DE102019116649A1

DE102019116649A1 - Vorrichtung zum Führen von mehreren Laserstrahlen

Info

Publication number: DE102019116649A1
Application number: DE102019116649.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Sonner; Gerald SCHMID
Original assignee: Scanlab GmbH
Current assignee: Scanlab GmbH
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2020-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Führen von mehreren Laserstrahlen (2) zur Materialbearbeitung und/oder für medizinische Behandlungen, insbesondere der Ophthalmologie, der Dermatologie, der Chirurgie und/oder für Behandlungen im Körperinneren, mit einer Hauptsteuereinheit (3) zum Steuern der Vorrichtung (1), zumindest zwei Führungsvorrichtungen (4) zum Führen eines jeweiligen Laserstrahls (2), die jeweils eine Steuerung (6) aufweisen, und einem Bus, der die Hauptsteuereinheit (3) mit den Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) verbindet. Erfindungsgemäß ist die Hauptsteuereinheit (3) derart ausgebildet, dass diese den Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen über den Bus jeweilige, insbesondere kartesische und/oder polare, Positionskoordinaten eines Laserfokus (5) des jeweiligen Laserstrahls überträgt, und sind die Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen derart ausgebildet, dass diese jeweils anhand ihrer empfangenen Positionskoordinaten Ansteuerwerte für ihre Führungsvorrichtung (4) zum Führen des Laserstrahls berechnen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben besagter Vorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen von mehreren Laserstrahlen zur Materialbearbeitung und/oder für medizinische Behandlungen, insbesondere der Ophthalmologie, der Dermatologie, der Chirurgie und/oder für Behandlungen im Körperinneren, mit einer Hauptsteuereinheit zum Steuern der Vorrichtung, zumindest zwei Führungsvorrichtungen zum Führen eines jeweiligen Laserstrahls, die jeweils eine Steuerung aufweisen, und einem Bus, der die Hauptsteuereinheit mit den Steuerungen der Führungsvorrichtungen verbindet.
Aus der DE 295 17 992 U1 ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung bekannt, mittels der mit Hilfe eines Lasers ein Werkstück bearbeitet werden kann. Der Laser wird darin von einem Computer gesteuert. Nachteilig daran ist es, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung in ihrer Leistung begrenzt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, den Stand der Technik zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Führen von mehreren Laserstrahlen sowie einem Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zum Führen von mehreren Laserstrahlen zur Materialbearbeitung. Zusätzlich oder alternativ kann die Vorrichtung zum Führen von mehreren Laserstrahlen auch für medizinische Behandlungen dienen. Ophthalmologie, Dermatologie, Chirurgie und/oder Behandlungen im Körperinneren sind dabei Beispiele für Bereiche der medizinischen Behandlung. Mittels den mehreren Laserstrahlen können ferner mehrere Werkstücke bearbeitet werden. Dabei kann beispielsweise jeweils ein Laserstrahl ein Werkstück bearbeiten. Das Werkstück kann ferner beispielsweise geschweißt, gebohrt, geschnitten und/oder beschriftet werden. Beispielsweise kann auch ein Werkstück generativ gefertigt werden. Das Werkstück kann beispielsweise mittels einem 3D-Druckverfahren gefertigt werden. Es können aber auch zumindest zwei Laserstrahlen ein Werkstück bearbeiten. Für medizinische Behandlungen können mehrere Laserstrahlen für ein Behandlungsverfahren verwendet werden.
Im Folgenden wird der Einfachheit halber und beispielhaft von der Bearbeitung eines Werkstücks gesprochen. Anstelle des Werkstücks kann jedoch beispielsweise auch ein Hautbereich bei der dermatologischen Behandlung oder beispielsweise ein Auge bei der ophthalmologischen Behandlung behandelt werden. Beispielsweise können mit Hilfe des Lasers Tätowierungen entfernt werden.
Die Vorrichtung weist des Weiteren eine Hauptsteuereinheit zum Steuern der Vorrichtung auf. Es kann sich dabei um eine übergeordnete Hauptsteuereinheit handeln. Dabei kann die Vorrichtung lediglich eine einzige Hauptsteuereinheit aufweisen.
Außerdem umfasst die Vorrichtung zumindest zwei Führungsvorrichtungen zum Führen eines jeweiligen Laserstrahls. Eine Führungsvorrichtung führt somit lediglich einen, der entsprechenden Führungsvorrichtung zugeordneten, Laserstrahl. Ein Laserstrahl ist ebenfalls einer Führungsvorrichtung zugeordnet.
Des Weiteren weist jeweils eine Führungsvorrichtung eine Steuerung auf. Jede Führungsvorrichtung weist somit eine, der Führungsvorrichtung zugeordnete, Steuerung auf. Die jeweilige zugeordnete Steuerung kann beispielsweise in einem Gehäuse der entsprechenden Führungsvorrichtung untergebracht sein.
Ferner umfasst die Vorrichtung einen Bus, der die Hauptsteuereinheit mit den Steuerungen der Führungsvorrichtungen verbindet. Der Bus kann dabei ein Datenbus oder ein Feldbus sein. Mit Hilfe des Busses können Daten, beispielsweise Steuerdaten, zwischen der Hauptsteuereinheit und den Steuerungen ausgetauscht werden. Der Bus kann beispielsweise ein Ethernet oder EtherCAT sein.
Erfindungsgemäß ist die Hauptsteuereinheit derart ausgebildet, dass diese den Steuerungen der Führungsvorrichtungen über den Bus jeweilige Positionskoordinaten eines Laserfokus des jeweiligen Laserstrahls überträgt. Die Positionskoordinaten können dabei kartesische und/oder polare Positionskoordinaten sein. Die Positionskoordinaten können beispielsweise x, y-Koordinaten des Laserfokus des jeweiligen Laserstrahls sein. Eine Aneinanderreihung der Positionskoordinaten für einen Laserfokus ergibt weiterhin dessen Bahn. Die Aneinanderreihung der Positionskoordinaten kann dabei kontinuierlich erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Aneinanderreihung der Positionskoordinaten auch schrittweise, d.h. in Abständen zueinander, erfolgen. Die Positionskoordinaten geben somit an, an welcher Stelle das Werkstück bearbeitet werden soll. Wenn die Positionskoordinaten zweidimensional sind, also die Position des Laserfokus in einer Ebene angeben, weisen diese zwei Koordinaten auf. Die Positionskoordinaten weisen somit einen entsprechend geringen Datenumfang auf. Die Positionskoordinaten können somit auf einfache Weise und schnell über den Bus übertragen werden. Selbst wenn die Positionskoordinaten mehr als zwei Koordinaten umfassen, beispielsweise drei, weil der Laserfokus zusätzlich in einer Tiefe auf dem Werkstück positioniert wird, können die Positionskoordinaten auf einfache Weise über den Bus übertragen werden. Als Positionskoordinaten werden lediglich Zahlen entsprechend der Dimension übertragen. Beispielsweise können die Positionskoordinaten Abstände umfassen, welche eine x- und eine y-Richtung oder zusätzlich eine z-Richtung des Laserfokus von einem Bezugspunkt, einem Koordinatenursprung, angeben. Der Bezugspunkt bzw. der Koordinatenursprung ist dabei unabhängig vom Werkstück. Die Positionskoordinaten können dabei in metrischen Einheiten angegeben sein. Denkbar wären aber auch Positionskoordinaten in Zoll. Die Hauptsteuereinheit ist ebenfalls derart ausgebildet, dass diese die Positionskoordinaten ermitteln kann. Dies ist ebenfalls auf einfache Weise möglich, da meist eine Bahn des Laserfokus auf dem Werkstück bereits geplant ist.
Des Weiteren sind die Steuerungen der Führungsvorrichtungen derart ausgebildet, dass diese jeweils anhand ihrer empfangenen Positionskoordinaten Ansteuerwerte für ihre Führungsvorrichtung zum Führen des Laserstrahls berechnen. Die Führungsvorrichtung ist derart ausgebildet, dass diese den Laserstrahl derart führen kann, dass der Laserfokus die Position auf dem Werkstück gemäß den Positionskoordinaten einnimmt. Dazu müssen jedoch aus den Positionskoordinaten Einstellungen bzw. die Ansteuerwerte für die entsprechende Führungsvorrichtung berechnet werden. Die Ansteuerwerte umfassen die Einstellungen für die Führungsvorrichtung, so dass die Führungsvorrichtung den Laserstrahl derart führen kann, dass der Laserfokus die Positionskoordinaten auf dem Werkstück einnimmt bzw. an die entsprechende Position geführt wird. Die Berechnungen der Ansteuerwerte für die Führungsvorrichtung erfolgen somit auf den jeweiligen Steuerungen der Führungsvorrichtungen.
Die Ermittlung der Positionskoordinaten erfolgt somit zentral auf der Hauptsteuereinheit. Die Positionskoordinaten können ferner auf einfache Weise ermittelt werden, da diese im zweidimensionalen Fall zwei Koordinaten umfassen. Die Positionskoordinaten umfassen in diesem Beispiel somit lediglich zwei Werte.
Die Ermittlung bzw. die Berechnung der Ansteuerwerte aus den Positionskoordinaten erfolgt dagegen auf den jeweiligen Steuerungen der entsprechenden Führungsvorrichtungen. Die Berechnung der Ansteuerwerte ist im Vergleich zur Ermittlung der Ansteuerwerte komplexer bzw. erfordert mehr Rechenleistung. Dadurch, dass die Steuerungen der Führungsvorrichtungen die Berechnung der Ansteuerwerte übernehmen, kann die Hauptsteuereinheit bezüglich des Rechenaufwands entlastet werden. Dadurch kann die Vorrichtung deutlich mehr Führungsvorrichtungen aufweisen, da die Hauptsteuereinheit lediglich noch die Positionskoordinaten ermittelt und die aufwändigere Berechnung der Ansteuerwerte aus den Positionskoordinaten in den jeweiligen Steuerungen der entsprechenden Führungsvorrichtungen ausgeführt wird.
Ferner wird der Bus zwischen der Hauptsteuereinheit und den Steuerungen entlastet, da die Übertragung der Positionskoordinaten sehr einfach ist und wenig Übertragungsleistung benötigt. An den Bus sind weiterhin auf einfache Weise eine Vielzahl an Führungsvorrichtungen anschließbar.
Vorteilhaft ist es, wenn die Führungsvorrichtungen jeweils eine Ablenkeinheit zum Ablenken der jeweiligen Laserstrahlen umfassen. Es weist somit jede Führungsvorrichtung eine Ablenkeinheit auf, so dass der Laserstrahl jeder Führungsvorrichtung abgelenkt werden kann. Durch das Ablenken kann der Laserstrahl über das Werkstück geführt werden. Die Ablenkeinheit kann zumindest einen Ablenkspiegel aufweisen. Der Ablenkspiegel kann schwenkbar sein, so dass gemäß einer Orientierung des Ablenkspiegels der Laserstrahl abgelenkt wird. Der Ablenkspiegel kann auch drehbar sein, um die Orientierung des Ablenkspiegels zum Laserstrahl zu ändern. Beispielsweise kann der Ablenkspiegel ein Spiegel mit Galvanometerantrieb sein. Die Ablenkeinheit kann aber auch zwei Ablenkspiegel aufweisen. Dabei kann ein erster Spiegel in einer Richtung schwenkbar sein und ein zweiter Spiegel in einer dazu senkrechten Richtung schwenkbar sein. Dadurch kann der Laserstrahl in der Ebene abgelenkt werden. Die Steuerungen der Führungsvorrichtungen sind weiterhin derart ausgebildet, dass diese als Ansteuerwerte Ablenkwerte für die Ablenkeinheit berechnen können. Die Ablenkwerte sind dabei Einstellungen bzw. Werte, wie die Ablenkeinheit eingestellt werden soll, so dass der Laserstrahl derart abgelenkt wird, dass der Laserfokus die Position auf dem Werkstück gemäß den Positionskoordinaten einnimmt. Als Ablenkwerte können die Steuerungen ferner Winkel bzw. Stellungen für den zumindest einen Ablenkspiegel berechnen. Umfasst die Ablenkeinheit zwei Ablenkspiegel können entsprechend zwei Winkel bzw. Stellung für je einen Ablenkspiegel berechnet werden. Die Ansteuerwerte ist dann der oder sind die Winkel für den oder die Ablenkspiegel, so dass der Laserstrahl derart abgelenkt wird, dass der Laserfokus die Position auf dem Werkstück gemäß den Positionskoordinaten einnimmt.
Die Ablenkeinheit ist vorteilhafterweise in einem Laserstrahlengang des Laserstrahls angeordnet. Die Ablenkeinheit kann ferner in der jeweiligen Führungsvorrichtung angeordnet sein. Insbesondere ist der zumindest eine Ablenkspiegel im Laserstrahlengang des Laserstrahls angeordnet. Wenn zwei oder sogar mehrere Ablenkspiegel vorhanden sind, sind diese vorteilhafterweise in Richtung des Laserstrahlengangs hintereinander angeordnet.
Zusätzlich oder alternativ können die Führungsvorrichtungen jeweils eine Fokussiereinheit umfassen, mittels denen die jeweiligen Laserstrahlen fokussiert werden können. Die Steuerungen der Führungsvorrichtungen können ferner derart ausgebildet sein, dass als Ansteuerwerte Fokussierwerte für die jeweiligen Fokussiereinheiten berechnet werden. Die Fokussiereinheit kann beispielsweise zumindest eine Linse umfassen, mittels der der Laserstrahl fokussiert werden kann. Als Fokussierwert kann beispielsweise eine Position der zumindest einen Linse gegenüber dem Laserstrahl berechnet werden. Die zumindest eine Linse kann beispielsweise im Laserstrahlengang vor und zurück geschoben werden, wobei entsprechend diese Position der Linse im Laserstrahlengang als Fokussierwert berechnet werden kann. Mit Hilfe der Fokussiereinheit kann beispielsweise der Laserfokus in der Tiefe gesteuert werden.
Zusätzlich oder alternativ können die Steuerungen derart ausgebildet sein, dass Aktorwerte für zumindest einen Aktor der Ablenkeinheit berechnet werden können. Die Aktorwerte umfassen beispielsweise eine Drehrate bzw.
Drehgeschwindigkeit und/oder eine Anzahl an Drehungen, die der Aktor ausführen muss, so dass sich die Ablenkeinheit bzw. der zumindest eine Ablenkspiegel in eine Position und/oder Orientierung bewegt, dass der Laserstrahl derart abgelenkt wird, dass der Laserfokus die Position auf dem Werkstück gemäß den Positionskoordinaten einnimmt. Der Aktor kann ferner beispielsweise ein Linearmotor sein, so dass die Aktorwerte beispielsweise angeben, wie weit der Linearmotor ausgefahren oder eingefahren werden muss.
Zusätzlich oder alternativ können die Steuerungen derart ausgebildet sein, dass Aktorwerte für zumindest einen Aktor der Fokussiereinheit berechnet werden können. Der Aktor der Fokussiereinheit kann beispielsweise ein Linearmotor sein, der die Linse der Fokussiereinheit entlang des Laserstrahlengangs verschieben kann. Der Aktorwert des zumindest einen Aktors der Fokussiereinheit kann beispielsweise die Stellung des Linearmotors sein, so dass dieser die Linse positioniert.
Die Aktoren können beispielsweise Servomotoren sein.
Von Vorteil ist es, wenn die Steuerungen der Führungsvorrichtungen derart ausgebildet sind, dass diese eine Objektkorrektur eines zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Objekts miteinberechnen. Das zu bearbeitende Objekt kann dabei das Werkstück sein. Das zu behandelnde Objekt kann aber auch beispielsweise das Auge oder ein Hautabschnitt sein. Die Objektkorrektur umfasst ferner eine Positionsabweichung des zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Objekts von einer Sollposition. Zwar wird stets versucht, das Objekt an einen genau vorbestimmten Platz, also an der Sollposition, zu positionieren. Jedoch wird dies stets eine Abweichung, nämlich die Positionsabweichung, aufweisen. Die Positionsabweichung führt dazu, dass das Objekt, beispielsweise das Werkstück, an einer falschen Stelle bearbeitet wird. Mit Hilfe der Objektkorrektur kann die Positionsabweichung miteinberechnet werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Objektkorrektur eine Orientierungsabweichung des zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Objekts von einer Sollorientierung umfassen. Beispielsweise kann das zu bearbeitende Werkstück als zu bearbeitendes Objekt gegenüber einer Sollorientierung schräg liegen bzw. geneigt sein. Auch diese Orientierungsabweichung kann mittels der Objektkorrektur miteinberechnet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungen der Führungsvorrichtungen derart ausgebildet sind, dass diese eine Laserfokuskorrektur miteinberechnen. Die Laserfokuskorrektur kann beispielsweise ein Wobbeln des Laserfokus umfassen. Das Wobbeln ist dabei eine beispielsweise kreisförmige Bewegung um die vorgesehene Position des Laserfokus. Dadurch wird die Laserenergie nicht auf einen Punkt fokussiert, sondern in dem Bereich um die vorgesehene Position verteilt. Das Werkstück kann dadurch beispielsweise in einem größeren Bereich aufgeschmolzen werden. Bewegt sich der Laserfokus entlang einer Bahn, führt das Wobbeln zu einer zykloidischen Bahnform. Entlang der Bahn wird mittels dem Wobbeln das Werkstück entlang eines breiteren Bereichs aufgeschmolzen und nicht nur entlang einer Linie. Dadurch können beispielsweise zwei Werkstücke besser miteinander verschweißt werden.
Die Laserfokuskorrektur kann aber zusätzlich oder alternativ auch eine Relativbewegung zwischen der Führungsvorrichtung und dem zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Objekt umfassen. Das zu bearbeitende und/oder zu behandelnde Objekt kann beispielsweise, insbesondere kontinuierlich, unter der Führungsvorrichtung bewegt werden, um einen Förderbandbetrieb auszubilden. Dies führt zu Relativbewegung, welche miteinberechnet wird.
Von Vorteil ist es, wenn die Steuerungen der Führungsvorrichtungen derart ausgebildet sind, dass diese eine Vorrichtungskorrektur miteinberechnen. Die Vorrichtungskorrektur kann eine Positionsabweichung der Führungsvorrichtung von einer Sollposition umfassen. Auch die Führungsvorrichtung kann von ihrer Sollposition eine Positionsabweichung aufweisen, welche zur genauen Führung des Laserstrahls miteinberechnet wird, so dass der Laserfokus die vorgesehene Position einnimmt. Zusätzlich oder alternativ kann die Vorrichtungskorrektur eine Orientierungsabweichung von der Sollorientierung umfassen, welche ebenfalls miteinberechnet werden kann, so dass der Laserfokus die vorgesehene Position einnimmt.
Die Objektkorrektur, die Laserfokuskorrektur und/oder die Vorrichtungskorrektur können somit miteinberechnet werden, um aus den Positionskoordinaten die Ansteuerwerte der jeweiligen Führungsvorrichtungen zum Führen des Laserstrahls zu berechnen. Die Objektkorrektur, die Laserfokuskorrektur und/oder die Vorrichtungskorrektur werden dabei in der jeweiligen Steuerung der jeweiligen Führungsvorrichtung miteinberechnet. Dies ist vorteilhaft, da dadurch weitere Rechenleistung auf der Hauptsteuereinheit vermieden und stattdessen in den jeweiligen Steuerungen der jeweiligen Führungsvorrichtungen ausgeführt wird.
Bei den zumindest zwei Führungsvorrichtungen können die Objektkorrektur, die Laserfokuskorrektur und/oder die Vorrichtungskorrektur für die jeweilige Führungsvorrichtung untereinander unterschiedlich sein. Das heißt, die Objektkorrektur, die Laserfokuskorrektur und/oder die Vorrichtungskorrektur für die erste Führungsvorrichtung kann unterschiedlich sein zu der Objektkorrektur, der Laserfokuskorrektur und/oder der Vorrichtungskorrektur der zweiten Führungsvorrichtung. Wenn noch mehr Führungsvorrichtungen vorhanden sind, können die Objektkorrektur, die Laserfokuskorrektur und/oder die Vorrichtungskorrektur jeweils untereinander unterschiedlich sein.
Das heißt weiterhin, dass für jede einzelne Führungsvorrichtung die Objektkorrektur, die Laserfokuskorrektur und/oder die Vorrichtungskorrektur auch einzeln bei der Berechnung der Ansteuerwerte miteinberechnet wird. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Berechnung der Ansteuerwerte auf den Steuerungen der jeweiligen Führungsvorrichtungen ausgeführt wird, da dadurch die Hauptsteuereinheit entlastet wird.
Die Vielzahl an Steuerungen bilden somit eine Art verteiltes Rechennetzwerk, wobei jede Steuerung der jeweiligen Führungsvorrichtung lediglich Berechnungen durchführt, welche für die Ansteuerwerte der eigenen Führungsvorrichtung notwendig sind.
Vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung zumindest eine Messeinheit umfasst. Es kann aber auch jeder Führungsvorrichtung zumindest eine Messeinheit zugeordnet sein. Die Messeinheit kann beispielsweise eine Kamera oder eine OCT-Messeinheit sein. OCT steht dabei für optische Kohärenztomographie. Mittels der zumindest einen Messeinheit kann die Positionsabweichung und/oder die Orientierungsabweichung des zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Objekts von der Sollposition und/oder der Sollorientierung ermittelt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Positionsabweichung und/oder die Orientierungsabweichung der Führungsvorrichtungen von der Sollposition und/oder der Sollorientierung ermittelt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Relativbewegung zwischen Führungsvorrichtung und dem zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Objekt ermittelt werden.
Des Weiteren kann die zumindest eine Messeinheit mittels dem Bus mit der Hauptsteuereinheit verbunden sein. Dadurch kann die zumindest eine Messeinheit die ermittelten Abweichungen an die Hauptsteuereinheit übermitteln, welche die Abweichungen an die jeweiligen Steuerungen der jeweiligen Führungsvorrichtungen übertragen kann.
Zusätzlich oder alternativ kann die zumindest eine Messeinheit mittels dem Bus mit den Steuereinheiten der Führungsvorrichtungen verbunden sein. Die Messeinheit kann dadurch auf direktem Wege die Abweichungen an die jeweiligen Steuerungen der Führungsvorrichtungen übertragen.
Wenn jeder Führungsvorrichtung eine Messeinheit zugeordnet ist, kann die Messeinheit auch direkt mit der jeweiligen Steuerung der zugeordneten Führungsvorrichtung verbunden sein. Dadurch werden die ermittelten Messwerte an die zugeordnete Steuerung geleitet, welche auch diese Messwerte miteinberechnet. Aus den Messwerten kann die Messeinheit und/oder die Steuerung die Objektkorrektur, die Laserfokuskorrektur und/oder die Vorrichtungskorrektur ermitteln. Die Messeinheit kann an den Bus angebunden sein.
Vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungen der Führungsvorrichtungen derart ausgebildet sind, dass diese aus den jeweils berechneten Ansteuerwerten tatsächliche Positionskoordinaten des Laserfokus berechnen. Die tatsächlichen Positionskoordinaten des Laserfokus sind auch diejenigen Positionskoordinaten, mittels denen das Werkstück bearbeitet wird bzw. wurde. Bei der Berechnung der Ansteuerwerte sind insbesondere die Objektkorrektur, die Laserfokuskorrektur und/oder die Vorrichtungskorrektur miteinberechnet. Infolgedessen können die ursprünglichen, von der Hauptsteuereinheit an die jeweiligen Steuerungen übertragenen, Positionskoordinaten von den tatsächlichen Positionskoordinaten des Laserfokus abweichen. Durch die Berechnung der tatsächlichen Positionskoordinaten kann somit ermittelt werden, wo sich der Laserfokus tatsächlich auf dem Werkstück befindet. Ferner können die tatsächlichen Positionskoordinaten aus den Ablenkwerten, den Fokussierwerten und/oder den Aktorenwerten berechnet werden.
Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn die berechneten Ansteuerwerte und/oder die tatsächlichen Positionskoordinaten des Laserfokus in den jeweiligen Steuerungen gespeichert werden. Dadurch können die berechneten Ansteuerwerte und/oder die tatsächlichen Positionskoordinaten des Laserfokus zu einem späteren Zeitpunkt ausgewertet werden. Insbesondere kann dadurch die tatsächliche Bahn des Laserfokus ermittelt werden, da dafür insbesondere mehrere tatsächliche Positionskoordinaten des Laserfokus aneinandergereiht werden müssen.
Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn die berechneten Ansteuerwerte und/oder die tatsächlichen Positionskoordinaten des Laserfokus an die Hauptsteuereinheit zurückübertragen werden. Dadurch kann der Hauptsteuerung beispielsweise mitgeteilt werden, an welchen tatsächlichen Positionskoordinaten das Werkstück bearbeitet ist.
Von Vorteil ist es, wenn die Vorrichtung eine Fördervorrichtung und/oder eine bewegbare Werkstückvorrichtung zur Aufnahme des Objekts umfasst. Die Fördervorrichtung weist die Form eines Förderbandes auf, so dass eine Vielzahl an Werkstücken an den Führungsvorrichtungen vorbeitransportiert werden kann. Die bewegbare Werkstückvorrichtung kann die Form eines Bearbeitungstisches aufweisen, mittels dem das Werkstück bewegt und/oder gedreht werden kann. Die Fördervorrichtung und/oder die Werkstückvorrichtung weist zumindest einen Antrieb auf, so dass diese angetrieben werden können. Der Antrieb kann dabei mit der Hauptsteuereinheit verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ ist der Antrieb mit den Steuerungen verbunden. Ferner kann der Antrieb an den Bus angebunden sein, so dass die Hauptsteuereinheit und/oder die Steuerungen über den Bus den Antrieb steuern können.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest eine Führungsvorrichtung bewegbar ist. Dadurch kann beispielsweise eine Orientierung der Führungsvorrichtung zum Werkstück verändert werden. Beispielsweise kann dadurch das Werkstück unter einem anderen Winkel geschweißt werden.
Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn ein Bewegungsantrieb der zumindest einen Führungsvorrichtung über den Bus mit der Hauptsteuereinheit verbunden ist. Dadurch kann die Hauptsteuereinheit den Bewegungsantrieb steuern, um beispielsweise die Orientierung der Führungsvorrichtung einzustellen.
Die Ansteuerwerte können auch Positionswerte und/oder Orientierungswerte der jeweiligen Führungsvorrichtung umfassen. Die Positionswerte geben somit die Position der Führungsvorrichtung im Raum an. Die Orientierungswerte geben somit die Orientierung der Führungsvorrichtung im Raum an.
Zusätzlich oder alternativ kann der Bewegungsantrieb über den Bus mit der Steuerung der entsprechenden Führungsvorrichtung verbunden sein. Dadurch kann die Bewegung der Führungsvorrichtung von der eigenen Steuerung gesteuert werden.
Von Vorteil ist es, wenn die Vorrichtung einen Taktgeber aufweist, welcher einen Takt vorgeben kann. Der Taktgeber kann dabei in der Hauptsteuereinheit angeordnet sein. Der Takt kann eine Taktrate zwischen 5 µs und 100 µs aufweisen. Der Takt kann aber auch 10 µs betragen. Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Positionskoordinaten und/oder die tatsächlichen Positionskoordinaten mittels dem Takt über den Bus übertragen werden. Beispielsweise werden somit alle 10 µs die Positionskoordinaten und/oder die tatsächlichen Positionskoordinaten übertragen. Entsprechend dem Takt kann somit auch der Laserfokus auf dem Werkstück verlagert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn Antriebsdaten, insbesondere Ansteuerwerte, für die Fördervorrichtungen, die bewegbare Werkstückvorrichtung und/oder die bewegbare Führungsvorrichtung mittels des Takts über den Bus übertragen werden. Ferner kann die Übertragung synchron zur Übertragung der Positionskoordinaten erfolgen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Fördervorrichtung, die bewegbare Werkstückvorrichtung und/oder die bewegbare Führungsvorrichtung zueinander synchronisiert werden können.
Von Vorteil ist es, wenn die Steuerungen der Führungsvorrichtungen derart ausgebildet sind, dass diese eine Verzögerung bei einem Ansprechen eines Aktors miteinberechnen. Die Aktoren sind dabei beispielsweise alle Antriebe, Motoren usw. der Vorrichtung. Die Verzögerung rührt daher, dass eine Signallaufzeit bis zu einem Aktor, beispielsweise einem Antrieb der Fördervorrichtung, und zurück ausgeglichen werden muss. Hier gehen zum Beispiel Übertragungszeiten und durch den Regler bedingte Verzögerungen mit ein.
Vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung eine Laserquelle zum Erzeugen der Laserstrahlen umfasst. Dabei kann auch jede Führungsvorrichtung eine eigene Laserquelle aufweisen. Mit Hilfe der Laserquelle kann der Laserstrahl erzeugt werden. Beispielsweise kann kontinuierliche oder gepulste Laserstrahlung erzeugt werden. Die Laserquelle kann über den Bus mit der Hauptsteuereinheit verbunden sein.
Von Vorteil ist es, wenn der Bus die Teilnehmer seriell verbindet. Zusätzlich oder alternativ kann der Bus die Teilnehmer auch parallel verbinden. Die Teilnehmer können dabei alle Einheiten, wie die Hauptsteuereinheit, die Steuerungen, die Antriebe, die Laserquelle, etc., der Vorrichtung sein.
Vorgeschlagen wird des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Führen von mehreren Laserstrahlen zur Materialbearbeitung und/oder für medizinische Behandlungen, insbesondere der Ophthalmologie, der Dermatologie, der Chirurgie und/oder für Behandlungen im Körperinneren.
Die Vorrichtung kann dabei gemäß einem oder mehreren Merkmalen der vorangegangenen und/oder nachfolgenden Beschreibung ausgebildet sein. Der Einfachheit halber wird größtenteils von der Materialbearbeitung, beispielsweise eines Werkstücks, gesprochen. Das Werkstück kann beispielsweise geschweißt, gebohrt, geschnitten und/oder markiert werden. Nichtsdestotrotz kann die Vorrichtung auch für medizinische Behandlungen, beispielsweise auf dem Gebiet der Dermatologie, beispielsweise für die Entfernung von Tätowierungen, oder auf dem Gebiet Ophthalmologie, beispielsweise bei einer Verbesserung der Sehstärke, verwendet werden.
Die Vorrichtung wird mittels einer Hauptsteuereinheit gesteuert. Die Hauptsteuereinheit kann eine übergeordnete Steuereinheit sein.
Ferner werden mittels zumindest zwei Führungsvorrichtungen jeweils ein Laserstrahl geführt. Mit je einer Führungsvorrichtung wird somit ein Laserstrahl geführt. Mit Hilfe des Laserstrahls wird die Materialbearbeitung durchgeführt. Zusätzlich oder alternativ erfolgt mittels des Laserstrahls die medizinische Behandlung.
Des Weiteren werden die Führungsvorrichtungen jeweils von einer Steuerung gesteuert. Jeder Führungsvorrichtung ist somit eine eigene Steuerung zugeordnet, die beispielsweise in der entsprechenden Führungsvorrichtung integriert sein kann.
Außerdem verbindet ein Bus die Hauptsteuereinheit mit den Steuerungen der Führungsvorrichtungen. Über den Bus können Steuerungsdaten ausgetauscht werden.
Erfindungsgemäß überträgt die Hauptsteuereinheit den Steuerungen der Führungsvorrichtungen über den Bus jeweilige Positionskoordinaten eines Laserfokus des Laserstrahls. Die Positionskoordinaten können beispielsweise kartesische Koordinaten sein. Beispielsweise umfassen die Positionskoordinaten x- und y-Werte und definieren dadurch eine Position, eine Bearbeitungsposition bzw. einen Bearbeitungspunkt, an dem der Laserfokus das Werkstück bearbeiten soll. Die Positionskoordinaten können aber auch polare Koordinaten umfassen. Außerdem können die Positionskoordinaten auch mehr als zwei Werte umfassen. Beispielsweise könne die Positionskoordinaten auch einen z-Wert umfassen, der eine Position des Laserfokus entlang einer Laserrichtung des Laserstrahls angibt. Zusätzlich oder alternativ können die Positionskoordinaten auch Winkelangaben umfassen, die angeben, unter welchem Winkel der Laserstrahl das Werkstück bearbeiten soll. Die Positionskoordinaten können somit auch fünf Werte, nämlich zu den drei räumlichen Koordinaten zwei Winkel, umfassen. Denkbar ist auch ein sechster Wert. Dieser Wert kann beispielsweise eine Polarisation des Laserstrahls definieren.
Des Weiteren berechnen die Steuerungen der Führungsvorrichtungen jeweils anhand ihrer empfangenen Positionskoordinaten Ansteuerwerte für ihre Führungsvorrichtung zum Führen ihres Laserstrahls. Die Ansteuerwerte sind Einstellungen für die Führungsvorrichtung, um den Laserstrahl derart zu führen, dass der Laserfokus an die gemäß den Positionskoordinaten vorgesehene Position auf dem Werkstück geführt wird. Die Berechnung der Ansteuerwerte ist im Vergleich zur Ermittlung der Positionskoordinaten, welche beispielsweise im einfachsten Fall einen x- und einen y-Wert umfassen, rechenintensiver. Würde die Hauptsteuereinheit die Berechnung der Ansteuerwerte ausführen, müsste diese die Ansteuerwerte für die zumindest zwei Führungsvorrichtungen durchführen. Die Hauptsteuereinheit stößt somit insbesondere dann an ihre Grenzen, wenn diese mehrere Führungsvorrichtungen steuern soll. Dagegen können die Positionskoordinaten auf einfache Weise ermittelt werden, da diese lediglich Werte für den Laserfokus umfassen. Die Berechnung der Ansteuerwerte erfolgt daraufhin, insbesondere dezentral, auf den Steuerungen der jeweiligen Führungsvorrichtungen. Die Berechnung der Ansteuerwerte erfolgt somit verteilt auf den jeweiligen Steuerungen der jeweiligen Führungsvorrichtungen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungen als Ansteuerwerte Ablenkwerte für eine Ablenkeinheit der Führungsvorrichtungen, Fokussierwerte für eine Fokussiereinheit der Führungsvorrichtungen und/oder Aktorwerte für Aktoren der Ablenkeinheit und/oder der Fokussiereinheit berechnet. Die Ablenkeinheit kann beispielsweise Ablenkspiegel, insbesondere Spiegel mit Galvanometerantrieb, umfassen, die den Laserstrahl ablenken. Die Ablenkwerte können somit beispielsweise Winkel sein, welche die Ablenkspiegel gegenüber dem Laserstrahl haben sollen, um den Laserfokus gemäß den Positionskoordinaten zu führen. Die Ansteuerwerte können aber auch Aktorwerte umfassen, welche ein Aktor der Führungsvorrichtung einnehmen muss, um den Laserstrahl gemäß den Positionskoordinaten zu führen. Ist der Aktor beispielsweise ein Linearmotor, kann der dazugehörige Aktorwert eine translatorische Einstellung des Linearmotors sein. Ist der Aktor dagegen beispielsweise ein Aktor, der eine Drehbewegung ausführt, kann der Aktorwert auch ein Drehstellung des Aktors sein.
Von Vorteil ist es, wenn die Hauptsteuereinheit zumindest einen Antrieb einer Fördervorrichtung und/oder einer Werkstückvorrichtung steuert. Die Hauptsteuereinheit kann über den Bus mit der Fördervorrichtung und/oder der Werkstückvorrichtung, insbesondere deren Antrieb, verbunden sein. Die Fördervorrichtung kann beispielsweise ein Förderband bzw. Transportband sein, auf welchem Werkstücke angeordnet sind und an den Führungsvorrichtungen zur Bearbeitung vorbeigeführt werden. Die Werkstückvorrichtung kann beispielsweise ein, insbesondere feststehender, Bearbeitungstisch sein, auf dem zumindest ein Werkstück angeordnet ist und welcher bewegbar ist. Zusätzlich oder alternativ können auch die Steuerungen mit der Fördervorrichtung und/oder der Werkstückvorrichtung, insbesondere deren Antriebe, vorzugsweise über den Bus, verbunden sein.
Zusätzlich oder alternativ kann die Hauptsteuereinheit und/oder die Steuerungen einen Bewegungsantrieb zum Bewegen einer Führungsvorrichtung steuern. Mittels des Bewegungsantriebs kann beispielsweise eine Orientierung der Führungsvorrichtung gegenüber dem Werkstück verändert werden, um beispielsweise das Werkstück unter einem anderen Winkel zu bearbeiten. Zusätzlich oder alternativ kann mittels des Bewegungsantriebs beispielsweise auch eine Positionierung der Führungsvorrichtung gegenüber dem Werkstück verändert werden. Die Steuerungen können ferner als Ansteuerwerte Positionswerte der entsprechenden Führungsvorrichtung berechnen. Die Positionswerte geben die Position der Führungsvorrichtung an. Zusätzlich oder alternativ können die Steuerungen ferner als Ansteuerwerte Orientierungswerte der entsprechenden Führungsvorrichtung berechnen. Die Orientierungswerte geben die Orientierung der Führungsvorrichtung an.
Vorteilhaft ist es, wenn mittels eines Taktgebers ein Takt mit einer Taktrate zwischen 5 µs und 100 µs vorgegeben wird. Die Taktrate kann aber auch 10 µs (also 100 kHz) betragen. Ferner erfolgt die Übertragung zumindest der Positionskoordinaten gemäß dem Takt. Es werden somit beispielsweise alle 10 µs neue Positionskoordinaten an die Steuerungen übertragen. Infolgedessen kann die Position des Laserfokus alle 10 µs verändert werden. Die Aneinanderreihung der Position des Laserfokus ergibt daraufhin eine Bahn des Laserfokus auf dem Werkstück. Die Bahn ist dabei die Bearbeitungsbahn. Die Bearbeitungsbahn ist beispielsweise eine Stoßkante zwischen zwei Werkstücken, an der diese zusammengeschweißt werden sollen.
Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn die Fördervorrichtung, die Werkstückvorrichtung und/oder die Bewegung der Führungsvorrichtung mittels dem Takt gesteuert wird. Dadurch kann die Fördervorrichtung, die Werkstückvorrichtung und/oder die Bewegung der Führungsvorrichtung synchron zur Positionsänderung, also der Bewegung des Laserfokus von einem Bearbeitungspunkt zum nächsten Bearbeitungspunkt, gesteuert werden.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, mit einer Führungsvorrichtung zum Führen eines Laserstrahls und eine Verbindung zwischen einer Hauptsteuereinheit und einer Steuerung mittels eines Busses,
2 eine schematische Ansicht eine Vorrichtung, mit mehreren Führungsvorrichtungen und mehreren Werkstücken auf einer Fördervorrichtung,
3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung mit einer Führungsvorrichtung mit einer Messeinheit und
4 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen von Ansteuerwerten aus Positionskoordinaten.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1, mit einer Führungsvorrichtung 4 zum Führen eines Laserstrahls 2 und eine Verbindung zwischen einer Hauptsteuereinheit 3 und einer Steuerung 6 mittels eines Busses 7. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zur Erklärung lediglich eine Führungsvorrichtung 4 gezeigt. Die Vorrichtung 1 weist zumindest zwei Führungsvorrichtungen 4 auf.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann mit Hilfe des Laserstrahls 2 ein Werkstück 8 bearbeitet werden. Der Einfachheit halber wird größtenteils die Materialbearbeitung, also beispielsweise die Bearbeitung des hier gezeigten Werkstücks 8, beschrieben. Selbstverständlich kann der Laserstrahl 2 und somit die Vorrichtung 1 auch für medizinische Behandlungen verwendet werden.
Das Werkstück 8 kann beispielsweise gebohrt, geschweißt, geschnitten und/oder markiert werden. Beispielsweise kann auch ein Werkstück generativ, beispielsweise mittels einem 3D-Druckverfahren, gefertigt werden. Beispielsweise können auch zwei Werkstücke 8 an einer Stoßkante zusammengeschweißt werden. Der Laserstrahl 2 bzw. der Laserfokus 5 wird dann entlang der zu bearbeitenden Bahn 19, beispielsweise der Stoßkante, geführt, um dort das Material aufzuschmelzen, so dass beispielsweise beide Werkstücke 8 miteinander verschweißt werden. Das Werkstück 8 kann zusätzlich oder alternativ auch entlang der Bahn 17 geschnitten werden. Die Bahn 17 ist somit eine Schneidelinie. Die Bahn 17 ist in der folgenden 2 gezeigt.
Der Laserfokus 5 kann dabei in alle drei Raumrichtungen über das Werkstück 8 geführt werden. Der Laserfokus 5 kann seitlich in einer x-Richtung und einer y-Richtung geführt werden. Die y-Richtung zeigt hier in die Zeichenebene hinein bzw. heraus. In z-Richtung kann der Laserfokus 5 weiter in das Werkstück 8 hineingeführt oder aus dem Werkstück 8 herausgeführt werden. In z-Richtung wird der Laserfokus 5 beispielsweise beim Bohren hineingeführt.
Zusätzlich oder alternativ kann der Laserstrahl 2 auch unter einem Winkel α auf das Werkstück 8 auftreffen. Ferner kann der Laserstrahl 2 unter einem, hier nicht gezeigten, zweiten Winkel auftreffen, der zum Winkeln α senkrecht gemessen wird. Dieser zweite Winkel ist nötig, um die Richtung des Laserstrahls 2 vollständig zu beschreiben.
Mit den drei Raumkoordinaten x, y, z kann somit der Laserstrahl 2 mit dem Laserfokus 5 vollständig definiert werden. Zur Führung des Laserstrahls 2 und des Laserfokus 5 können somit fünf Koordinaten (drei Raumkoordinaten und zwei Winkel) verwendet werden. Eine derartige Führung ermöglich beispielsweise das System „precSYS“ der Firma SCANLAB GmbH.
Des Weiteren kann eine sechste Koordinate verwendet werden, um beispielsweise eine Polarisation des Laserstrahls 2 zu definieren.
Die Vorrichtung 1 weist ferner zum Steuern eine Hauptsteuereinheit 3 auf. Diese kann beispielsweise ein PC oder in einem PC angeordnet sein.
Die einzige, hier gezeigte, Führungsvorrichtung 4 weist eine Steuerung 6 auf, welche in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Führungsvorrichtung 4 angeordnet ist.
Die Hauptsteuereinheit 3 und die zumindest eine Steuerung 6 sind mit einem Bus 7, insbesondere einem Daten- oder Feldbus, miteinander verbunden. Über den Bus 7 können beispielsweise Steuerungsdaten zwischen der Hauptsteuereinheit 3 und der zumindest eine Steuerung 6 ausgetauscht werden.
Die Hauptsteuereinheit 3 ist derart ausgebildet, dass diese den Steuerungen 6 der Führungsvorrichtungen 4 über den Bus 7 jeweilige Positionskoordinaten des Laserfokus 5 des jeweiligen Laserstrahls 2 überträgt. Die Positionskoordinaten können x, y-Koordinaten, also kartesische Koordinaten, gemäß dem hier gezeigten Koordinatensystem, umfassen. Die Positionskoordinaten geben dabei an, an welchen Punkt bzw. an welcher Position auf dem Werkstück 8 der Laserfokus 5 geführt werden soll. Die Positionskoordinaten sind beispielsweise Abstände von einem Bezugspunkt. Der Bezugspunkt bzw. ein Koordinatenursprung kann dabei unabhängig vom Werkstück 8 sein.
Zusätzlich können die Positionskoordinaten auch eine z-Koordinate für den Laserfokus 5 umfassen. Weiterhin zusätzlich können die Positionskoordinaten auch den zumindest einen Winkel α umfassen. Die Positionskoordinaten können somit beispielsweise fünf Werte umfassen. Die Positionskoordinaten können als Tupel zusammengefasst sein.
Des Weiteren sind die Steuerungen 6 der Führungsvorrichtungen 4 derart ausgebildet, dass diese jeweils anhand ihrer empfangenen Positionskoordinaten Ansteuerwerte für ihre Führungsvorrichtung 4 zum Führen des Laserstrahls 2 berechnen. Die Ansteuerwerte sind beispielsweise Einstellungen für die jeweilige Führungsvorrichtung 4, um den Laserfokus 5 an die zu den Positionskoordinaten entsprechende Position auf dem Werkstück 8 zu führen.
Beispielsweise umfassen die Führungsvorrichtungen 4 eine Ablenkeinheit 9, mittels der der Laserstrahl 2 abgelenkt werden kann. Mit Hilfe der Ablenkeinheit 9 kann der Laserstrahl 2 über das Werkstück 8 geführt werden. Die Ansteuerwerte umfassen somit beispielsweise Ablenkwerte für die Ablenkeinheit 9. Anhand der Ablenkwerte kann die Ablenkeinheit 9 eingestellt werden, so dass der Laserfokus 5 gemäß den Positionskoordinaten an die Position auf dem Werkstück 8 geführt wird.
Die Ablenkeinheit 9 weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zumindest einen Ablenkspiegel 10, 11 auf. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Ablenkeinheit 9 einen ersten Ablenkspiegel 10 und einen zweiten Ablenkspiegel 11 auf. Die beiden Ablenkspiegel 10, 11 können ferner schwenkbar sein, wobei in Abhängigkeit der Winkel der Ablenkspiegel 10, 11 zum Laserstrahl 2 der Laserstrahl 2 entsprechend abgelenkt wird. Durch das Schwenken kann infolgedessen der Laserfokus 5 über das Werkstück 8 geführt werden. Die Ansteuerwerte können somit beispielsweise die Winkel der beiden Ablenkspiegel 10, 11 sein, die die beiden Ablenkspiegel 10, 11 aufweisen müssen, um den Laserfokus 5 an die Position gemäß den Positionskoordinaten zu führen.
Des Weiteren ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel jedem Ablenkspiegel 10, 11 ein Spiegelaktor 12, 13 zugeordnet. Dem ersten Ablenkspiegel 10 ist ein erster Spiegelaktor 12 und dem zweiten Ablenkspiegel 11 ist ein zweiter Spiegelaktor 13 zugeordnet. Mittels der Spiegelaktoren 12, 13 können die entsprechenden Ablenkspiegel 10, 11 geschwenkt werden. Die Ansteuerwerte können auch Aktorwerte sein. Wenn die Aktoren die Spiegelaktoren 12, 13 sind, können die Aktorwerte beispielsweise eine Drehstellung des entsprechenden Spiegelaktors 12, 13 sein. Mittels der Drehstellung wird infolgedessen der entsprechende Ablenkspiegel 10, 11 geschwenkt, so dass der Laserfokus 5 an die Position gemäß den Positionskoordinaten geführt wird.
Zwischen den Spiegelaktoren 12, 13 und den entsprechenden Ablenkspiegeln 10, 11 können Getriebe angeordnet sein, so dass die Aktorwerte auch Umdrehungswerte sein können.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Führungsvorrichtungen 4 eine Fokussierungseinheit 14 auf. Die Fokussierungseinheit 14 ist im Laserstrahlengang 28 des Laserstrahls 2 angeordnet. Ferner ist die Fokussierungseinheit 14 im Laserstrahlengang 28 des Laserstrahls 2 nach der Ablenkeinheit 9 angeordnet. Mittels der Fokussierungseinheit 14 kann der Laserfokus 5 fokussiert werden. Mittels der Fokussierungseinheit 14 kann ferner die z-Position des Laserfokus 5 eingestellt werden. Die Fokussierungseinheit 14 umfasst beispielsweise zumindest eine Linse, um den Laserstrahl 2 zu fokussieren. Die Fokussierungseinheit 14 weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Fokussierungsaktor 15 auf. Mittels des Fokussierungsaktors 15 kann die Fokussierungseinheit 14 eingestellt werden. Beispielsweise kann der Fokussierungsaktor 15 die zumindest eine Linse im Laserstrahlengang 28 des Laserstrahls 2 bewegen. Mit Hilfe der Fokussierung kann die z-Position des Laserfokus 5 auf dem Werkstück 8 gemäß den Positionskoordinaten eingestellt werden. Die Ansteuerwerte können somit Fokussierwerte für die Fokussierungseinheit 14 sein. Die Ansteuerwerte können aber auch Aktorwerte für den Fokussierungsaktor 15 sein. Beispielsweise ist der Fokussierungsaktor 15 ein Linearaktor, mittels dem die Fokussierungseinheit 14 bzw. die zumindest eine Linse der Fokussierungseinheit 14 im Laserstrahlengang 28 des Laserstrahls 2 bewegt werden kann. Der Aktorwert als Ansteuerwert kann somit beispielsweise angeben, wie weit der Linearaktor ausgefahren werden soll, um die z-Position des Laserfokus 5 gemäß den Positionskoordinaten einzustellen.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Führungsvorrichtungen 4 eine Laserquelle 16 auf, mittels der der Laserstrahl 2 erzeugt werden kann.
2 zeigt eine Vorrichtung 1 mit mehreren Führungsvorrichtungen 4a - 4d und mehreren Werkstücken 8a - 8d auf einer Fördervorrichtung 20.
Der Einfachheit halber werden Merkmale, welche bereits zur vorangegangenen Figur beschrieben sind, nicht nochmals erklärt. Weiterhin werden für im Vergleich zur vorangegangenen Figur gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. Insbesondere sind die Führungsvorrichtungen 4a - 4d, die Hauptsteuereinheit 3 und der Bus 7 in Verbindung mit der vorangegangenen Figur beschrieben.
Der Bus 7 kann die Busteilnehmer beispielsweise seriell und/oder parallel verbinden.
Der Übersichtlichkeit halber sind weiterhin Merkmal lediglich an der ersten Führungsvorrichtung 4a mit einem Bezugszeichen versehen. Wenn es für die Beschreibung hilfreich ist, wird die Vorrichtung 1 und das Verfahren zum Berteiben der Vorrichtung 1 an einer anderen Führungsvorrichtung 4a - 4d beschrieben, wobei die gleichen oder zumindest ähnlichen Merkmale dann der Einfachheit halber nicht nochmals beschrieben werden, wenn diese bereits vorher beschrieben sind.
Die hier gezeigten Führungsvorrichtungen 4a - 4d bearbeiten jeweils ein Werkstück 8a - 8d.
Mittels des Laserstrahls 2 wird eine Bahn 17 auf dem Werkstück 8a abgefahren. Beispielsweise wird das Werkstück 8a entlang der Bahn 17 geschnitten. Die Bahn 17 weist einen bereits bearbeiteten Bahnabschnitt 18 und einen noch zu bearbeitenden Bahnabschnitt 19 auf. Beispielsweise ist das Werkstück 8a entlang des bearbeiteten Bahnabschnitts 18 bereits geschnitten und wird erst noch entlang des zu bearbeitenden Bahnabschnitts 19 geschnitten.
Die Bahn 17 wird ferner beispielsweise an einem PC, welcher auch die Hauptsteuereinheit 3 umfassen kann, geplant. Die Bahn 17 kann beispielsweise mittels eines CAD-Programms geplant werden. Die Bahn 17 kann, wie hier beispielsweise gezeigt ist, in einer Ebene auf dem Werkstück 8a liegen.
Um die Bahn 17 somit definieren zu können, reichen die x-Koordinaten und y-Koordinaten aus. Die Bahn 17 kann zu aneinandergereihten Punkten geteilt werden, wobei jeder Punkt eine x-Koordinate und eine y-Koordinate aufweist. Diese entsprechen den Positionskoordinaten für den Laserfokus 5 des Laserstrahls 2. Diese Positionskoordinaten ermittelt die Hauptsteuereinheit 3, welche für diese Ermittlung ausgebildet ist. Die Vielzahl an Positionskoordinaten bildet dann wieder die Bahn 17.
Das beispielshaft beschriebene kartesische Koordinatensystem kann dabei zu einem Laborkoordinatensystem fest sein. Das Koordinatensystem ist fest im Raum. Insbesondere ist es unabhängig zu den Werkstücken 8a - 8d.
Die Hauptsteuereinheit 3 überträgt die Positionskoordinaten über den Bus 7 an die Steuerung 6a der ersten Führungsvorrichtung 4a, so dass diese anhand der Positionskoordinaten Ansteuerwerte für die erste Führungsvorrichtung 4a berechnen kann. Mittels den Ansteuerwerten, insbesondere den Ablenkwerten, Fokussierungswerten und/oder Aktorwerten, kann der Laserfokus 5 des Laserstrahls 2 an die Position auf dem Werkstück 8a geführt werden, die den Positionskoordinaten entspricht, so dass die Bahn 17 bearbeitet wird.
Die Ermittlung der Positionskoordinaten erfolgt durch die Hauptsteuereinheit 3 und ist im Vergleich zur Berechnung der Ansteuerwerte durch die Steuerungen 6a - 6d der jeweiligen Führungsvorrichtung 4a - 4d einfacher. Die Hauptsteuereinheit 3 ermittelt somit lediglich die Positionskoordinaten für jede Steuerung 6a - 6d der jeweiligen Führungsvorrichtungen 4a - 4d. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ermittelt die Hauptsteuereinheit 3 viermal Positionskoordinaten für die vier Laserfokusse 5 der vier Laserstrahlen 2. Die jeweiligen Positionskoordinaten werden daraufhin über den Bus 7 an die dazugehörigen Steuerungen 6a - 6d übertragen. Dies ist ebenfalls besonders einfach, da die Positionskoordinaten eine geringe Datenmenge aufweisen, da in diesem Ausführungsbeispiel lediglich x- und y-Werte übertragen werden.
Die, im Vergleich zur Ermittlung der Positionskoordinaten, aufwändigere Berechnung der Ansteuerwerte erfolgt nach dem empfangen der Positionskoordinaten in den jeweiligen Steuerungen 6a - 6d der jeweiligen Führungsvorrichtungen 4a - 4d. Jede Steuerung 6a - 6d berechnet somit lediglich seine eigenen Ansteuerwerte für die eigene Führungsvorrichtung 4a - 4d.
Insbesondere bei noch größeren Vorrichtungen 1, d.h. mit noch mehr Führungsvorrichtungen 4, gerät die Hauptsteuereinheit 3 an ihre Grenzen, wenn diese die Ansteuerwerte für die jeweiligen Führungsvorrichtungen 4 selbst berechnen würde. Durch die Berechnung der Ansteuerwerte durch die Steuerungen 6a - 6d der jeweiligen Führungsvorrichtungen 4a - 4d, kann die Vorrichtung 1 auf einfache Weise größer, d.h. mit mehr Führungsvorrichtungen 4, betrieben werden.
Des Weiteren ist das zweite Werkstück 8b schräg ausgerichtet. Die anderen drei Werkstücke 8a, c, d weisen eine vorgesehene Sollposition und/oder Sollorientierung auf. Das zweite Werkstück 8b weist zu der Sollposition und/oder Sollorientierung eine Positionsabweichung und/oder Orientierungsabweichung auf. Die Positionsabweichung und/oder Orientierungsabweichung kann als Objektkorrektur in die Berechnung der Ansteuerwerte miteinfließen. Beispielsweise kann die Objektkorrektur eine erste Koordinatentransformation sein.
Zusätzlich oder alternativ kann auch zumindest eine der hier vier gezeigten Führungsvorrichtungen 4a - 4d ebenfalls von einer Sollposition und/oder Sollorientierung abweichen. Die Führungsvorrichtungen 4a - 4d können damit ebenfalls eine Positionsabweichung und/oder Orientierungsabweichung aufweisen, welche als eine Vorrichtungskorrektur bei der Berechnung der Ansteuerwerte miteinfließen können. Die Vorrichtungskorrektur kann ebenfalls eine zweite Koordinatentransformation sein.
Die hier gezeigte Fördervorrichtung 20 umfasst ein Transportband 21, auf dem die Werkstücke 8a - 8d aufliegen. Des Weiteren umfasst die Fördervorrichtung 20 zwei Rollen 22, 23, die das Transportband 21 in einer Förderrichtung FR fördern können, so dass die Werkstücke 8a - 8d an den Führungsvorrichtungen 4a - 4d vorbeitransportiert werden können. Die erste Rolle 22 ist ferner von einem Antrieb 24 angetrieben. Mittels der Fördervorrichtung 20 kann eine automatisierte Bearbeitung einer Vielzahl an Werkstücken 8 erreicht werden. Wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt ist, ist der Antrieb 24 ebenfalls an den Bus 7 gekoppelt. Dadurch kann die Fördervorrichtung 20 von der Hauptsteuereinheit 3 und/oder zumindest einer Steuerung 6 gesteuert werden.
Mittels der Fördervorrichtung 20 wird das zumindest eine Werkstück 8a - 8d gegenüber den Führungsvorrichtungen 4a - 4d bewegt. Infolgedessen weisen die Werkstücke 8a - 8d gegenüber den Führungsvorrichtungen 4a - 4d eine Relativbewegung auf. Diese Relativbewegung kann als Laserfokuskorrektur, welche zusätzlich oder alternativ ein Wobbeln des Laserfokus 5 umfassen kann, bei der Berechnung der Ansteuerwerte miteinfließen.
3 zeigt wieder eine Vorrichtung 1 mit einer Führungsvorrichtung 4 mit einer Messeinheit 25. Der Einfachheit halber werden Merkmale, die bereits in den vorangegangenen Figuren beschrieben sind, nicht nochmals erklärt. Insbesondere werden für Merkmale, welche im Vergleich zu den vorangegangenen Figuren gleiche oder zumindest ähnliche Wirkungen aufweisen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ferner werden der Einfachheit halber Merkmale erst in dieser Figur beschrieben. Neue Merkmale können auch in den vorangegangenen Figuren vorhanden sein. Der Einfachheit halber ist lediglich eine einzige Führungsvorrichtung 4 gezeigt.
Die Messeinheit 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Führungsvorrichtung 4 angeordnet. Mittels der Messeinheit 25 kann ein Abstand zum Werkstück 8 ermittelt werden. Des Weiteren kann mittels der Messeinheit 25 eine Orientierung und/oder eine Position des Werkstückes 8 gegenüber der Führungsvorrichtung 4 ermittelt werden. Dies ist vorteilhaft, da das Werkstück 8 eine Orientierungsabweichung und/oder eine Positionsabweichung von einer geplanten Sollorientierung und/oder Sollposition aufweisen kann. Die Orientierungsabweichung und/oder eine Positionsabweichung kann mittels der Messeinheit 25 erfasst werden.
Die Messeinheit 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass diese einen Messstrahl 26 auf das Werkstück 8 führen kann, wobei mittels des Messstrahls 26 der Abstand zum Werkstück 8 ermittelt werden kann. Der Messstrahl 26 kann dazu an dem Werkstück 8 reflektiert werden und zurück zur Messeinheit 25 gelangen. Der Hin- und Rückweg des Messstrahls 26 ist dabei derselbe. Der Messstrahl 26 kann dazu gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in den Laserstrahlengang 28 eingekoppelt werden, so dass der Messstrahl 26 ebenfalls die Ablenkeinheit 9 passiert. Im Laserstrahlengang 28 ist dazu ein halbdurchlässiger Spiegel 27 angeordnet, welcher den Laserstrahl 2 durchlässt und den Messstrahl 26 in den Laserstrahlengang 28 einkoppelt. Bei der Messeinheit 25 kann es sich beispielsweise um eine OCT-Messeinheit, also eine Messeinheit 25 für optische Kohärenztomographie, handeln. Zusätzlich oder alternativ kann die Messeinheit 25 auch an einer Außenseite der Führungsvorrichtung 4 angeordnet sein, so dass diese das Werkstück 8, insbesondere komplett, erfassen kann. Die Messeinheit 25 kann beispielsweise auch ein Kamerasystem umfassen.
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens 30 zum Berechnen von Ansteuerwerten aus Positionskoordinaten. Das Verfahren 30 weist eine Verfahrensrichtung VR auf.
An einem ersten Eingang 39 werden die Positionskoordinaten eingeführt. Der erste Eingang 39 ist somit ein Positionskoordinateneingang. Daraufhin folgt eine erste Transformation 31, welche eine erste Koordinatentransformation sein kann. Die erste Transformation 31 kann beispielsweise die Objektkorrektur umfassen, welche wiederum die Orientierungsabweichung und/oder eine Positionsabweichung des Werkstücks 8 gegenüber einer Sollorientierung und/oder Sollposition umfassen kann. Beispielsweise kann das Werkstück 8 schräg zu der Sollorientierung und/oder Sollposition liegen, so dass die erste Transformation 31 eine Drehmatrix umfasst, welche die Orientierungsabweichung und/oder eine Positionsabweichung des Werkstücks 8 beschreibt.
Danach folgt eine zweite Transformation 32, welche eine zweite Koordinatentransformation sein kann. Die zweite Transformation 32 kann beispielsweise die Vorrichtungskorrektur umfassen, welche wiederum die Orientierungsabweichung und/oder eine Positionsabweichung der Führungsvorrichtung 4 gegenüber einer Sollorientierung und/oder Sollposition umfassen kann. Beispielsweise kann die Führungsvorrichtung 4 ebenfalls gegenüber der Sollposition versetzt sein, so dass die zweite Transformation 32 die Verschiebung, beispielsweise als Vektor, beschreibt.
Darauf folgt eine Berechnung 33, welche die Ansteuerwerte aus den, insbesondere transformierten, Positionskoordinaten berechnet. Beispielsweise werden Aktorwerte berechnet, um beispielsweise einen Aktor eines Ablenkspiegels 10, 11 so einzustellen, dass der Laserstrahl 2 entsprechend abgelenkt wird.
Daraufhin erfolgt eine Ausführung 34. Bei der Ausführung 34 wird die Führungsvorrichtung 4, beispielsweise die Ablenkspiegel 10, 11, entsprechend der Ansteuerwerte eingestellt. Der Laserfokus 5 wird somit an die vorgesehene Position auf dem Werkstück 8 geführt.
Daraufhin kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Rückberechnung 35 stattfinden. Die Ansteuerwerte können wieder in Positionskoordinaten zurückberechnet werden. Daraus können beispielsweise die tatsächlichen Positionskoordinaten berechnet werden.
Nach der Rückberechnung 35 erfolgt eine erste Rücktransformation 36, welche ebenfalls eine Koordinatentransformation sein kann. Die erste Rücktransformation 36 ist vorzugsweise eine Inverse der zweiten Transformation 32. Hier kann somit beispielsweise wieder die Vorrichtungskorrektur herausgerechnet werden.
Nach der ersten Rücktransformation 36 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine zweite Rücktransformation 37, welche ebenfalls eine Koordinatentransformation sein kann. Die zweite Rücktransformation 37 ist vorzugsweise eine Inverse der ersten Transformation 31. Hier kann somit beispielsweise wieder die Objektkorrektur herausgerechnet werden.
An einem Ausgang 40 können beispielsweise die tatsächlichen Positionskoordinaten ausgelesen werden.
Beim Verfahren 30 kann ferner gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an einem zweiten Eingang 41 eine Laserfokuskorrektur eingeführt werden. Dadurch kann beispielsweise das Wobbeln und/oder eine Relativbewegung der Werkstücke 8 gegenüber den Führungsvorrichtungen 4 miteinberechnet werden.
Ferner kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Verzögerung 38 miteinberechnet werden. Mit Hilfe der Verzögerung 38 kann beispielsweise eine Signallaufzeit zu einem Aktor, beispielsweise den Spiegelaktoren 12, 13 und/oder den Fokussierungsaktor 15, und zurück miteinberechnet werden. Mit Hilfe der Verzögerung 38 kann die Zeit miteinberechnet werden, welche von einem Ausgeben eines Ansteuerungssignals bis zum Ausführen des Ansteuerungssignals, beispielsweise durch einen Aktor, verstreicht.
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: Vorrichtung
2: Laserstrahl
3: Hauptsteuereinheit
4: Führungsvorrichtung
5: Laserfokus
6: Steuerung
7: Bus
8: Werkstück
9: Ablenkeinheit
10: erster Ablenkspiegel
11: zweiter Ablenkspiegel
12: erster Spiegelaktor
13: zweiter Spiegelaktor
14: Fokussierungseinheit
15: Fokussierungsaktor
16: Laserquelle
17: Bahn
18: bearbeiteter Bahnabschnitt
19: zu bearbeitender Bahnabschnitt
20: Fördervorrichtung
21: Transportband
22: erste Rolle
23: zweite Rolle
24: Antrieb
25: Messeinheit
26: Messstrahl
27: halbdurchlässiger Spiegel
28: Laserstrahlengang
29: Leitungen
30: Verfahren
31: erste Transformation
32: zweite Transformation
33: Berechnung
34: Ausführung
35: Rückberechnung
36: erste Rücktransformation
37: zweite Rücktransformation
38: Verzögerung
39: erster Eingang
40: Ausgang
41: zweiter Eingang
x: x-Koordinate
y: y-Koordinate
z: z-Koordinate
α: Winkel
FR: Förderrichtung
VR: Verfahrensrichtung

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 29517992 U1 [0002]

Claims

Vorrichtung (1) zum Führen von mehreren Laserstrahlen (2) zur Materialbearbeitung und/oder für medizinische Behandlungen, insbesondere der Ophthalmologie, der Dermatologie, der Chirurgie und/oder für Behandlungen im Körperinneren, mit einer Hauptsteuereinheit (3) zum Steuern der Vorrichtung (1), zumindest zwei Führungsvorrichtungen (4) zum Führen eines jeweiligen Laserstrahls (2), die jeweils eine Steuerung (6) aufweisen, und einem Bus (7), der die Hauptsteuereinheit (3) mit den Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinheit (3) derart ausgebildet ist, dass diese den Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) über den Bus (7) jeweilige, insbesondere kartesische und/oder polare, Positionskoordinaten eines Laserfokus (5) des jeweiligen Laserstrahls (2) überträgt, und dass die Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) derart ausgebildet sind, dass diese jeweils anhand ihrer empfangenen Positionskoordinaten Ansteuerwerte für ihre Führungsvorrichtung (4) zum Führen des Laserstrahls (2) berechnen.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtungen (4) jeweils eine Ablenkeinheit (9) zum Ablenken der jeweiligen Laserstrahlen (2) und/oder jeweils eine Fokussierungseinheit (14) zum Fokussieren der jeweiligen Laserstrahlen (2) umfassen, wobei die jeweiligen Steuerungen (6) derart ausgebildet sind, dass diese als Ansteuerwerte Ablenkwerte für die Ablenkeinheit (9) und/oder Fokussierwerte die Fokussierungseinheit (14) und/oder Aktorwerte für zumindest einen Aktor (12, 13, 15) der Ablenkeinheit (9) und/oder der Fokussierungseinheit (14) berechnen kann.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) derart ausgebildet sind, dass diese eine Objektkorrektur eines zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Objekts (8) miteinberechnen, wobei die Objektkorrektur eine Positionsabweichung und/oder eine Orientierungsabweichung des zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Objekts (8) von einer Sollposition und/oder Sollorientierung umfasst.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) derart ausgebildet sind, dass diese eine Laserfokuskorrektur miteinberechnen, welche zumindest ein Wobbeln des Laserfokus (5) und/oder eine Relativbewegung zwischen der Führungsvorrichtung (4) und dem zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Objekt (8) umfasst.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) derart ausgebildet sind, dass diese eine Vorrichtungskorrektur miteinberechnen, welche eine Positionsabweichung und/oder Orientierungsabweichung der Führungsvorrichtung (4) von einer Sollposition und/oder einer Sollorientierung umfasst.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zumindest eine Messeinheit (25) umfasst, insbesondere eine OCT-Messeinheit und/oder eine Kamera, wobei vorzugsweise jeder Führungsvorrichtung (4) zumindest eine Messeinheit (25), insbesondere eine OCT-Messeinheit und/oder eine Kamera, zugeordnet ist, mittels der die Positionsabweichung und/oder die Orientierungsabweichung des Objekts (8) und/oder der Führungsvorrichtungen (4) und/oder die Relativbewegung zwischen Führungsvorrichtung (4) und Objekt (8) ermittelbar ist, wobei die Messeinheit (25) vorzugsweise mittels dem Bus (7) mit der Hauptsteuereinheit (3) und/oder der Steuerung (6) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) derart ausgebildet sind, dass diese aus den jeweils berechneten Ansteuerwerten, insbesondere der Ablenkwerte, der Fokussierwerte und/oder der Aktorenwerte, tatsächliche Positionskoordinaten des Laserfokus (5) berechnen, und/oder dass die berechneten Ansteuerwerte und/oder die tatsächlichen Positionskoordinaten des Laserfokus (5) in den jeweiligen Steuerungen (6) gespeichert werden und/oder dass die berechneten Ansteuerwerte und/oder die tatsächlichen Positionskoordinaten des Laserfokus (5) an die Hauptsteuereinheit (3) zurückübertragen werden.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Fördervorrichtung (20) und/oder eine bewegbare Werkstückvorrichtung zur Aufnahme des Objekts (8) umfasst, die zumindest einen Antrieb (24) aufweist, und die von der Hauptsteuereinheit (3) und/oder den Steuerungen (6) steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Führungsvorrichtung (4) bewegbar ist und/oder dass ein Bewegungsantrieb der zumindest zwei Führungsvorrichtungen (4) über den Bus (7) mit der Hauptsteuereinheit (3) und/oder der Steuerung (6) der entsprechenden Führungsvorrichtung (4) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1), insbesondere die Hauptsteuereinheit (3), einen Taktgeber aufweist, welcher einen Takt vorgeben kann, wobei der Takt eine Taktrate zwischen 5 µs und 100 µs, insbesondere 10 µs, aufweist, und/oder dass die Positionskoordinaten und/oder die tatsächlichen Positionskoordinaten mittels dem Takt über den Bus (7) übertragen werden.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebsdaten für die Fördervorrichtung (20), die bewegbare Werkstückvorrichtung und/oder die bewegbare Führungsvorrichtung (4) mittels des Takts, insbesondere synchron zur Übertragung der Positionskoordinaten, über den Bus (7) übertragen werden können.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) derart ausgebildet sind, dass diese eine Verzögerung (38) bei einem Ansprechen eines Aktors (12, 13, 15) miteinberechnen.
Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1), die insbesondere gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist, zum Führen von mehreren Laserstrahlen (2) zur Materialbearbeitung und/oder für medizinische Behandlungen, insbesondere der Ophthalmologie, der Dermatologie, der Chirurgie und/oder für Behandlungen im Körperinneren, bei dem mittels einer Hauptsteuereinheit (3) die Vorrichtung (1) gesteuert wird, bei dem mittels zumindest zwei Führungsvorrichtungen (4) jeweils ein Laserstrahl (2) geführt wird, wobei die Führungsvorrichtungen (4) jeweils von einer Steuerung (6) gesteuert werden, und bei dem ein Bus (7) die Hauptsteuereinheit (3) mit den Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinheit (3) den Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) über den Bus (7) jeweilige Positionskoordinaten eines Laserfokus (5) des Laserstrahls (2) überträgt und die Steuerungen (6) der Führungsvorrichtungen (4) jeweils anhand ihrer empfangenen Positionskoordinaten Ansteuerwerte für ihre Führungsvorrichtung (4) zum Führen ihres Laserstrahls (2) berechnen.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungen (6) als Ansteuerwerte Ablenkwerte für eine Ablenkeinheit (9) der Führungsvorrichtungen (4), Fokussierwerte für eine Fokussierungseinheit (14) der Führungsvorrichtungen (4) und/oder Aktorwerte für Aktoren (12, 13, 15) der Ablenkeinheit (9) und/oder der Fokussierungseinheit (14) berechnet.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinheit (3) zumindest einen Antrieb (24) einer Fördervorrichtung (20) und/oder einer Werkstückvorrichtung und/oder die Hauptsteuereinheit (3) und/oder die Steuerungen (6) einen Bewegungsantrieb zum Bewegen einer Führungsvorrichtung (4) steuert.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Taktgebers ein Takt mit einer Taktrate zwischen 5 µs und 100 µs, insbesondere 10 µs, vorgegeben wird und dass die Übertragung zumindest der Positionskoordinaten gemäß dem Takt erfolgt und/oder dass die Fördervorrichtung (20), die Werkstückvorrichtung und/oder die Bewegung der Führungsvorrichtung (4) mittels dem Takt, insbesondere synchron zur Übertragung zumindest der Positionskoordinaten, gesteuert wird.