertem Licht umfassen.
• Die Beobachtungseinheit kann einen optischen Kohärenztomographen umfassen und eingerichtet sein, einen optischen Messlichtstrahl auf die dynamische Bearbeitungsposition zu richten. Die Beobachtungseinheit kann ferner eine Ablenkeinheit, z.B. eine Scannereinheit o.ä., umfassen, die eingerichtet ist, den optischen Messlichtstrahl auf eine gewünschte Position, d.h. auf die aktuelle Bearbeitungsposition, auszurichten.
• Die mindestens eine vorgegebene Vergleichsbearbeitungsposition kann mindestens eine statische Bearbeitungsposition mit einer Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls relativ zum Werkstück gleich Null und zumindest eine dynamische Bearbeitungsposition mit einer Vorschubgeschwindigkeit größer Null umfassen. Die mindestens eine vorgegebene Vergleichsbearbeitungsposition kann zwei dynamische Bearbeitungspositionen mit betragsgleichen und einander entgegengesetzten Geschwindigkeitsvektoren einer Vorschubbewegung und/oder zwei dynamische Bearbeitungspositionen mit senkrecht zueinanderstehenden Geschwindigkeitsvektoren einer Vorschubbewegung umfassen.
• Die Vorrichtung kann ferner zumindest einen Sensor umfassen, der zur Ermittlung von mindestens einem aktuellen Prozessparameter des Prozessparametersatzes des Bearbeitungsprozesses eingerichtet ist. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle umfassen, durch welche der Sensor mit der Recheneinheit zur Übergabe des ermittelten aktuellen Prozessparameters des Bearbeitungsprozesses an die Recheneinheit verbunden ist.
• Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst ein Laserbearbeitungssystem einen Laserbearbeitungskopf, der eingerichtet ist, um einen Laserstrahl auf ein Werkstück zu richten, und eine Vorrichtung gemäß einem der vorausgehenden Beispiele. Das Laserbearbeitungssystem kann eine Schnittstelle umfassen, durch welche das Laserbearbeitungssystem mit der Recheneinheit zur Übergabe mindestens eines aktuellen Prozessparameters des Bearbeitungsprozesses an die Recheneinheit verbunden ist, Das Laserbearbeitungssystem kann eine Steuereinrichtung umfassen, die eingerichtet ist zur Vorgabe mindestens eines aktuellen Prozessparameters für den Bearbeitungsprozess und zur Steuerung des Laserbearbeitungssystems auf Grundlage dieses aktuellen Prozessparameters. Das Laserbearbeitungssystem kann ferner eine Schnittstelle umfassen, durch welche die Steuereinrichtung mit der Recheneinheit zur Übergabe des aktuellen Prozessparameters an die Recheneinheit verbunden ist. Das Laserbearbeitungssystem kann eine Mensch-Maschine-Schnittstelle umfassen, eingerichtet zur Eingabe und/oder Auswahl mindestens eines Prozessparameters des Bearbeitungsprozesses und zur Übergabe desselben an die Recheneinheit.
• Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses an einem Werkstück die Schritte: Bestimmen einer aktuellen Bearbeitungsposition, insbesondere einer aktuellen dynamischen Bearbeitungsposition, relativ zu einem Auftreffpunkt des Laserstrahls für einen Prozessparametersatz des Laserbearbeitungsprozesses mittels eines Modells, das auf mindestens einem vorgegebenen Vergleichsparametersatz und einer dazugehörigen Vergleichsbearbeitungsposition beruht, und Bestimmen mindestens eines Überwachungsparameters des Laserbearbeitungsprozesses an der dynamischen Bearbeitungsposition.
• Für jeden vorgegebenen Vergleichsparametersatz kann die dazugehörige Vergleichsbearbeitungsposition in einem Einrichtungsprozess bestimmt werden. In dem Einrichtungsprozess können mehrere Vergleichsbearbeitungspositionen ermittelt werden, die mindestens eine statische Bearbeitungsposition mit einer Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls relativ zum Werkstück gleich Null und zumindest eine dynamische Bearbeitungsposition mit einer Vorschubgeschwindigkeit größer Null umfassen. Während der Ermittlung der dynamischen Bearbeitungsposition kann eine entsprechende Vorschubgeschwindigkeit konstant sein. Die statische Bearbeitungsposition kann aus zwei dynamischen Bearbeitungspositionen mit betragsgleichen und einander entgegengesetzten Geschwindigkeitsvektoren der Vorschubbewegungen ermittelt werden.
• In einer Ausführungsform kann dem Bearbeitungsprozess ein Einrichtungsprozess vorausgehen, in welchem zumindest eine Vergleichsbearbeitungsposition relativ zu einem Auftreffpunkt des Bearbeitungsstrahls ermittelt wird. Die mindestens eine Vergleichsbearbeitungsposition kann aber auch vorgegeben sein, oder beispielsweise gespeichert sein. Dieser Vergleichsbearbeitungsposition kann ein Vergleichsparametersatz zugeordnet sein, der eine Anzahl von Prozessparametern enthält, wie beispielsweise Laserleistung des Bearbeitungsstrahls, Richtung und Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Bearbeitungsstrahl und Werkstück. Die jeweiligen Vergleichsbearbeitungspositionen lassen sich somit als Funktion der Vergleichsparametersätze ermitteln. Auf Grundlage dieser ermittelten Vergleichsbearbeitungspositionen und der Prozessparameter, die ihnen jeweils zugeordnet sind, lassen sich weitere Bearbeitungspositionen für spezifische Prozessparametersätze eines nachfolgenden Bearbeitungsprozesses errechnen, und zwar auch für solche Prozessparametersätze, für welche keine Messungen vorliegen. Während des Bearbeitungsprozesses kann dann die Messposition des Messlichtstrahls auf eine errechnete Bearbeitungsposition ausgerichtet werden.
• Der Erfindung liegt die Annahme zugrunde, dass eine bestimmte Bearbeitungsposition grundsätzlich als Funktion der Prozessparameter dargestellt werden kann. Beispielsweise ist die Größe des dynamischen Versatzes eines Keyholes gegenüber dem augenblicklichen Auftreffpunkt des Bearbeitungsstrahls abhängig von der Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Bearbeitungsstrahl, der Leistung des Bearbeitungsstrahls sowie gegebenenfalls weiterer Parameter. Diese Funktion, also der Zusammenhang zwischen Prozessparametern und den daraus resultierenden jeweiligen Bearbeitungspositionen, lässt sich in einem mathematischen Modell darstellen, das zur Errechnung der Bearbeitungspositionen verwendet werden kann.
• Mit Hilfe eines solchen Modells lässt sich somit aus einer vergleichsweise geringen Zahl von Mess- oder Vergleichsdaten eine große Zahl von Bearbeitungspositionen generieren. Ändern sich die Prozessparameter, muss nicht zwangsläufig eine erneute Messung der dynamischen Bearbeitungspositionen durchgeführt werden, wie das herkömmlicherweise der Fall ist. Vielmehr können diese Bearbeitungspositionen für einen Bearbeitungsprozess mit geänderten Parametern errechnet werden.
• Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
• 1 eine schematische Schnittansicht eines Werkstücks (oben) zur Darstellung einer Dampfkapillare und eines Messlichtstrahls beim Laserschweißen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
• 2A bis 2C sind schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Einrichtungsprozesses gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
• 3 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Bestimmung einer aktuellen Bearbeitungsposition gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
• 4 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
• 5 ist eine schematische Darstellung eines Laserbearbeitungssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsforin der Erfindung.
• 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Werkstücks zur Darstellung einer Dampfkapillare und eines Messlichtstrahls beim Laserschweißen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
• Wie in 1 dargestellt, entsteht beim Lasertiefschweißprozess während eines Schweißvorgangs entlang der Strahlachse des Laserstrahls 1 eine Dampfkapillare KH, die auch Keyhole genannt wird, und die von flüssiger Schmelze 2 umgeben ist. Die Tiefe Td der Dampfkapillare steht in Zusammenhang mit der Schweißnaht- oder Einschweißtiefe Te und kann somit einen Überwachungsparameter zur Überwachung des Bearbeitungsprozesses darstellen. In Vorschubrichtung gesehen hinter der flüssigen Schmelze 2 befindet sich die erstarrte Schmelze 4.
• Um die Einschweißtiefe bzw. die Tiefe der Dampfkapillare KH während des Schweißprozesses zu bestimmen, kann ein Messlichtstrahl 3 eines optischen Kohärenztomographen parallel zu oder koaxial mit dem Laserstrahl 1 in die Dampfkapillare KH gerichtet werden. Das einfallende Licht trifft auf den Boden bzw. das Ende der Dampfkapillare KH, wird dort teilweise reflektiert und gelangt zurück in den optischen Kohärenztomographen, mit dessen Hilfe die Tiefe Td der Dampfkapillare KH mit hoher Präzision gemessen werden kann.
• 2A ist eine schematische Darstellung der geometrischen Verhältnisse während eines Bearbeitungsprozesses eines Werkstücks mittels eines Bearbeitungsstrahls. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Bearbeitungsprozess ein Laserschweißprozess mittels eines Laserstrahls 1 an dem Werkstück. Die Strahlachse steht hierbei senkrecht zur Zeichnungsebene, während die Zeichnungsebene selbst mit der Ebene der Werkstückoberfläche WB zusammenfällt. Die dargestellten Raumrichtungen X und Y erstrecken sich somit auf der Oberfläche des Werkstücks senkrecht zueinander, während die Strahlachse des Laserstrahls senkrecht dazu verläuft.
• Durch den Laserstrahl wird in der Werkstückoberfläche WB eine Dampfkapillare KH erzeugt, die von einer Schmelze umgeben ist. Die Dampfkapillare wird auch als „Keyhole“ bezeichnet und erstreckt sich von der Oberfläche des Werkstücks bis zu einer bestimmten Tiefe Td in das Werkstück hinein. Für das Ergebnis des Laserschweißprozesses ist die Tiefe der erzeugten Dampfkapillare von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund kann die Tiefe der Dampfkapillare während des Bearbeitungsprozesses als Überwachungsparameter durch eine Beobachtungseinheit 17 zur Überwachung des Bearbeitungsprozesses bestimmt werden. Die Beobachtungseinheit 17 kann beispielsweise einen optischen Kohärenztomographen umfassen und eingerichtet sein, einen Messlichtstrahl 3 auf eine Messposition auf die Oberfläche des Werkstücks zu richten. Das Licht des Messlichtstrahls, das von der Oberfläche des Werkstücks reflektiert wird, lässt sich durch die Beobachtungseinheit 17 erfassen. Hieraus lässt sich wiederum ein Abstand zur Oberfläche des Werkstücks an der Messposition ermitteln.
• Die Position, an welcher gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Dampfkapillare KH gebildet wird, ist diejenige Position der Werkstückoberfläche, an welcher momentan die gewünschte Modifikation des Werkstücks aufgrund der Absorption der Leistung des Laserstrahls stattfindet. Diese Position soll im Folgenden als Bearbeitungsposition TCP bezeichnet werden. Eine optimale Messposition zur Bestimmung der Tiefe der Dampfkapillare ist daher die aktuelle Bearbeitungsposition.
• In 2A ist eine Situation illustriert, in welcher der Laserstrahl 1 relativ zur Oberfläche des Werkstücks WB nicht bewegt wird, das heißt der Laserstrahl steht statisch auf der Werkstückoberfläche und fällt in einem Auftreffpunkt AP auf die Werkstückoberfläche. Dieser Auftreffpunkt AP kann als Ursprung eines Koordinatensystems betrachtet werden, an welchem sich die Achsen der Raumrichtungen X und Y schneiden. Aufgrund der statischen Position des Laserstrahls relativ zur Oberfläche des Werkstücks fällt der Auftreffpunkt AP mit der Bearbeitungsposition TCP, also der statischen Bearbeitungsposition TCPs, zusammen. Die Dampfkapillare wird somit ebenfalls an diesem Punkt ausgebildet.
• In 2B ist eine Situation dargestellt, in welcher der Laserstrahl und die Oberfläche des Werkstücks sich relativ zueinander mit einer Vorschubgeschwindigkeit mit Geschwindigkeitsvektor v₁ bewegen. Aufgrund dieser Bewegung fällt die Bearbeitungsposition TCP nicht mehr mit dem augenblicklichen Auftreffpunkt AP des Laserstrahls zusammen, sondern liegt im Nachlauf des Auftreffpunktes AP. In diesem Fall wird die Bearbeitungsposition als dynamische Bearbeitungsposition TCP_i bezeichnet. Somit entsteht ein Versatz zwischen Auftreffpunkt AP und der Bearbeitungsposition TCP_i. Dies liegt daran, dass die beim Laserschweißen gebildete Dampfkapillare sich mit einer geringen Verzögerung in der Werkstückoberfläche bilden kann, während der Auftreffpunkt AP des Laserstrahls bereits weiter über die Werkstückoberfläche gewandert ist.
• Für die korrekte Überwachung des Bearbeitungsprozesses ist es notwendig, dass die Messposition der Beobachtungseinheit, an welcher der Überwachungsparameter bestimmt wird, möglichst genau mit der aktuellen Bearbeitungsposition TCP übereinstimmt. Der Versatz zwischen dem Auftreffpunkt AP des Laserstrahls und der Bearbeitungsposition TCP, bzw. die aktuelle dynamische Bearbeitungsposition TCP_i relativ zum Auftreffpunkt AP, muss daher so genau wie möglich bestimmt werden.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Messposition der Beobachtungseinheit auf eine aktuelle Bearbeitungsposition ausgerichtet, die zuvor errechnet worden ist und von den Prozessparametern des Bearbeitungsprozesses, wie beispielsweise Betrag und Richtung eines Geschwindigkeitsvektors der Vorschubbewegung des Laserstrahls relativ zum Werkstück, der Laserleistung sowie gegebenenfalls weiterer Prozessparameter, abhängig ist. Dies bedeutet, dass die aktuelle Bearbeitungsposition TCP aufgrund der momentanen Prozessparameter prognostiziert und die Messposition der Beobachtungseinheit entsprechend ausgerichtet werden kann.
• Damit die Berechnung von aktuellen dynamischen Bearbeitungspositionen aufgrund der Prozessparameter des Bearbeitungsprozesses durchgeführt werden kann, kann vor dem Bearbeitungsprozess ein Einrichtungsprozess durchgeführt werden, bei welchem es sich insbesondere um eine Testbearbeitung eines Werkstücks handelt. In diesem Einrichtungsprozess wird zumindest eine Vergleichsbearbeitungsposition relativ zu einem Auftreffpunkt AP des Laserstrahls in Abhängigkeit von den verwendeten Vergleichsparametern ermittelt. Für eine Vielzahl von Vergleichsparametersätzen PPS_n, die jeweils eine Anzahl von Prozessparametern enthalten, die Einfluss auf die Bearbeitungsposition haben, wird jeweils eine dazugehörige Vergleichsbearbeitungsposition TCP_n bestimmt. Ein Vergleichsparametersatz kann insbesondere einen Geschwindigkeitsvektor, der Betrag und Richtung einer Vorschubbewegung des Laserstrahls relativ zum Werkstück angibt, und eine Leistung P des Laserstrahls umfassen. Der Verlgeichsparametersatz kann darüber hinaus weitere Prozessparameter enthalten, wie etwa ein Material bzw. Materialparameter des Werkstücks.
• Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst eine statische Verarbeitungsposition TCP_s ohne Relativbewegung zwischen Werkstück und Laserstrahl für eine Laserleistung P₀ vermessen, so wie in 2A dargestellt. Anschließend wird mindestens eine dynamische Bearbeitungsposition TCP_d1 für eine Laserleistung P₀ und eine Vorschubgeschwindigkeit v₁ größer als Null vermessen (2B). Die Vorschubgeschwindigkeit v₁ wird dabei in Richtung und Betrag durch einen Geschwindigkeitsvektor ${\overrightarrow{\text{v}}}_1$

  

  beschrieben. Vorzugsweise wird dieser Vektor ${\overrightarrow{\text{v}}}_1$

  

  während der Bestimmung der Bearbeitungsposition TCP_d1 konstant gehalten.
• Die statische Bearbeitungsposition TCP_s und die dynamische Bearbeitungsposition TCP_d1 lassen sich jeweils als Funktion ihrer Prozessparametersätze PPS_s und PPS_d1 darstellen. Aufgrund der Messungen während des Einrichtungsprozesses lässt sich daher ein Modell (bzw. Gesetzmäßigkeiten) ableiten, das eine Errechnung und somit Prognose von dynamischen Bearbeitungspositionen TCP_i für Prozessparameter erlaubt, für welche keine Messungen vorliegen, d.h. die also keinem Vergleichsparametersatz unmittelbar entsprechen. Mit Hilfe des Modells und den Prozessparametern des Bearbeitungsprozesses kann die entsprechende aktuelle Bearbeitungsposition TCP_i bestimmt werden.
• Zur Bestimmung der statischen Bearbeitungsposition TCP_s können auch zwei dynamische Bearbeitungspositionen TCP_d1 und TCP_-d1 herangezogen werden, deren Parametersätze PPS_d1 und PPS_-d1 Vorschubgeschwindigkeitsvektoren mit identischen Beträge aufweisen, die jedoch entgegengesetzt gerichtet sind, d.h. deren Richtungen im Vergleich zueinander um 180° gedreht sind. Mit anderen Worten, kann aus zwei dynamischen Bearbeitungspositionen TCP_d1, - TCP_d1 mit zwei entgegensetzten Geschwindigkeitsvektoren ${\overrightarrow{\text{v}}}_1$

  

  und ${\overrightarrow{\text{v}}}_2$

  

  eine statische Bearbeitungsposition TCP_s noch genauer bestimmt werden, z.B. als räumlicher Mitelwert aus den dynamischen Bearbeitungspositionen TCP_d1, -TCP_d1.
• Zusätzlich oder alternativ können die im Einrichtungsprozess ermittelten Vergleichsbearbeitungspositionen TCP_n zwei dynamische Bearbeitungspositionen TCP_d1, TCP_d2 umfassen, deren Vorschubgeschwindigkeitsvektoren ${\overrightarrow{\text{v}}}_1$

  

  und ${\overrightarrow{\text{v}}}_2$

  

  senkrecht zueinander stehen, wobei beide Geschwindigkeitsvektoren eine Komponente senkrecht zur Achse des Laserstrahls aufweisen können. Es kann also zusätzlich zur dynamischen Bearbeitungsposition TCP_d1 eine zweite dynamische Bearbeitungsposition TCP_d2 für einen zweiten Prozessparametersatz PPSd2 mit der Laserleistung P₀ und einer zweiten Vorschubgeschwindigkeit v₂ mit dem Geschwindigkeitsvektor ${\overrightarrow{v}}_2$

  

  vermessen werden. Vorzugsweise stehen die Geschwindigkeitsvektoren ${\overrightarrow{v}}_1$

  

  und ${\overrightarrow{v}}_2$

  

  senkrecht zueinander sowie senkrecht zur Achse des Bearbeitungsstrahls.
• Um die Genauigkeit der Vorhersage bzw. Ermittlung des aktuellen dynamischen TCP_i eines zukünftigen Bearbeitungsprozesses zu erhöhen, kann dieses Vorgehen für weitere PPS_n mit verschiedenen Laserleistungen P_n und/oder verschiedenen Geschwindigkeitsvektoren ${\overrightarrow{v}}_n$

  

  wiederholt werden.
• Während 2B eine Situation zeigt, in welcher ein Geschwindigkeitsvektor ${\overrightarrow{v}}_1$

  

  der Vorschubbewegung des Laserstrahls relativ zum Werkstück entlang der horizontalen X-Achse nach rechts gerichtet ist und die entsprechende dynamische Bearbeitungsposition TCP_d1 entlang der X-Achse gegenüber der momentanen Auftreffposition AP des Laserstrahls nach links verschoben ist, zeigt 2C eine andere Situation, in welcher der Geschwindigkeitsvektor ${\overrightarrow{\text{v}}}_2$

  

  entlang der Y-Achse nach unten, d.h. senkrecht zu dem Vektor ${\overrightarrow{\text{v}}}_1$

  

  aus 2B, gerichtet ist und die entsprechende dynamische Bearbeitungsposition TCP_d2 gegenüber der momentanen Auftreffposition AP entlang der Y-Achse nach oben verschoben ist.
• Auf diese Weise können die so bestimmten Zusammenhänge zwischen den Vergleichsbearbeitungspositionen TCP_n und den jeweiligen Vergleichsparametersätzen PPS_n, die mindestens eine statische Bearbeitungsposition TCP_s und/oder mindestens eine dynamische Bearbeitungsposition TCP_dn umfassen, zur Erstellung eines Modells dienen, das die Vorhersage bzw. die Berechnung eines aktuellen dynamischen TCP_i für beliebige Prozessparameter, etwa verschiedene Geschwindigkeitsvektoren bzw. Laserleistungen, erlaubt. Dieses Modell kann in einer Ausführungsform die aktuelle dynamische Bearbeitungsposition TCP_i in Abhängigkeit von einem aktuellen Prozessparametersatz PPSi des Bearbeitungsprozesses berechnen, ohne dass ein dynamischer TCP für diesen Prozessparametersatz PPS zuvor vermessen werden muss, z.B. durch Interpolation oder anhand von Modellen des maschinellen Lernens, wobei die TCP_i in einem neuronalen Netz berechnet werden.
• In 3 ist eine von der Recheneinheit berechnete aktuelle dynamische Bearbeitungsposition TCP_i für einen Geschwindigkeitsvektor ${\overrightarrow{\text{v}}}_3$

  

  der Vorschubbewegung des Laserstrahls relativ zum Werkstück dargestellt, die basierend auf ermittelten Bearbeitungspositionen TCP_n und den diesen zugeordneten Prozessparametersätzen PPS_n errechnet worden ist, z.B. basierend auf den Vergleichsbearbeitungspositionen TCP_d1, TCP_d2, und/oder TCP_s. In dem Bearbeitungsprozess kann diese errechnete Bearbeitungsposition TCP_i dazu verwendet werden, die Messposition der Beobachtungseinheit 17 darauf auszurichten.
• Beispielsweise kann für ein Verfahren zur Überwachung eines Laserschweiß- oder Lasertiefschweißprozesses die Beobachtungseinheit 17 einen optischen Kohärenztomographen umfassen, um eine aktuelle Tiefe der Dampfkapillare bzw. des Keyholes KH mittels optischer Kohärenztomographie (OCT, Optical Coherence Tomography) zu bestimmen. Um die Keyhole-Tiefe korrekt bestimmen zu können, muss der Messlichtstrahl 3 auf die aktuelle Bearbeitungsposition TCP_i und somit in die Dampfkapillare KH treffen. Hierfür muss die aktuelle Bearbeitungsposition TCP_i bekannt sein, um die Messposition, d.h. die Position des Messlichtstrahls, entsprechend ausrichten zu können. Ändert sich während des Laserbearbeitungsprozesses die Position des dynamischen TCP_i, beispielsweise aufgrund einer Änderung der Vorschubbewegungsrichtung zwischen Laserstrahl und Werkstück, kann der aktuelle Vorschubgeschwindigkeitsvektor von dem Modell genutzt werden, um die neue dynamische Bearbeitungsposition TCP_i vorherzusagen. Das heißt, dass auf Grundlage von vorgegebenen Vergleichsbearbeitungspositionen TCP_n, denen jeweils Vergleichsparametersätze PPS_n zugeordnet sind, und welche beispielsweise zuvor in einem Einrichtungsprozess ermittelt worden sind, eine aktuelle dynamische Bearbeitungsposition TCP_i für einen gegenwärtigen Prozessparametersatz PPSi des durchgeführten Bearbeitungsprozesses errechnet werden kann. Beispielsweise lässt sich basierend auf der aktuellen Vorschubbewegung zwischen Laserstrahl und Werkstück und vorliegender Laserleistung eine entsprechende dynamische Bearbeitungsposition TCP_i vorhersagen. In Kombination mit einer Positioniereinheit der Beobachtungseinheit, beispielsweise einer Ablenk- bzw. Scannereinheit für den Messlichtstrahl, kann die Vorrichtung die Messposition bzw. die Position des Messlichtstrahls in Echtzeit korrigieren, um die korrekte Keyhole-Tiefe zu messen.
• 4 stellt schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung 15 zur Überwachung eines Bearbeitungsprozesses dar. Die Vorrichtung umfasst eine Recheneinheit 16, die eine aktuelle Bearbeitungsposition TCP_i relativ zu einem Auftreffpunkt AP des Laserstrahls 1 für einen Prozessparametersatz PPSi des Laserbearbeitungsprozesses anhand des Modells berechnet und an die Beobachtungseinheit 17 als Messposition übermittelt, und eine Beobachtungseinheit 17 zum Ermitteln mindestens eines Überwachungsparameters, z.B. einen Abstand, an der Messposition. Die Recheneinheit 16 und die Beobachtungseinheit 17 können zum wechselseitigen Datenaustausch drahtlos oder drahtgebunden gekoppelt sein. Die Recheneinheit 16 kann eingerichtet sein, um direkt mit der jeweiligen Maschine bzw. dem jeweiligen Bearbeitungssystem verbunden zu werden. Selbstverständlich können die Recheneinheit 16 und die Beobachtungseinheit 17 gemeinsam als eine Einheit ausgebildet sein, oder die Recheneinheit 16 kann in der Beobachtungseinheit 17 integriert ausgebildet sein.
• Die Recheneinheit 16 ist dazu eingerichtet, aufgrund der Prozessparametersätze PPSi aktuelle Bearbeitungspositionen TCP_i zu errechnen, die wiederum an die Beobachtungsvorrichtung 17 ausgegeben werden. Die berechneten Bearbeitungspositionen TCP_i dienen dazu, eine Messposition, z.B. eines Messlichtstrahls, der Beobachtungseinheit 17 auf eine errechnete Bearbeitungsposition TCP_i auszurichten. Im Fall einer Laserschweißanlage kann dies der Position einer erzeugten Dampfkapillare entsprechen, die während des Bearbeitungsprozesses in der Werkstückoberfläche gebildet wird.
• Die Recheneinheit 16 errechnet diese aktuellen Bearbeitungspositionen TCP_i mittels des Modells auf Grundlage der jeweiligen Prozessparametersätze PPSi des Bearbeitungsprozesses sowie von vorgegebenen Vergleichsbearbeitungspositionen TCP_n und diesen zugeordneten Vergleichsparametersätzen PPS_n. Das Modell kann eine Abhängigkeit oder einen Zusammenhang der jeweiligen Bearbeitungspositionen TCP_i von den Bearbeitungsparametersätzen PPSi darstellen. Dieses Modell kann in der Recheneinheit 16 gespeichert sein und der Berechnung der aktuellen Bearbeitungspositionen TCP_i zugrunde liegen.
• 5 zeigt ein Laserbearbeitungssystem 10, das einen Laserbearbeitungskopf 12 und die Vorrichtung 15 umfasst. Ferner kann das Laserbearbeitungssystem 10 eine SPS-Steuereinrichtung 14 umfassen, die dazu eingerichtet ist, aktuelle Prozessparametersätze PPSi an den Laserbearbeitungskopf 12 auszugeben und auf diese Weise den Bearbeitungsprozess zu steuern, also insbesondere den Betrag und die Richtung einer relativen Vorschubbewegung zwischen dem Laserstrahl und dem Werkstück, die Leistung des Laserstrahls und dergleichen. Diese Prozessparametersätze PPSi können von der SPS-Steuereinrichtung 14 auch an die Recheneinheit 16 über eine entsprechende Schnittstelle ausgegeben werden. Alternativ kann die Recheneinheit 16 die Prozessparametersätze PPSi direkt vom Laserbearbeitungskopf 12 erhalten. Die vorhergesagte aktuelle Bearbeitungsposition TCP_i kann so direkt in den Prozess zurückgesteuert werden, um so die Prozessqualität zu erhöhen.
• Die Recheneinheit 16 kann mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 20 verbunden sein, die zur Eingabe und/oder Auswahl von Prozessparametersätzen PPSi des Bearbeitungsprozesses vorgesehen ist. Beispielsweise kann diese Mensch-Maschine-Schnittstelle 20 eine grafische Benutzeroberfläche umfassen. Es versteht sich, dass auch andere Arten von Eingabeschnittstellen vorgesehen sein können.
• Vorzugsweise berechnet die Recheneinheit 16 eine aktuelle Bearbeitungsposition TCP_i unter Berücksichtigung der aktuellen Prozesseinstellung, d.h. basierend auf einem aktuellen Prozessparametersatz PPSi. Alternativ oder zusätzlich kann die Recheneinheit 16 eingerichtet sein, eine aktuelle Bearbeitungsposition TCP_i basierend auf einem vorgegebenen Prozessparametersatz für einen vorher definierten Teilprozess zu berechnen. Dies ermöglicht eine Berechnung der aktuellen Bearbeitungsposition TCP_i, wenn keine aktuellen Prozessparametersätze zu Verfügung stehen. Beispielsweise können für unterschiedliche Teilprozesse des Bearbeitungsprozesses verschiedene Prozessparametersätze ausgewählt werden.
• Ferner kann der Laserbearbeitungskopf 12 und/oder die Vorrichtung 15 mit Sensoren 18 ausgestattet sein, die es beispielsweise erlauben, eine aktuelle Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Laserstrahl und dem Werkstück und deren Richtung zu messen und/oder weitere Parameter, wie etwa die aktuelle Laserleistung, eine Temperatur etc., zu messen. Diese Sensoren 18 können Encoder umfassen, die an Achsen des Laserbearbeitungskopfs 12 befestigt sind. Die Messwerte können als aktuelle Parameter für die Prozessparametersätze des Bearbeitungsprozesses an die Recheneinheit 16 übertragen werden. Die Prognose der aktuellen Bearbeitungspositionen TCP_i kann somit auch aufgrund der von den Sensoren 18 übergebenen Prozessparametersätze PPSi durchgeführt werden.
• Auf diese Weise ist es möglich, anhand eines Prozessparametersatzes eines Bearbeitungsprozesses eine aktuelle bzw. momentane Bearbeitungsposition, auf welche die Messposition der Beobachtungseinheit auszurichten ist, exakt in Echtzeit zu bestimmen und somit den Bearbeitungsprozess kontinuierlich überwachen zu können. Außerdem kann das Modell, welches den Zusammenhang zwischen den Prozessparametersätzen PPS_n und den Bearbeitungspositionen TCP_n wiedergibt, bei baugleichen Laserbearbeitungssystemen, z.B. auf einen „digital twin“, übertragbar sein, ohne dass der Zusammenhang erneut bestimmt werden muss.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses an einem Werkstück, umfassend: eine Recheneinheit (16), die eingerichtet ist, eine dynamische Bearbeitungsposition (TCP_i) relativ zu einem Auftreffpunkt (AP) des Laserstrahls (1) für einen Prozessparametersatz (PPSi) des Laserbearbeitungsprozesses mittels eines Modells zu bestimmen, das auf mindestens einem vorgegebenen Vergleichsparametersatz und einer dazugehörigen Vergleichsbearbeitungsposition beruht, und eine Beobachtungseinheit (17), die eingerichtet ist, an der dynamischen Bearbeitungsposition (TCP_i) mindestens einen Überwachungsparameter des Laserbearbeitungsprozesses zu bestimmen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessparametersatz (PPS_i) zumindest einen Prozessparameter umfasst, der die Bearbeitungsposition (TCP_i) beeinflusst und dessen Wert von dem eines entsprechenden Vergleichsparameters verschieden ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der Prozessparametersatz (PPSi) und der Vergleichsparametersatz mindestens einen Parameter umfasst von: einem Geschwindigkeitsvektor einer Vorschubbewegung des Laserstrahls (1) relativ zum Werkstück, einem Betrag einer Vorschubgeschwindigkeit, einer Richtung einer Vorschubbewegung, eine Leistung des Laserstrahls (1), und ein oder mehrere Materialparameter des Werkstücks.
4. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei mehrere Vergleichsparametersätze vorgegeben sind, die sich zumindest in einem Parameter unterscheiden.
5. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der Überwachungsparameter eine Tiefe einer Dampfkapillare (Td), einen Abstand zum Werkstück an der dynamischen Bearbeitungsposition (TCP_i), eine Temperatur an der dynamischen Bearbeitungsposition (TCP_i) und/oder eine Wellenlänge von an der dynamischen Bearbeitungsposition (TCP_i) reflektiertem Licht umfasst.
6. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Beobachtungseinheit (17) einen optischen Kohärenztomographen umfasst und eingerichtet ist, einen optischen Messlichtstrahl (3) auf die dynamische Bearbeitungsposition (TCP_i) zu richten.
7. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine vorgegebene Vergleichsbearbeitungsposition mindestens eine statische Bearbeitungsposition (TCP_s) mit einer Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls relativ zum Werkstück gleich Null und zumindest eine dynamische Bearbeitungsposition (TCP_d1, TCP_d2) mit einer Vorschubgeschwindigkeit (v₁, v₂) größer Null umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine vorgegebene Vergleichsbearbeitungsposition zwei dynamische Bearbeitungspositionen (TCP_d1, - TCP_d1) mit betragsgleichen und einander entgegengesetzten Geschwindigkeitsvektoren (v₁, v_-1) einer Vorschubbewegung und/oder zwei dynamische Bearbeitungspositionen (TCP_d1, TCP_d2) mit senkrecht zueinanderstehenden Geschwindigkeitsvektoren (v₁, v₂) einer Vorschubbewegung umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine Sensoreinrichtung (18), eingerichtet zur Ermittlung von mindestens einem aktuellen Prozessparameter des Prozessparametersatzes (PPS_i) des Bearbeitungsprozesses, und eine Schnittstelle, durch welche die Sensoreinrichtung (18) mit der Recheneinheit (16) zur Übergabe des aktuellen Prozessparameters des Bearbeitungsprozesses an die Recheneinheit (16) verbunden ist.
10. Laserbearbeitungssystem, umfassend: einen Laserbearbeitungskopf (12), der eingerichtet ist, um einen Laserstrahl (1) auf ein Werkstück zu richten; und eine Vorrichtung gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche.
11. Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 10, umfassend: eine Schnittstelle, durch welche das Laserbearbeitungssystem (12) mit der Recheneinheit (16) zur Übergabe mindestens eines aktuellen Prozessparameters des Bearbeitungsprozesses an die Recheneinheit (16) verbunden ist, und/oder eine Steuereinrichtung (14), eingerichtet zur Vorgabe mindestens eines aktuellen Prozessparameters für den Bearbeitungsprozess und zur Steuerung des Laserbearbeitungssystems auf Grundlage dieses aktuellen Prozessparameters, und eine Schnittstelle, durch welche die Steuereinrichtung (14) mit der Recheneinheit (16) zur Übergabe des aktuellen Prozessparameters an die Recheneinheit (16) verbunden ist, und/oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (20), eingerichtet zur Eingabe und/oder Auswahl mindestens eines Prozessparameters des Bearbeitungsprozesses und zur Übergabe desselben an die Recheneinheit (16).
12. Verfahren zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses an einem Werkstück, umfassend: Bestimmen einer dynamischen Bearbeitungsposition (TCP_i) relativ zu einem Auftreffpunkt (AP) des Laserstrahls (1) für einen Prozessparametersatz (PPSi) des Laserbearbeitungsprozesses mittels eines Modells, das auf mindestens einem vorgegebenen Vergleichsparametersatz und einer dazugehörigen Vergleichsbearbeitungsposition beruht, und Bestimmen mindestens eines Überwachungsparameters des Laserbearbeitungsprozesses an der dynamischen Bearbeitungsposition (TCP_i).
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei für jeden vorgegebenen Vergleichsparametersatz die dazugehörige Vergleichsbearbeitungsposition in einem Einrichtungsprozess bestimmt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei in dem Einrichtungsprozess mehrere Vergleichsbearbeitungspositionen ermittelt werden, die mindestens eine statische Bearbeitungsposition (TCP_s) mit einer Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls relativ zum Werkstück gleich Null und zumindest eine dynamische Bearbeitungsposition (TCP_d1) mit einer Vorschubgeschwindigkeit größer Null umfassen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei während der Ermittlung der dynamischen Bearbeitungsposition (TCP_d1) eine entsprechende Vorschubgeschwindigkeit konstant ist.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die statische Bearbeitungsposition (TCP_s) aus zwei dynamischen Bearbeitungspositionen (TCP_d1, -TCP_d1) mit betragsgleichen und einander entgegengesetzten Geschwindigkeitsvektoren (v₁, v_-1) der Vorschubbewegungen ermittelt wird.

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