DE102019133745A1 - Manufacturing system for the laser processing of a workpiece as well as a method for the production of a laser processed workpiece - Google Patents

Manufacturing system for the laser processing of a workpiece as well as a method for the production of a laser processed workpiece Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fertigungssystem zur laserbearbeitenden Fertigung eines, insbesondere flachen, Werkstücks (24) sowie ein Verfahren zur Fertigung eines laserbearbeiteten Werkstücks (24) mit einem solchen Fertigungssystem. Dabei umfasst das Fertigungssystem eine Laserbearbeitungsvorrichtung (5), ein Transfersystem (7) zum Transportieren des Werkstücks (24) entlang einer Fertigungsstrecke oder zur Positionierung des Werkstücks (24) relativ zur Laserbearbeitungsvorrichtung, eine Messvorrichtung (6), die dazu eingerichtet ist, ein Ist-Merkmal des Werkstücks (24) zu messen, eine Auswerteeinheit (200), die dazu eingerichtet ist, das Ist-Merkmal mit einem Soll-Merkmal abzugleichen, eine diesbezügliche Merkmalsabweichung festzustellen, und eine Bewertung bezüglich der Laserbearbeitung auf Basis eines Bewertungsschemas vorzunehmen, sowie eine Steuereinheit (205), die dazu eingerichtet ist, auf Basis der Bewertung und/oder einer rechnergestützten Optimierung ein fertigungssystembezogenes Prozessmerkmal anzupassen, und/oder eine werkstückbezogene Prozessfolge zu veranlassen.Mit einem erfindungsgemäßen Fertigungssystem bzw. Verfahren wird eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit, eine zuverlässige Kontrolle der Bearbeitungsqualität sowie eine daran gekoppelte Optimierung des Fertigungsprozesses ermöglicht.The present invention relates to a manufacturing system for the laser-machining production of an, in particular flat, workpiece (24) and a method for manufacturing a laser-machined workpiece (24) with such a manufacturing system. The production system comprises a laser processing device (5), a transfer system (7) for transporting the workpiece (24) along a production line or for positioning the workpiece (24) relative to the laser processing device, a measuring device (6) which is set up to be an actual - To measure the feature of the workpiece (24), an evaluation unit (200) which is set up to compare the actual feature with a target feature, to determine a feature deviation in this regard, and to carry out an evaluation with regard to the laser processing on the basis of an evaluation scheme, and a control unit (205) which is set up to adapt a production system-related process feature on the basis of the evaluation and / or a computer-aided optimization, and / or to initiate a workpiece-related process sequence. With a production system or method according to the invention, a high processing speed, a reliable control the edit quality as well as a linked optimization of the manufacturing process.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fertigungssystem zur laserbearbeitenden Fertigung eines, insbesondere flachen, Werkstücks mit einer Laserbearbeitungsvorrichtung. Neben der Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst das Fertigungssystem noch weitere Funktionseinheiten, deren Bedeutung im Rahmen der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung näher erläutert wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Fertigung eines laserbearbeiteten Werkstücks mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Fertigungssystem.The present invention relates to a manufacturing system for the laser-machining production of an, in particular flat, workpiece with a laser machining device. In addition to the laser processing device, the production system also includes further functional units, the meaning of which is explained in more detail in the context of the description of the invention below. The present invention also relates to a method for manufacturing a laser-machined workpiece with a manufacturing system designed according to the invention.

Im Wege der kontinuierlich fortschreitenden Entwicklung der Lasertechnologie ist es seit vielen Jahren bekannt, Laserbearbeitungsvorrichtungen zur Bearbeitung verschiedenster Materialien bzw. Werkstücken einzusetzen, beispielsweise im Bereich der Fertigung elektronischer Bauelemente, von Displayelementen, oder der Fertigung von Bauteilen in der Automobilindustrie.Due to the continuously advancing development of laser technology, it has been known for many years to use laser processing devices for processing a wide variety of materials or workpieces, for example in the production of electronic components, display elements, or the production of components in the automotive industry.

Bei einer solchen Laserbearbeitung kommen unterschiedlichste Laserbearbeitungsmethoden zum Einsatz, beispielsweise die Laser-Ablation, das Laser-Schneiden, das Laser-Schweißen, das Laser-Löten, das Laser-Reinigen, das Laser-Bohren, das Laser-Sintern oder das Laser-Schmelzen. Die vorliegende Erfindung ist dabei insbesondere auf die Laserstrukturierung (davon umfasst ist auch die Mikrostrukturierung) von Werkstücken gerichtet, wobei unter dem Terminus der „Laserstrukturierung“ ohne Weiteres auch einige der vorgenannten Laserbearbeitungsmethoden subsumiert werden können (z.B. die Laser-Ablation oder das Laser-Bohren). Die genannten Laserbearbeitungsmethoden können beispielsweise auch von einer dem mit der Erfindung vorgeschlagenen Fertigungssystem zugehörigen Laserbearbeitungsvorrichtung ausgeführt werden.A wide variety of laser processing methods are used in such laser processing, for example laser ablation, laser cutting, laser welding, laser soldering, laser cleaning, laser drilling, laser sintering or laser melting . The present invention is directed in particular to the laser structuring (this also includes microstructuring) of workpieces, with the term “laser structuring” also being able to subsume some of the aforementioned laser processing methods (e.g. laser ablation or laser drilling) ). The laser processing methods mentioned can, for example, also be carried out by a laser processing device associated with the production system proposed by the invention.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Laserbearbeitungsvorrichtungen, insbesondere jene auf die Mikrostrukturierung von Werkstücken optimierten Laserbearbeitungsvorrichtungen, in der Regel für die Bearbeitung einzelner Werkstücke ausgelegt, wobei die Laserbearbeitung oftmals unter der Prämisse einer möglichst hohen Bearbeitungsqualität und einer präzisen Werkstückbearbeitung bei oftmals komplexen Bearbeitungsaufgaben (z.B. komplexe Strukturierungsmuster) ausgeführt wird. Entsprechend sind die dazu eingesetzten Laserbearbeitungsvorrichtungen auf diese Erfordernisse optimiert.The laser processing devices known from the prior art, in particular those laser processing devices optimized for the microstructuring of workpieces, are generally designed for processing individual workpieces, with laser processing often under the premise of the highest possible processing quality and precise workpiece processing for often complex processing tasks (e.g. complex structuring patterns). The laser processing devices used for this purpose are correspondingly optimized to meet these requirements.

Zunehmend besteht jedoch Bedarf, auch hochspezialisierte Laserstrukturierungen bei der Serienfertigung von Werkstücken, z.B. in der Automobilindustrie, bei der Fertigung elektronischer Bauteile oder der Fertigung von Displayelementen einzusetzen. Dies bedeutet, dass die dazu verwendeten Laserbearbeitungsvorrichtungen im Vergleich zu den auf eine Einzelbearbeitung ausgelegten Laserbearbeitungsvorrichtungen einen höheren Werkstückdurchsatz gewährleisten müssen, gleichzeitig aber auch eine hohe Bearbeitungsqualität bereitstellen. Ferner besteht in diesem Zusammenhang zunehmend Bedarf, Laserbearbeitungsvorrichtungen in bestehende Fertigungslinien bestimmter Bauteile zu integrieren, d.h. die Laserbearbeitungsvorrichtung muss in einen Werkstückstrom bzw. eine Werkstückflussrichtung einer Fertigungslinie eingegliedert werden. Bisher sind diesbezüglich nur unzureichende Lösungen bekannt. Insbesondere fehlt es den bisherigen Lösungen an einem ausreichenden bearbeitungsbezogenen Feedback bzw. anderweitigen Möglichkeiten zur Optimierung der Laserbearbeitung.However, there is an increasing need to use highly specialized laser structuring in the series production of workpieces, e.g. in the automotive industry, in the production of electronic components or in the production of display elements. This means that the laser processing devices used for this purpose must ensure a higher workpiece throughput compared to the laser processing devices designed for individual processing, but at the same time also provide a high processing quality. Furthermore, there is an increasing need in this context to integrate laser processing devices into existing production lines of certain components, i.e. the laser processing device must be incorporated into a workpiece flow or a workpiece flow direction of a production line. So far only inadequate solutions are known in this regard. In particular, the previous solutions lack sufficient processing-related feedback or other options for optimizing laser processing.

Auf Basis dessen unterliegt die vorgeschlagene Erfindung der Aufgabe, ein Fertigungssystem zur laserbearbeitenden Fertigung eines Werkstücks bereitzustellen, welches eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit, eine zuverlässige Kontrolle der Bearbeitungsqualität sowie eine daran gekoppelte Optimierung des Fertigungsprozesses ermöglicht. Gleichsam ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Fertigung eines laserbearbeiteten Werkstücks mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Fertigungssystem bereitzustellen, welches gleichzeitig eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit, eine zuverlässige Kontrolle der Bearbeitungsqualität sowie eine daran gekoppelte Optimierung des Fertigungsprozesses ermöglicht.On the basis of this, the proposed invention is based on the object of providing a production system for the laser-processing production of a workpiece which enables a high processing speed, a reliable control of the processing quality and a coupled optimization of the production process. At the same time, it is the object of the present invention to provide a method for manufacturing a laser-machined workpiece with a manufacturing system designed according to the invention, which simultaneously enables a high machining speed, a reliable control of the machining quality and an optimization of the manufacturing process coupled thereto.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Fertigungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 53.This object is achieved by a production system with the features of claim 1 and by a method with the features of claim 53.

Bei dem erfindungsgemäßen Fertigungssystem handelt es sich um ein Fertigungssystem zur laserbearbeitenden Fertigung eines, insbesondere flachen Werkstücks, umfassend:

  1. a. eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück zu bearbeiten;
  2. b. ein Transfersystem, das dazu eingerichtet ist,
    • - das Werkstück entlang einer von einem Fertigungssystem-Startpunkt in Richtung eines Fertigungssystem-Endpunktes verlaufenden Fertigungsstrecke zu transportieren, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung zwischen dem Fertigungssystem-Startpunkt und dem Fertigungssystem-Endpunkt angeordnet ist, und/oder
    • - zumindest die Laserbearbeitungsvorrichtung relativ zu dem Werkstück zu positionieren,
  3. c. eine Messvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Ist-Merkmal, insbesondere ein optisches oder akustisches Ist-Merkmal, des Werkstücks während und/oder nach der Bearbeitung zu messen;
  4. d. eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, das Ist-Merkmal mit einem Soll-Merkmal abzugleichen, eine diesbezügliche Merkmalsabweichung festzustellen, und eine Bewertung bezüglich der Laserbearbeitung auf Basis eines Bewertungsschemas vorzunehmen;
  5. e. eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis der Bewertung und/oder einer rechnergestützten Optimierung
    • - ein fertigungssystembezogenes Prozessmerkmal anzupassen, und/oder
    • - eine werkstückbezogene Prozessfolge zu veranlassen.
The production system according to the invention is a production system for the laser-processing production of an, in particular flat, workpiece, comprising:
  1. a. a laser processing device which is configured to process the workpiece;
  2. b. a transfer system that is set up to
    • to transport the workpiece along a production line running from a production system start point in the direction of a production system end point, the laser processing device being arranged between the production system start point and the production system end point, and / or
    • - to position at least the laser processing device relative to the workpiece,
  3. c. a measuring device which is set up to measure an actual feature, in particular an optical or acoustic actual feature, of the To measure the workpiece during and / or after machining;
  4. d. an evaluation unit which is set up to compare the actual feature with a target feature, to determine a feature deviation in this regard, and to carry out an evaluation with regard to the laser processing on the basis of an evaluation scheme;
  5. e. a control unit which is set up for this purpose on the basis of the evaluation and / or a computer-aided optimization
    • - to adapt a production system-related process feature, and / or
    • - to initiate a workpiece-related process sequence.

Ausdrücklich sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass das Fertigungssystem nicht auf die laserbearbeitende Fertigung eines einzelnen Werkstücks begrenzt ist, vielmehr kann eine Mehrzahl von Werkstücken nacheinander bearbeitet werden, beispielswiese im Sinne einer kontinuierlichen Serienbearbeitung. Auch ein halbkontinuierlicher oder diskontinuierlicher Betrieb des Fertigungssystems ist möglich. Unter einem kontinuierlichen Betrieb ist eine andauernde Bearbeitung von Werkstücken über einen definierten Zeitraum zu verstehen. Der zeitliche Abstand zwischen der Fertigung einzelner Werkstücke kann dabei konstant oder unregelmäßig sein. Unter einer halbkontinuierlichen Bearbeitung ist ein Betrieb des Fertigungssystems zu verstehen, bei dem zu unregelmäßigen Zeitpunkten jeweils eine Mehrzahl von Werkstücken bearbeitet wird, wobei die Bearbeitung der Werkstücke während der Bearbeitungszeitpunkte kontinuierlich ausgeführt wird. Ein diskontinuierlicher Betrieb meint, dass das Fertigungssystem zwischen der Fertigung von Werkstücken auch längere (insbesondere ungleichmäßige) Stillstandzeiten erfahren kann, in welchen kein Betrieb des Fertigungssystems erfolgt.It should be expressly pointed out at this point that the production system is not limited to the laser-processing production of a single workpiece, rather a plurality of workpieces can be processed one after the other, for example in the sense of continuous series processing. Semi-continuous or discontinuous operation of the manufacturing system is also possible. Continuous operation is the continuous processing of workpieces over a defined period of time. The time interval between the production of individual workpieces can be constant or irregular. Semicontinuous machining is to be understood as an operation of the manufacturing system in which a plurality of workpieces are machined at irregular times, the machining of the workpieces being carried out continuously during the machining times. A discontinuous operation means that the production system can also experience longer (in particular uneven) downtimes between the production of workpieces, during which the production system is not operated.

Unter einem Werkstück ist nicht nur ein stofflich zusammenhängendes Einzelerzeugnis zu verstehen, beispielsweise kann unter einem Werkstück auch ein jenes Substrat (z.B. Flachsubstrat) verstanden werden, welches in der Laserbearbeitungsvorrichtung an unterschiedlichen Bearbeitungsstellen laserbearbeitet wird, und danach in eine Mehrzahl verschiedener Werkstücke aufgeteilt wird, beispielsweise durch einen nachfolgenden Stanz- oder Schneidvorgang. Auch kann im Wege der Laserbearbeitung unmittelbar in der Laserbearbeitungsvorrichtung ein zunächst zusammenhängendes Werkstück in eine Mehrzahl einzelner Werkstücke aufgeteilt werden, beispielsweise durch Laserschneiden.A workpiece is not only to be understood as a materially coherent individual product; for example, a workpiece can also be understood as a substrate (e.g. flat substrate) which is laser processed in the laser processing device at different processing points and then divided into a plurality of different workpieces, for example by a subsequent punching or cutting process. An initially coherent workpiece can also be divided into a plurality of individual workpieces directly in the laser processing device by means of laser processing, for example by laser cutting.

Das erfindungsgemäße Fertigungssystem ermöglicht die laserbearbeitende Fertigung eines Werkstücks mit - bezogen auf eine Zustellung bzw. Positionierung zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und der Laserbearbeitungsvorrichtung - unterschiedlichen Ansätzen bzw. Varianten.The production system according to the invention enables the laser-processing production of a workpiece with - based on a feed or positioning between the workpiece to be processed and the laser processing device - different approaches or variants.

Wie dem voranstehend erwähnten Merkmal b. zu entnehmen ist, kann das Fertigungssystem in einer ersten Variante dahingehend ausgebildet sein, dass das Werkstück entlang einer von einem Fertigungssystem-Startpunkt in Richtung eines Fertigungssystem-Endpunktes verlaufenden Fertigungsstrecke transportiert wird. Unter der „Fertigungsstrecke“ ist dabei der abstrakte Transportweg zu verstehen, den das Werkstück vom Fertigungssystem-Startpunkt bis zum Fertigungssystem-Endpunkt erfährt. Der Fertigungssystem-Startpunkt kann dabei mit einer Werkstückzufuhr oder einem Werkstück-Reservoir gleichgesetzt sein bzw. räumlich zusammenfallen. Das Fertigungssystem kann auch mehrere Fertigungssystem-Startpunkte oder Fertigungssystem-Endpunkte aufweisen.Like the aforementioned feature b. As can be seen, the manufacturing system in a first variant can be designed in such a way that the workpiece is transported along a manufacturing line running from a manufacturing system starting point in the direction of a manufacturing system end point. The “production line” is to be understood as the abstract transport path that the workpiece experiences from the production system start point to the production system end point. The manufacturing system starting point can be equated with a workpiece supply or a workpiece reservoir or can coincide spatially. The manufacturing system can also have several manufacturing system starting points or manufacturing system end points.

Die Fertigungsstrecke muss dabei nicht zwingend linear ausgebildet sein. Unter einer „Fertigungsstrecke“ kann im Sinne der Erfindung ein beliebig ausgebildeter Transportweg oder Transportpfad verstanden werden, den das Werkstück im Wege seines Transports von dem Fertigungssystem-Startpunkt in Richtung des Fertigungssystem-Endpunkts in Richtung einer Werkstückflussrichtung zurücklegt, unabhängig davon, ob es sich bei dem Weg um einen linearen, kurvenförmigen oder sich anderweitig zusammensetzenden Weg handelt. Auch Schwenk- oder Drehbewegungen können einen Teil des Transportwegs darstellen, oder diesen in Gänze festlegen. Beispielsweise kann unter der Fertigungsstrecke auch ein jener Transportweg verstanden werden, den ein Werkstück im Wege einer robotervermittelten Dreh- oder Schwenkbewegung erfährt. Die Fertigungsstrecke kann sich ohne Weiteres auch aus einer oder mehreren linearen und/oder kurvenförmigen Wegabschnitten in Verbindung mit Dreh- oder Schwenkbewegungen zusammensetzen, d.h. es kann sich um einen durch mehrere Einheiten (z.B. Roboter) verwirklichten Transportweg des Werkstücks handeln, der sich aus mehreren Teiltransportwegen zusammensetzt. Die Teiltransportwege können auch durch unterschiedliche Einheiten ausgeführt werden, beispielsweise einer rotierenden Scheibe, auf welcher das Werkstück positioniert ist, einem Roboter und/oder einem Transportband (oder einer anderweitigen linearen Transporteinheit). Der Transport des Werkstücks entlang der Fertigungsstrecke kann also über unterschiedliche Einheiten des Transfersystems bereitgestellt werden.The production line does not necessarily have to be linear. In the context of the invention, a “production line” can be understood to be any transport path or transport path that the workpiece covers in the course of its transport from the production system start point in the direction of the production system end point in the direction of a workpiece flow direction, regardless of whether it is the path is a linear, curved or otherwise composed path. Pivoting or rotating movements can also represent part of the transport route or define it as a whole. For example, the production line can also be understood to be a transport path that a workpiece experiences by means of a robot-mediated rotary or pivoting movement. The production line can easily be composed of one or more linear and / or curved path sections in connection with rotary or pivoting movements, i.e. it can be a transport path of the workpiece realized by several units (e.g. robots), which consists of several partial transport routes composed. The partial transport routes can also be implemented by different units, for example a rotating disk on which the workpiece is positioned, a robot and / or a conveyor belt (or some other linear transport unit). The transport of the workpiece along the production line can therefore be provided via different units of the transfer system.

Die erwähnte Laserbearbeitungsvorrichtung kann zwischen dem Fertigungssystem-Startpunkt und dem Fertigungssystem-Endpunkt, beispielsweise stationär oder beweglich angeordnet sein, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung beim Transport von dem zu bearbeitenden Werkstück passiert oder durchlaufen wird. Zur Bearbeitung kann das Werkstück im Bereich der Laserbearbeitungsvorrichtung oder in der Laserbearbeitungsvorrichtung positioniert werden (z.B. in einer dort vorgesehenen Werkstückaufnahme, die mit einer Bewegungseinheit zusammenwirken kann) oder (zumindest temporär) angehalten werden. Der Transport des Werkstücks, und somit die Zustellung zwischen Werkstück und Laserbearbeitungsvorrichtung, wird dabei durch das Transfersystem bereitgestellt. Ferner sei in diesem Zusammenhang bereits erwähnt, dass auch weitere Funktionseinheiten des Fertigungssystems, beispielsweise die Messvorrichtung stationär angeordnet sein können. Die stationäre Anordnung der Laserbearbeitungsvorrichtung bzw. der Messvorrichtung schließt jedoch nicht aus, dass auch die Laserbearbeitungsvorrichtung bzw. die Messvorrichtung bei der Zustellung eine Bewegung erfahren können. Die „stationäre“ Anordnung meint vielmehr, dass das Werkstück gemäß der ersten o.g. Variante des Transfersystems einen anteilsmäßig größere Zustellbewegung bzw. einen längeren Zustellweg erfährt als die Laserbearbeitungsvorrichtung respektive die Messvorrichtung. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Werkstück zunächst in einer Grobpositionierung relativ zur Laserbearbeitungsvorrichtung positioniert wird, und im Anschluss eine im Wege einer Relativbewegung der Laserbearbeitungsvorrichtung zum Werkstück ausgeführte Feinpositionierung erfolgt. Damit wird dann die Laserbearbeitungsvorrichtung (zumindest in einem gewissen Maß) relativ zu dem Werkstück positioniert.The mentioned laser processing device can be arranged between the manufacturing system starting point and the manufacturing system end point, for example stationary or movable, wherein the laser processing device passes or is traversed by the workpiece to be processed during transport. For processing, the workpiece can be positioned in the area of the laser processing device or in the laser processing device (for example in a workpiece holder provided there that can interact with a movement unit) or (at least temporarily) stopped. The transport of the workpiece, and thus the delivery between the workpiece and the laser processing device, is provided by the transfer system. Furthermore, it should already be mentioned in this connection that further functional units of the manufacturing system, for example the measuring device, can also be arranged in a stationary manner. However, the stationary arrangement of the laser processing device or the measuring device does not preclude the laser processing device or the measuring device from being able to experience a movement during delivery. The “stationary” arrangement rather means that, according to the first variant of the transfer system mentioned above, the workpiece experiences a proportionally larger feed movement or a longer feed path than the laser processing device or the measuring device. For example, it can be provided that the workpiece is initially positioned in a rough positioning relative to the laser processing device, and then fine positioning is carried out by means of a movement of the laser processing device relative to the workpiece. The laser processing device is then positioned (at least to a certain extent) relative to the workpiece.

In einer zweiten Variante gemäß dem voranstehend erwähnten Merkmal b. kann das Werkstück stationär positioniert sein, z. B. in einer geeigneten Werkstückaufnahme, während die Laserbearbeitungsvorrichtung vor der eigentlichen Bearbeitung relativ zu dem Werkstück positioniert bzw. zugestellt wird. Entsprechend wird die Positionierung bzw. Zustellung zwischen Werkstück und Laserbearbeitungsvorrichtung bei dieser Variante dadurch verwirklicht, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung relativ zu einem positionsfest angeordneten Werkstück bewegt wird. Nebst der Laserbearbeitungsvorrichtung können auch weitere Funktionseinheiten des Fertigungssystems relativ zu einem positionsfest angeordneten Werkstück bewegt werden, beispielsweise die Messvorrichtung. Dabei kann das Transfersystem eine oder mehrere Transfereinheiten aufweisen, die die Bewegung der Laserbearbeitungsvorrichtung bzw. gegebenenfalls weiterer Funktionseinheiten, z.B. der Messvorrichtung, ausführen. Die Positionierung der Laserbearbeitungsvorrichtung kann dabei auf unterschiedlichste Art und Weise erfolgen. So ist vorstellbar, die Laserbearbeitungsvorrichtung an einem oder mehreren Roboterarmen zu befestigen, die Laserbearbeitungsvorrichtung auf einer beweglichen Plattform (z.B. einer rollengebundenen oder schienengebundenen Plattform) anzuordnen, oder die Laserbearbeitungsvorrichtung in einer Hub-Senk Vorrichtung anzuordnen (diese kann beispielsweise hydraulisch betrieben sein.In a second variant according to the aforementioned feature b. the workpiece can be positioned stationary, e.g. B. in a suitable workpiece holder, while the laser processing device is positioned or delivered relative to the workpiece prior to the actual processing. Correspondingly, the positioning or delivery between the workpiece and the laser processing device is realized in this variant in that the laser processing device is moved relative to a workpiece which is arranged in a fixed position. In addition to the laser processing device, other functional units of the manufacturing system can also be moved relative to a workpiece arranged in a fixed position, for example the measuring device. The transfer system can have one or more transfer units that execute the movement of the laser processing device or, if necessary, further functional units, e.g. the measuring device. The laser processing device can be positioned in the most varied of ways. It is conceivable to attach the laser processing device to one or more robot arms, to arrange the laser processing device on a movable platform (e.g. a roller-bound or rail-bound platform), or to arrange the laser processing device in a lifting-lowering device (this can be operated hydraulically, for example.

Wie schon am Rande erwähnt, ist es möglich, das Fertigungssystem aus einer Kombination der genannten ersten und zweiten Variante - bezogen auf die Ausgestaltung des Transfersystems - auszubilden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Transfersystem sowohl das Werkstück entlang der Fertigungsstrecke transportiert und/oder positioniert, als auch dass die Laserbearbeitungsvorrichtung relativ zu dem Werkstück über das Transfersystem oder eine dem Transfersystem zugehörige Einheit positioniert wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Transfersystem eine erste Grobpositionierung des Werkstücks in einem Bearbeitungsbereich oder einer Werkstückaufnahme vornimmt, woraufhin eine weitere Positionierung der Laserbearbeitungsvorrichtung relativ zu dem sodann positionsfest angeordneten Werkstück erfolgen kann. Die Positionierungen können dabei simultan oder sequentiell erfolgen. Unter einer „Positionierung“ kann auch eine Zustellung zwischen Werkstück und Laserbearbeitungsvorrichtung verstanden werden, nämlich eine Zustellung des Werkstücks relativ zur Laserbearbeitungsvorrichtung und/oder eine Zustellung der Laserbearbeitungsvorrichtung relativ zum Werkstück.As already mentioned in the margin, it is possible to design the production system from a combination of the mentioned first and second variants - based on the design of the transfer system. For example, it can be provided that the transfer system both transports and / or positions the workpiece along the production line and that the laser processing device is positioned relative to the workpiece via the transfer system or a unit belonging to the transfer system. For example, it can be provided that the transfer system carries out a first rough positioning of the workpiece in a processing area or a workpiece holder, whereupon the laser processing device can be further positioned relative to the workpiece, which is then arranged in a fixed position. The positioning can take place simultaneously or sequentially. “Positioning” can also be understood to mean a feed between the workpiece and the laser processing device, namely a feed of the workpiece relative to the laser processing device and / or a feed of the laser processing device relative to the workpiece.

Getreu einer erfindungsgemäß bevorzugten Variante kann die laserbearbeitende Fertigung eines Werkstück mit dem erfindungsgemäßen Fertigungssystem dahingehend erfolgen, dass das zu bearbeitende Werkstück ausgehend von einem Startpunkt des Fertigungssystems über ein Transfersystem entlang einer Fertigungsstrecke bzw. einer Werkstückflussrichtung in Richtung eines Endpunktes des Fertigungssystems transportiert wird, wobei das Werkstück unterschiedliche Funktionseinheiten des Fertigungssystems durchlaufen kann (z.B. die Laserbearbeitungsvorrichtung und die Messvorrichtung). Gleichsam können aber auch Funktionseinheiten des Fertigungssystems, insbesondere die Laserbearbeitungsvorrichtung und die Messvorrichtung relativ zu einem positionsfest angeordneten Werkstück bewegt, insbesondere positioniert, werden (vgl. die oben genannte zweite Variante). Auch für die weiteren Funktionseinheiten wie die Messvorrichtung kann eine kombinierte Positionierung erfolgen, auch hier kann also sowohl das (bearbeitete) Werkstück relativ zur Messvorrichtung positioniert werden, als auch die Messvorrichtung zum (bearbeiteten) Werkstück.True to a variant preferred according to the invention, the laser-processing production of a workpiece with the production system according to the invention can be carried out in such a way that the workpiece to be processed is transported starting from a starting point of the production system via a transfer system along a production line or a workpiece flow direction in the direction of an end point of the production system Workpiece can pass through different functional units of the manufacturing system (for example the laser processing device and the measuring device). At the same time, however, functional units of the manufacturing system, in particular the laser processing device and the measuring device, can be moved, in particular positioned, relative to a workpiece arranged in a fixed position (cf. the above-mentioned second variant). Combined positioning can also take place for the other functional units such as the measuring device, so here too both the (machined) workpiece can be positioned relative to the measuring device and the measuring device can be positioned relative to the (machined) workpiece.

Während oder nach der Laserbearbeitung des Werkstücks - dies kann jegliche der eingangs genannten Bearbeitungsarten umfassen - kann mit dem erfindungsgemäßen Fertigungssystem, insbesondere unter Einsatz der Messvorrichtung und der Auswerteeinheit, die Bearbeitungsqualität der Laserbearbeitung überprüft werden, nämlich durch die erwähnte Messung eines Ist-Merkmals des bearbeiteten Werkstücks, insbesondere eines optischen oder akustischen Ist-Merkmals, in Kombination mit einem nachfolgenden Abgleich des gemessenen Ist-Merkmals mit einem Soll-Merkmal, einer diesbezüglichen Feststellung einer Merkmalsabweichung samt einer auf Basis eines Bewertungsschemas vorgenommenen Bewertung der Laserbearbeitung. Die letztgenannten Handlungen werden dabei insbesondere von einer Auswerteeinheit vorgenommen.During or after the laser processing of the workpiece - this can include any of the types of processing mentioned at the outset - with the production system according to the invention, in particular using the measuring device and the Evaluation unit, the processing quality of the laser processing are checked, namely by the mentioned measurement of an actual feature of the machined workpiece, in particular an optical or acoustic actual feature, in combination with a subsequent comparison of the measured actual feature with a target feature, a related one Determination of a feature deviation including an evaluation of the laser processing carried out on the basis of an evaluation scheme. The last-mentioned actions are carried out in particular by an evaluation unit.

Bei der Auswerteeinheit kann es sich um eine Datenverarbeitungseinheit handeln, die beispielsweise in Kombination mit der Steuereinheit, eine gemeinsame Recheneinheit ausbilden kann. Gleichermaßen kann die Steuereinheit eine Mehrzahl von Sub-Steuereinheiten aufweisen, die untereinander oder mit einer zentralen Steuereinheit in Signalverbindung stehen. Die Sub-Steuereinheiten können einzelnen Funktionseinheiten des Fertigungssystems, z.B. der Laserbearbeitungsvorrichtung, dem Transfersystem oder der Messvorrichtung, zugeordnet sein. Mit den Sub-Steuereinheiten und/oder der Steuereinheit kann das Handling des Werkstücks sowie Funktionalität des Fertigungssystems in Gänze, bzw. einzelner Funktionseinheiten des Fertigungssystems, überwacht, gesteuert und geregelt werden. Die Steuereinheit bzw. die Sub-Steuereinheiten können ohne Weiteres auch als Regelungseinheit, letztlich damit als Steuer- und Regelungseinheit aufgefasst werden. Basierend auf der von der Auswerteinheit vorgenommenen Bewertung und der Weiterleitung der Bewertungsergebnisse an die Steuereinheit, kann die Steuereinheit beispielsweise über eine Rechenroutine oder einen Algorithmus (z.B. einen auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus, siehe hierzu die Ausführungen an späterer Stelle), Steuersignale erzeugen, die an bestimmte Funktionseinheiten des Fertigungssystems weitergegeben werden können, um dort beispielsweise ein fertigungssystembezogenes Prozessmerkmal anzupassen und/oder eine werkstückbezogene Prozessfolge zu veranlassen. Die Steuereinheit und/oder Auswerteeinheit kann die Anpassung eines fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals und/oder eine werkstückbezogene Prozessfolge auch auf Basis einer rechnergestützten Optimierung ausführen. Dies bedeutet, dass nach Ausführung einer rechnergestützten Optimierung (z.B. einer oder mehrerer Randbedingungen oder Optimierungskriterien) ein Steuersignal erzeugt wird, welches sodann an bestimmte Funktionseinheiten des Fertigungssystems (z.B. das Transfersystem, die Laserbearbeitungsvorrichtung, die Messvorrichtung usw.) weitergeleitet wird. Die rechnergestützte Optimierung kann losgelöst von der auf dem Merkmalsvergleich basierenden Bewertung erfolgen oder auf die dort ermittelte Bewertung und/oder die mit der Messvorrichtung (oder einer weiteren Messvorrichtung) gemessenen Ist-Merkmale und/oder auf die in einer Datenbank abgelegten Soll-Merkmale zurückgreifen.The evaluation unit can be a data processing unit which, for example in combination with the control unit, can form a common computing unit. Likewise, the control unit can have a plurality of sub-control units which are in signal connection with one another or with a central control unit. The sub-control units can be assigned to individual functional units of the manufacturing system, e.g. the laser processing device, the transfer system or the measuring device. With the sub-control units and / or the control unit, the handling of the workpiece and the functionality of the production system as a whole or individual functional units of the production system can be monitored, controlled and regulated. The control unit or the sub-control units can easily be understood as a regulating unit, ultimately as a control and regulating unit. Based on the evaluation carried out by the evaluation unit and the forwarding of the evaluation results to the control unit, the control unit can, for example, generate control signals using a computation routine or an algorithm (e.g. an algorithm based on artificial intelligence, see the explanations below) that certain functional units of the manufacturing system can be passed on in order to adapt a manufacturing system-related process feature there, for example, and / or to initiate a workpiece-related process sequence. The control unit and / or evaluation unit can also adapt a production system-related process feature and / or a workpiece-related process sequence on the basis of computer-aided optimization. This means that after a computer-aided optimization (e.g. one or more boundary conditions or optimization criteria) has been carried out, a control signal is generated which is then passed on to certain functional units of the manufacturing system (e.g. the transfer system, the laser processing device, the measuring device, etc.). The computer-aided optimization can take place detached from the evaluation based on the comparison of features or use the evaluation determined there and / or the actual features measured with the measuring device (or a further measuring device) and / or the target features stored in a database.

Je nach Ergebnis der Bewertung kann über die Steuereinheit, insbesondere die zentrale Steuereinheit ein fertigungssystembezogenes Prozessmerkmal angepasst werden. Bei dem fertigungssystembezogenen Prozessmerkmal kann es sich beispielsweise um ein messvorrichtungsbezogenes Prozessmerkmal handeln, also z.B. um jegliche in der Messvorrichtung zugrunde gelegten Messparameter. Beispielhaft seien die Auflösung, die Messbereichszuordnung, die Anzahl von Messungen, die Scanzahl, Messfrequenz etc. genannt.Depending on the result of the evaluation, a production system-related process feature can be adapted via the control unit, in particular the central control unit. The production system-related process feature can be, for example, a measuring device-related process feature, that is to say, for example, any measurement parameters on which the measuring device is based. Examples include the resolution, the assignment of the measurement range, the number of measurements, the number of scans, measurement frequency, etc.

Bei dem fertigungssystembezogenen Prozessmerkmal kann es weiterhin um Bearbeitungsparameter der Laserbearbeitungsvorrichtung handeln, beispielsweise um eine Pulsleistung oder Pulsdauer eines von einer Laserstrahlungsquelle erzeugten Laserstrahls, um Parameter welche die Strahlformung des Laserstrahls betreffen, oder auch um jene die Ausrichtung oder den Fokus der Laserstrahlung betreffende Parameter. Fertigungssystembezogene Merkmale können zudem die Durchsatzrate der zu bearbeitenden Werkstücke (z.B. die Anzahl der pro Zeiteinheit bearbeiteten Werkstücke), mit der Bearbeitungspräzision assoziierte Bearbeitungsparameter oder Kalibrierparameter betreffen. Basierend auf den die Qualität oder Präzision der Laserbearbeitung wiederspiegelnden Messergebnissen bzw. der zugehörigen Bewertung, kann mit dem erfindungsgemäßen Fertigungssystem unmittelbar ein Feedback in eine Abänderung eines fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals umgesetzt werden, beispielsweise um Qualitätseinbußen bei der Laserbearbeitung zu korrigieren oder zu vermeiden.The production system-related process feature can also be processing parameters of the laser processing device, for example a pulse power or pulse duration of a laser beam generated by a laser radiation source, parameters that relate to the beam shaping of the laser beam, or also those parameters that relate to the alignment or focus of the laser radiation. Manufacturing system-related features can also relate to the throughput rate of the workpieces to be processed (e.g. the number of workpieces processed per unit of time), processing parameters associated with the processing precision, or calibration parameters. Based on the measurement results reflecting the quality or precision of the laser processing or the associated evaluation, the production system according to the invention can be used to directly convert a feedback into a modification of a production system-related process feature, for example to correct or avoid quality losses in the laser processing.

Alternativ oder zusätzlich kann auf Basis der Bewertung über die Steuereinheit eine werkstückbezogene Prozessfolge veranlasst werden. Bei einer werkstückbezogenen Prozessfolge kann es sich beispielsweise um eine Freigabe eines laserbearbeiteten Werkstücks handeln, d.h. das Werkstück kann für eine weitere Verarbeitung oder zur Auslieferung an einen Kunden freigegeben werden. Weiterhin kann eine werkstückbezogene Prozessfolge eine Deklaration eines laserbearbeiteten Werkstücks als Ausschuss betreffen, in diesem Fall kann das bearbeitete Werkstück verworfen werden.Alternatively or additionally, a workpiece-related process sequence can be initiated on the basis of the evaluation via the control unit. A workpiece-related process sequence can be, for example, the release of a laser-machined workpiece, i.e. the workpiece can be released for further processing or for delivery to a customer. Furthermore, a workpiece-related process sequence can relate to a declaration of a laser-machined workpiece as scrap, in which case the machined workpiece can be discarded.

Für weitere Details zur Anpassung von fertigungssystembezogenen Prozessmerkmalen sowie werkstückbezogenen Prozessfolgen sei auf die weitergehende Beschreibung verwiesen.For further details on the adaptation of production system-related process features and workpiece-related process sequences, reference is made to the further description.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Möglichkeit der Anpassung von fertigungssystembezogenen Prozessmerkmalen sowie werkstückbezogenen Prozessfolgen wird eine dynamische Anpassung von das Fertigungssystem betreffenden Prozessmerkmalen einerseits, und die Ausführung von ein konkret bearbeitetes Werkstück betreffenden Prozessfolgen andererseits, ermöglicht. Somit können Präzisionsschwankungen, Systemfehler oder anderweitige fertigungssystembedingte Schwankungen, die sich unmittelbar auf die Qualität der Laserbearbeitung auswirken, erkannt und abgestellt werden. Ferner wird durch ein solches Fertigungssystem vermieden, dass unzureichend bearbeitete Werkstücke ungerechtfertigterweise freigegeben und gegebenenfalls weiterverarbeitet werden, ohne dass sie jedoch ausreichende Qualitätsanforderungen erfüllen.Due to the above-described possibility of adapting production system-related process features as well as workpiece-related process sequences, a dynamic adaptation of process features relating to the manufacturing system on the one hand, and the execution of process sequences relating to a specifically machined workpiece on the other hand, are made possible. In this way, fluctuations in precision, system errors or other manufacturing system-related fluctuations that have a direct effect on the quality of the laser processing can be recognized and eliminated. Furthermore, such a production system prevents inadequately machined workpieces from being unjustifiably released and possibly further processed without, however, meeting sufficient quality requirements.

Auch ermöglicht das erfindungsgemäße Fertigungssystem eine rechnergestützte, beispielsweise algorithmische Optimierung fertigungssystembezogener Prozessmerkmale und/oder werkstückbezogener Prozessfolgen unter der Berücksichtigung, beispielsweise unter der Vorgabe zu optimierenden Randbedingungen bzw. Randkriterien, die seitens eines Nutzers vorgegeben werden können. Hinsichtlich diesbezüglich vorteilhafter Ausgestaltungen sei auf die nachstehende Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung verwiesen.The manufacturing system according to the invention also enables computer-aided, for example algorithmic, optimization of manufacturing system-related process features and / or workpiece-related process sequences, taking into account, for example, the specification of boundary conditions or boundary criteria to be optimized that can be specified by a user. With regard to advantageous configurations in this regard, reference is made to the following description of advantageous configurations of the present invention.

Das erfindungsgemäße Fertigungssystem ermöglicht also eine automatisierte Erkennung von sich auf die Laserbearbeitung auswirkenden fertigungssystembedingten Schwankungen, Systemfehlern oder Präzisionsschwankungen während des Betriebs des Fertigungssystems, es handelt sich dabei also um eine online-Fehlererkennung bzw. online-Optimierung. Ein besonderer Vorteil kann sich ergeben, wenn über die Messvorrichtung bereits während der Laserbearbeitung (also zeitgleich zur Laserbearbeitung) eine online-Fehlererkennung bzw. ein online-Feedback ermöglicht wird. Sodann kann bereits während der Laserbearbeitung eine Anpassung bestimmter Bearbeitungsparameter vorgenommen werden. Gleichsam kann mit dem erfindungsgemäßen Fertigungssystem für ein konkretes bearbeitetes Werkstück eine werkstückbezogene Prozessfolge während des Betriebs des Fertigungssystems getroffen werden.The manufacturing system according to the invention thus enables automated detection of manufacturing system-related fluctuations, system errors or precision fluctuations during the operation of the manufacturing system, which is an online error detection or online optimization. A particular advantage can result if online error detection or online feedback is enabled via the measuring device already during laser processing (that is, at the same time as laser processing). Certain processing parameters can then be adjusted during the laser processing. At the same time, with the production system according to the invention, a workpiece-related process sequence can be made for a specific machined workpiece during the operation of the production system.

Durch die vorangehend beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Fertigungssystems wird einerseits eine schnelle Bearbeitung von Werkstücken mit einem hohen Werkstück-Durchsatz ermöglicht, gleichsam aber auch eine hohe Bearbeitungsqualität gewährleistet, dies sowohl bezogen auf die Bearbeitungsqualität einzelner Werkstücke als auch bezogen auf eine dauerhafte Bereitstellung einer zuverlässigen Prozessqualität von mit dem Fertigungssystem gefertigten Werkstücken.The advantages of the manufacturing system according to the invention described above enable fast processing of workpieces with a high workpiece throughput, but also ensure high processing quality, both in relation to the processing quality of individual workpieces and in relation to the permanent provision of a reliable process quality of workpieces manufactured with the manufacturing system.

Bei dem Fertigungssystem-Startpunkt kann es sich beispielsweise um ein Werkstücklager oder ein Werkstückmagazin handeln, in welchem unbearbeitete Werkstücke gelagert bzw. vorgehalten werden, bevor sie über das Transfersystem in das Fertigungssystem eingebracht werden. Die Einbringung in das Fertigungssystem kann über eine Entnahmeeinheit erfolgen, die Bestandteil des Transfersystems oder gesondert dazu vorgesehen sein kann. Die Entnahme aus einem solchen Werkstücklager oder Werkstückmagazin kann weiterhin unmittelbar über eine dem Transfersystem zugehörige Werkstückpositionierungseinheit erfolgen, die ferner dazu eingerichtet sein kann, das Werkstück in einem Bearbeitungsbereich der Laserbearbeitungsvorrichtung oder einer Werkstückaufnahme zu positionieren. Die Werkstückaufnahme kann unmittelbar im Bearbeitungsbereich der Laserbearbeitungsvorrichtung angeordnet sein oder im Bereich eines dem Transfersystem zugehörigen Bestandteils, beispielsweise auf einem Transportband. Weiterhin kann vorgesehen sein, das jeweils zu bearbeitende Werkstück bereits im Werkstücklager bzw. Werkstückmagazin in einer geeigneten Werkstückaufnahme anzuordnen. Alternativ kann vorgesehen sein, das Werkstück erst unter Einsatz der Werkstückpositionierungseinheit bzw. Entnahmeeinheit in einer Werkstückaufnahme zu positionieren. Beispielsweise kann die Werkstückpositionierungseinheit oder die Entnahmeeinheit als robotisch betriebener Greifarm ausgebildet sein. Die Werkstückaufnahme kann dabei unmittelbar in einem Bearbeitungsbereich der Laserbearbeitungsvorrichtung angeordnet sein, oder auch im Bereich eines Transportbandes als Bestandteil des Transfersystems. Im Unterschied zur Entnahmeeinheit ist unter einer Werkstückpositionierungseinheit insbesondere eine Einheit zu verstehen, die nicht lediglich dazu eingerichtet ist, ein Werkstück aus einem Werkstücklager oder einem Werkstückmagazin zu entnehmen, sondern zudem in einem vorgegebenen Bereich (beispielsweise einer Werkstückaufnahme) zu positionieren. Ferner kann es sich bei der Entnahmeeinheit in einer besonders einfachen Ausführungsform auch um eine Klappenanordnung samt daran anschließender Zufuhreinheit handeln, die mit dem Transfersystem (beispielsweise einem Transportband) verbunden ist. Beim Öffnen der Klappenanordnung kann ein Werkstück gewichtskraftbasiert entlang einer Zufuhreinheit (z.B. einer glatten und/oder mit Druckluft unterlegten, geneigt angeordneten Metalloberfläche) in Richtung des Transfersystems gleiten. Auch kann eine solche Zufuhreinheit unmittelbar mit einer Werkstückaufnahme (z.B. einer stationären Werkstückaufnahme) verbunden sein.The production system starting point can be, for example, a workpiece store or a workpiece magazine in which unprocessed workpieces are stored or held before they are introduced into the production system via the transfer system. The introduction into the production system can take place via a removal unit, which can be part of the transfer system or provided separately for it. The removal from such a workpiece store or workpiece magazine can also take place directly via a workpiece positioning unit belonging to the transfer system, which can also be set up to position the workpiece in a processing area of the laser processing device or a workpiece holder. The workpiece holder can be arranged directly in the processing area of the laser processing device or in the area of a component belonging to the transfer system, for example on a conveyor belt. Furthermore, provision can be made for the workpiece to be processed in each case to be arranged in a suitable workpiece holder in the workpiece store or workpiece magazine. Alternatively, it can be provided that the workpiece is only positioned in a workpiece holder using the workpiece positioning unit or removal unit. For example, the workpiece positioning unit or the removal unit can be designed as a robotically operated gripping arm. The workpiece holder can be arranged directly in a processing area of the laser processing device, or in the area of a conveyor belt as part of the transfer system. In contrast to the removal unit, a workpiece positioning unit is to be understood as meaning, in particular, a unit that is not only set up to remove a workpiece from a workpiece store or a workpiece magazine, but also to position it in a predetermined area (for example a workpiece holder). Furthermore, in a particularly simple embodiment, the removal unit can also be a flap arrangement including a feed unit connected to it, which is connected to the transfer system (for example a conveyor belt). When the flap arrangement is opened, a workpiece can slide, based on the weight force, along a feed unit (e.g. a smooth and / or inclined metal surface underlaid with compressed air) in the direction of the transfer system. Such a feed unit can also be directly connected to a workpiece holder (e.g. a stationary workpiece holder).

Wie schon angeklungen, kann vorgesehen sein, dass ein zu bearbeitendes Werkstück über ein Transportband, eine Rollenanordnung oder eine Fördereinrichtung als Bestandteil des Transfersystems in Richtung der Werkstückaufnahme, der Laserbearbeitungsvorrichtung oder einer in einem Bearbeitungsbereich der Laserbearbeitungsvorrichtung angeordneten Werkstückaufnahme befördert wird. Auch kann die Werkstückaufnahme unmittelbar an dem Transportband, der Rollenanordnung bzw. Fördereinrichtung angeordnet sein. Bei einer solchen Ausgestaltung kann das Werkstück bzw. das Werkstück samt Werkstückaufnahme von dem Transfersystem der Laserbearbeitungsvorrichtung zugeführt werden. Insbesondere kann das Werkstück dabei in einem vorgegebenen Bereich der Laserbearbeitungsvorrichtung positioniert werden. Entsprechend kann das genannte Transportband, die Rollenanordnung oder die Fördereinrichtung einen Bestandteil des Transfersystems oder gleichsam eine Werkstückpositionierungseinheit ausbilden. Vorgesehen sein kann ferner, das Werkstück mit der Entnahmeeinheit (diese kann z.B. als robotischer Greifarm ausgebildet sein) auf dem Transportband, der Rollenanordnung oder der Fördereinrichtung bzw. einer darauf angeordneten Werkstückaufnahme zu positionieren. sein. Gleichsam kann es sich bei der Werkstückpositionierungseinheit um eine zusätzliche Einheit handeln, beispielsweise eine nach Art eines Roboters, insbesondere Greifroboters, ausgebildete Einheit, die ein zu bearbeitendes Werkstück aus einem Werkstücklager bzw. Werkstückmagazin oder von einem Transportband, einer Rollenanordnung oder einer Fördereinrichtung entnehmen und der Laserbearbeitungsvorrichtung zuführen kann. Die Werkstückaufnahme kann dabei insbesondere innerhalb der Laserbearbeitungsvorrichtung vorgesehen sein, z.B. in einem für die Bearbeitung des Werkstücks vorgesehenen Bereich, sodass ein von der Werkstückpositionierungseinheit der Laserbearbeitungsvorrichtung zugeführtes Werkstück mittels der Werkstückpositionierungseinheit in der Werkstückaufnahme positioniert werden kann.As already mentioned, it can be provided that a workpiece to be processed is transported via a conveyor belt, a roller arrangement or a conveyor device as part of the transfer system in the direction of the workpiece holder, the Laser machining device or a workpiece holder arranged in a machining area of the laser machining device is conveyed. The workpiece holder can also be arranged directly on the conveyor belt, the roller arrangement or the conveyor device. In such a configuration, the workpiece or the workpiece together with the workpiece holder can be fed from the transfer system to the laser processing device. In particular, the workpiece can be positioned in a predetermined area of the laser processing device. Correspondingly, the said conveyor belt, the roller arrangement or the conveying device can form a component of the transfer system or, as it were, a workpiece positioning unit. Provision can also be made to position the workpiece with the removal unit (this can be designed as a robotic gripping arm, for example) on the conveyor belt, the roller arrangement or the conveyor device or a workpiece holder arranged thereon. be. At the same time, the workpiece positioning unit can be an additional unit, for example a unit designed in the manner of a robot, in particular a gripping robot, which removes a workpiece to be processed from a workpiece storage or workpiece magazine or from a conveyor belt, a roller arrangement or a conveyor device Can feed laser processing device. The workpiece holder can in particular be provided within the laser machining device, for example in an area provided for machining the workpiece, so that a workpiece fed from the workpiece positioning unit to the laser machining device can be positioned in the workpiece holder by means of the workpiece positioning unit.

Die Werkstückaufnahme - unabhängig davon, ob diese unmittelbarer Bestandteil des Transfersystems (z.B. eines Transportbandes, einer Fördereinrichtung oder einer Transportrollenanordnung) oder der Laserbearbeitungsvorrichtung ist, kann dahingehend ausgebildet sein, dass diese eine positionsfeste Anordnung eines Werkstücks ermöglicht. Wie schon aus der Bezeichnung „Werkstückaufnahme“ als solcher hervorgehend, dient diese vornehmlich der Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks. Da das erfindungsgemäße Fertigungssystem nicht auf die Bearbeitung bestimmter Werkstücke festgelegt ist (beispielsweise kann es sich bei dem Werkstück um ein biegesteifes und plattenartig ausgebildetes Flachsubstrat oder um ein formflexibles Substrat wie eine Folie handeln), kann die Werkstückaufnahme dazu eingerichtet sein, verschiedenste Arten von Werkstücken positionsfest anzuordnen. Entsprechend kann die Werkstückaufnahme zur Positionierung des Werkstücks Klemmelemente, Spannelemente, auf Unterdruck basierende Saugelemente oder Saugnäpfe, Schiebeelemente, Rastelemente, Anschlagselemente oder eine Kavität aufweisen. Auch eine magnetisch oder elektrostatisch vermittelte Befestigung kann im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommen. Im einfachsten Fall kann die Anordnung des Werkstücks in der Werkstückaufnahme rein gewichtskraftbasiert erfolgen, d.h. das Werkstück wird auf die beispielsweise plattenförmig ausgebildete Werkstückaufnahme aufgelegt und verbleibt aufgrund seines Eigengewichts an einer bestimmten Position. Ferner kann die Werkstückaufnahme mit optischen Markierungen versehen sein, um eine positionsgenaue Anordnung des Werkstücks zu erleichtern.The workpiece holder - regardless of whether it is a direct part of the transfer system (e.g. a conveyor belt, a conveyor or a transport roller arrangement) or the laser processing device, can be designed to enable a workpiece to be arranged in a fixed position. As can already be seen from the term “workpiece holder” as such, this primarily serves to hold the workpiece to be machined. Since the manufacturing system according to the invention is not restricted to the machining of certain workpieces (for example, the workpiece can be a rigid and plate-like flat substrate or a flexible substrate such as a film), the workpiece holder can be set up to hold various types of workpieces in a fixed position to arrange. Correspondingly, the workpiece holder for positioning the workpiece can have clamping elements, clamping elements, suction elements or suction cups based on negative pressure, sliding elements, latching elements, stop elements or a cavity. A magnetically or electrostatically mediated fastening can also be used within the scope of the invention. In the simplest case, the workpiece can be arranged in the workpiece holder purely based on the force of weight, i.e. the workpiece is placed on the workpiece holder, which is, for example, plate-shaped and remains in a certain position due to its own weight. Furthermore, the workpiece holder can be provided with optical markings in order to facilitate a precisely positioned arrangement of the workpiece.

Ein weiterer wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Fertigungssystems ist die erwähnte Laserbearbeitungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück zu bearbeiten. Wie eingangs erwähnt, können unter einer „Bearbeitung“ in diesem Zusammenhang unterschiedlichste Laserbearbeitungsmethoden verstanden werden, beispielsweise die Laser-Ablation, das Laser-Schneiden, das Laser-Schweißen, das Laser-Löten, das Laser-Reinigen, das Laser-Bohren, das Laser-Sintern oder das Laser-Schmelzen. Auch eine Kombination der vorgenannten Laserbearbeitungsmethoden kann als „Bearbeitung“ im Sinne der Erfindung verstanden werden. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang unter einer „Bearbeitung“ aber eine strukturierende Laserbearbeitung eines Werkstücks verstanden werden, also eine Strukturierung eines Werkstücks im Wege einer Laserbearbeitung. Im Speziellen kann damit auch eine Mikrostrukturierung eines Werkstücks gemeint sein, also die Ausbildung von Mikrostrukturen in einem Werkstück bzw. einer Werkstückoberfläche. Bei der Strukturierung oder Mikrostrukturierung kann es sich um die Ausbildung einer vorgegebenen Struktur bzw. Mikrostruktur (beispielsweise in Form eines Musters oder Patterns) in dem Werkstück bzw. auf einer Werkstückoberfläche handeln. Die Laserbearbeitung, insbesondere die Strukturierung oder Mikrostrukturierung, kann an einer oder mehreren Bearbeitungsstellen des Werkstücks erfolgen.Another essential component of the manufacturing system according to the invention is the aforementioned laser processing device, which is set up to process the workpiece. As mentioned at the beginning, “processing” in this context can be understood to mean a wide variety of laser processing methods, for example laser ablation, laser cutting, laser welding, laser soldering, laser cleaning, laser drilling, the Laser sintering or laser melting. A combination of the aforementioned laser processing methods can also be understood as “processing” in the context of the invention. In particular, in this context, “processing” can be understood to mean structuring laser processing of a workpiece, that is to say structuring of a workpiece by means of laser processing. In particular, this can also mean a microstructuring of a workpiece, that is to say the formation of microstructures in a workpiece or a workpiece surface. The structuring or microstructuring can involve the formation of a predetermined structure or microstructure (for example in the form of a pattern) in the workpiece or on a workpiece surface. The laser processing, in particular the structuring or microstructuring, can take place at one or more processing points on the workpiece.

Vorzugsweise umfasst die dem Fertigungssystem zugehörige Laserbearbeitungsvorrichtung:

  1. a. eine Laserstrahlungsquelle, die dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl zu erzeugen und zur Bearbeitung des Werkstücks in Richtung des Werkstücks auszusenden;
  2. b. eine der Laserstrahlungsquelle in Strahlrichtung nachgeordnete Strahlformungseinheit, die dazu eingerichtet ist, aus dem Laserstrahl einen modulierten Laserstrahl zu formen;
  3. c. eine der Strahlformungseinheit in Strahlrichtung nachgeordnete Bewegungseinheit, die dazu eingerichtet ist,
    • - eine Bewegung des modulierten Laserstrahls auszuführen, bei welcher der modulierte Laserstrahl relativ zu dem Werkstück bewegt wird, insbesondere zur Ausrichtung auf verschiedene Bearbeitungsstellen, und/oder
    • - eine Bewegung des Werkstücks auszuführen, bei welcher das Werkstück relativ zu dem modulierten Laserstrahl bewegt wird.
The laser processing device associated with the production system preferably comprises:
  1. a. a laser radiation source which is set up to generate a laser beam and to emit it in the direction of the workpiece for processing the workpiece;
  2. b. a beam-shaping unit which is arranged downstream of the laser radiation source in the beam direction and is configured to shape a modulated laser beam from the laser beam;
  3. c. a movement unit which is arranged downstream of the beam shaping unit in the beam direction and is set up to
    • - execute a movement of the modulated laser beam, in which the modulated laser beam is moved relative to the workpiece, in particular for alignment with different processing points, and / or
    • to carry out a movement of the workpiece in which the workpiece is moved relative to the modulated laser beam.

An dieser Stellen seien zunächst jene vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beschrieben, die sich unmittelbar auf die Laserbearbeitungsvorrichtung beziehen, bevor anschließend weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben werden, die sich auf weitere Bestandteile des erfindungsgemäßen Fertigungssystems beziehen.At this point, those advantageous refinements of the invention will first be described which relate directly to the laser processing device, before further advantageous refinements of the invention are subsequently described which refer to further components of the manufacturing system according to the invention.

Wie erwähnt, kann die Laserstrahlungsquelle als Bestandteil der dem erfindungsgemäßen Fertigungssystem zugehörigen Laserbearbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, einen Laserstrahl zu erzeugen und zur Bearbeitung des Werkstücks in Richtung des Werkstücks auszusenden. Dabei propagiert die dem Laserstrahl zugehörige Laserstrahlung entlang eines optischen Pfades bis zum Auftreffen auf eine Arbeitsebene bzw. auf das zu bearbeitende Werkstück. Zwischen der Laserstrahlungsquelle und der Arbeitsebene kann die Laserstrahlung optische Funktionselemente durchlaufen, an diesen reflektiert, gebrochen, geteilt der abgelenkt werden. Unter der erzeugten und ausgesendeten Laserstrahlung kann vorliegend kontinuierliche, insbesondere aber gepulste Laserstrahlung zu verstehen sein. Die zumindest eine Laserstrahlungsquelle kann also dazu eingerichtet sein, einen kontinuierlichen oder einen gepulsten Laserstrahl zu erzeugen.As mentioned, the laser radiation source, as a component of the laser processing device associated with the production system according to the invention, can be set up to generate a laser beam and to emit it in the direction of the workpiece for processing the workpiece. The laser radiation associated with the laser beam propagates along an optical path until it hits a working plane or the workpiece to be machined. Between the laser radiation source and the working plane, the laser radiation can pass through optical functional elements, reflecting, refracting, dividing or deflecting them. In the present case, the laser radiation generated and emitted can be understood to mean continuous, but in particular pulsed laser radiation. The at least one laser radiation source can therefore be set up to generate a continuous or a pulsed laser beam.

Besonders bevorzugt ist die zumindest eine Laserstrahlungsquelle dazu eingerichtet, einen gepulsten Laserstrahl mit Pulslängen im Femto-, Piko- oder Nanosekundenbereich zu erzeugen.The at least one laser radiation source is particularly preferably set up to generate a pulsed laser beam with pulse lengths in the femto, picosecond or nanosecond range.

Typische Pulswiederholraten liegen dabei im Bereich zwischen einigen Hertz bis einigen Megahertz. Für eine effektive Materialbearbeitung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Pulsdauer weniger als 100 ns beträgt, bevorzugt weniger als 10 ns und insbesondere weniger als 1 ns. In diesem Pulsdauerbereich überwiegen bei der Materialbearbeitung thermisch bedingte Effekte.Typical pulse repetition rates are in the range between a few Hertz and a few Megahertz. For effective material processing, it has proven to be advantageous if the pulse duration is less than 100 ns, preferably less than 10 ns and in particular less than 1 ns. In this pulse duration range, thermally induced effects predominate in material processing.

Wird gepulste Laserstrahlung mit einer kürzeren Pulsdauer eingesetzt, so gewinnen Effekte an Einfluss, die mit der Deposition sehr hoher Energiemengen in sehr kurzer Zeit einhergehen, d.h. mit hohen Peakleistungen. Bei diesen Effekten kann es sich insbesondere um Sublimationseffekte handeln, bei denen das Material des Werkstücks schlagartig lokal verdampft, d.h. solche Effekte, bei denen anstelle einer Materialumlagerung ein Materialabtrag erfolgt. Hier hat sich der Einsatz von gepulster Laserstrahlung mit einer Pulsdauer von weniger als 100 ps, insbesondere weniger als 10 ps und besonders bevorzugt weniger als 1 ps als vorteilhaft erwiesen. Insbesondere Pulsdauern im Bereich von einigen Hundert Femtosekunden bis zu etwa 10 ps, lassen einen gezielten Materialabtrag durch Sublimation zu. Die bei zum Anmeldezeitpunkt gebräuchlichen Laserstrahlungsquellen auftretenden Pulswiederholraten liegen dabei typischerweise zwischen 50 und etwa 2.000 kHz.If pulsed laser radiation with a shorter pulse duration is used, effects that are associated with the deposition of very high amounts of energy in a very short time, i.e. with high peak powers, gain influence. These effects can in particular be sublimation effects in which the material of the workpiece suddenly evaporates locally, i.e. effects in which material is removed instead of material redistribution. The use of pulsed laser radiation with a pulse duration of less than 100 ps, in particular less than 10 ps and particularly preferably less than 1 ps has proven advantageous here. In particular, pulse durations in the range of a few hundred femtoseconds up to around 10 ps allow targeted material removal by sublimation. The pulse repetition rates occurring with the laser radiation sources customary at the time of registration are typically between 50 and about 2,000 kHz.

Zukünftig zur Verfügung stehende Laserstrahlungsquellen mit noch kürzeren Pulsdauern sind ebenfalls vorteilhaft im Zusammenhang mit der im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommenden Laserbearbeitungsvorrichtung verwendbar.Laser radiation sources with even shorter pulse durations that will be available in the future can also be used advantageously in connection with the laser processing device used within the scope of the invention.

Je nach zu lösender Bearbeitungsaufgabe kann aber auch die Verwendung von gepulster Laserstrahlung mit noch längeren Pulsdauern als den vorstehend genannten 100 ns sinnvoll sein, beispielsweise wenn bestimmte Wellenlängen für die Bearbeitungsaufgabe erforderlich sind, oder eine langsamere Energiedeposition vorteilhaft ist, beispielsweise um eine gezielte lokale Erwärmung zur Initiation einer lokalen Bearbeitungsreaktion, die auch chemischer Natur sein kann wie z.B. das Auslösen einer Polymerisationsreaktion, zu erzielen und gleichzeitig einen vorzeitigen Materialabtrag zu vermeiden.Depending on the processing task to be solved, however, the use of pulsed laser radiation with pulse durations even longer than the above 100 ns can be useful, for example if certain wavelengths are required for the processing task or a slower energy deposition is advantageous, for example for targeted local heating Initiation of a local processing reaction, which can also be of a chemical nature, such as triggering a polymerization reaction, and at the same time avoiding premature material removal.

Wie erwähnt, ist grundsätzlich auch vorstellbar, eine Laserstrahlungsquelle zu verwenden, die kontinuierliche Laserstrahlung erzeugt, d.h. bei der Laserstrahlungsquelle handelt es sich um einen Dauerstrichlaser. Dies ist insbesondere bei Verfahren vorteilhaft, bei denen das Material nicht sublimiert, sondern lediglich aufgeschmolzen werden soll z.B. bei generativen oder Fügeverfahren. Die Laserstrahlungsquelle kann also dazu eingerichtet sein, einen kontinuierlichen continuous-wave Laserstrahl zu erzeugen.As mentioned, it is basically also conceivable to use a laser radiation source that generates continuous laser radiation, i.e. the laser radiation source is a continuous wave laser. This is particularly advantageous in processes in which the material is not to be sublimated, but only to be melted, e.g. in generative or joining processes. The laser radiation source can therefore be set up to generate a continuous continuous-wave laser beam.

Unabhängig davon, ob die Laserstrahlungsquelle gepulste oder kontinuierliche Laserstrahlung erzeugt, ist die Erfindung nicht auf bestimmte Wellenlängen beschränkt. Vielmehr können Laserstrahlungsquellen eingesetzt werden, die Laserstrahlung erzeugen, deren Wellenlänge im Spektrum zwischen dem tiefen UV und dem fernen Infrarot liegt. Bevorzugt liegt die Wellenlänge der eingesetzten Laserstrahlung im sichtbaren Spektralbereich bis zum nahen Infrarot.Regardless of whether the laser radiation source generates pulsed or continuous laser radiation, the invention is not restricted to specific wavelengths. Rather, laser radiation sources can be used that generate laser radiation whose wavelength lies in the spectrum between the deep UV and the far infrared. The wavelength of the laser radiation used is preferably in the visible spectral range up to the near infrared.

Bevorzugt ist die Laserstrahlungsquelle dazu eingerichtet, monochromatische Laserstrahlung zu erzeugen. Je nach Bearbeitungsaufgabe können aber auch breitbandige Laserstrahlungsquellen vorteilhaft sein.The laser radiation source is preferably set up to generate monochromatic laser radiation. Depending on the processing task, broadband laser radiation sources can also be advantageous.

Weiterhin bevorzugt ist die Laserstrahlungsquelle dazu eingerichtet, modenreine Laserstrahlung zu erzeugen (Single Mode Laser), insbesondere Laserstrahlung mit gaußförmiger Intensitätsverteilung. Besonders bevorzugt erzeugt die Laserstrahlungsquelle Laserstrahlung mit rundem Intensitätsprofil.Furthermore, the laser radiation source is preferably set up to generate mode-pure laser radiation (single mode laser), in particular laser radiation with a Gaussian intensity distribution. The laser radiation source particularly preferably generates laser radiation with a round intensity profile.

Je nach Anwendungsbereich oder Bearbeitungsaufgabe kann es vorteilhaft sein, zur Laserbearbeitung Laserstrahlung mit einer von einer im Vergleich zu einer gaußförmigen Intensitätsverteilung abweichenden Intensitätsverteilung zu verwenden. Daher werden zunehmend Optimierungen der Laserverfahren durch Änderung der Intensitätsverteilung in der Bearbeitungsebene untersucht. Zur Anpassung der Intensitätsverteilung ist es dabei bekannt, die von einer Laserstrahlungsquelle erzeugte Laserstrahlung einer Strahlformung zu unterziehen, was ein erhebliches Optimierungspotenzial für die Laserprozessentwicklung bietet. Die sich daraus ergebenden Vorteile einer Strahlformung liegen beispielsweise in höheren Prozessgeschwindigkeiten oder in besseren Bearbeitungsergebnissen.Depending on the area of application or processing task, it can be advantageous to use laser radiation with an intensity distribution that differs from a Gaussian intensity distribution for laser processing. Therefore, optimizations of the laser process by changing the intensity distribution in the processing plane are increasingly being investigated. In order to adapt the intensity distribution, it is known to subject the laser radiation generated by a laser radiation source to beam shaping, which offers considerable optimization potential for the development of the laser process. The resulting advantages of beam shaping are, for example, higher process speeds or better processing results.

Zur technischen Umsetzung kann die Laserbearbeitungsvorrichtung dazu eine der Laserstrahlungsquelle in Strahlrichtung nachgeordnete Strahlformungseinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist aus dem Laserstrahl einen modulierten Laserstrahl zu formen. Der Begriff der „Strahlrichtung“ nimmt in diesem Zusammenhang auf den Verlauf des Laserstrahls Bezug. Die Angabe der in Strahlrichtung in Bezug zur Laserstrahlungsquelle „nachgeordneten“ Strahlformungseinheit meint, dass die Strahlformungseinheit entlang des optischen Pfades hinter der Laserstrahlungsquelle angeordnet ist. Der Laserstrahl wird also zunächst erzeugt und tritt erst dann in die Strahlformungseinheit ein bzw. trifft auf dieser auf.For the technical implementation, the laser processing device can have a beam-shaping unit which is arranged downstream of the laser radiation source in the beam direction and which is set up to shape a modulated laser beam from the laser beam. In this context, the term “beam direction” refers to the course of the laser beam. The specification of the “downstream” beam shaping unit in relation to the laser radiation source means that the beam shaping unit is arranged along the optical path behind the laser radiation source. The laser beam is thus initially generated and only then enters or strikes the beam-shaping unit.

Wie bereits erwähnt, weist die von einer Laserstrahlungsquelle erzeugte Laserstrahlung in Bezug auf ihren Strahlenquerschnitt typischerweise eine gaußförmige Intensitätsverteilung bzw. ein gaußförmiges Strahlprofil auf. Über geeignete Strahlformungstechniken können Laserstrahlen jedoch unter Abänderung der Intensitätsverteilung geformt werden. Zur Formung einer Intensitätsverteilung eines Laserstrahls können entweder seine Phase, seine Amplitude oder beide Größen zusammen moduliert werden. Entsprechend kommen Phasenmodulatoren, Amplitudenmodulatoren oder Phasen- und Amplitudenmodulatoren zum Einsatz, beispielsweise in Form von diffraktiven Strahlformern. Diffraktive Strahlformer (Diffractive Optical Elements, kurz DOE) zur Einstellung von Fernfeldintensitäten können als Phasenelemente in Glas oder anderen transparenten Materialien hergestellt werden. Derartige Strahlformer können die erwähnte Strahlformungseinheit bereitstellen.As already mentioned, the laser radiation generated by a laser radiation source typically has a Gaussian intensity distribution or a Gaussian beam profile in relation to its beam cross section. Using suitable beam shaping techniques, however, laser beams can be shaped while changing the intensity distribution. To form an intensity distribution of a laser beam, either its phase, its amplitude or both quantities can be modulated together. Phase modulators, amplitude modulators or phase and amplitude modulators are used accordingly, for example in the form of diffractive beam shapers. Diffractive beam formers (Diffractive Optical Elements, DOE for short) for setting far-field intensities can be produced as phase elements in glass or other transparent materials. Such beam shapers can provide the aforementioned beam shaping unit.

Weiterhin kann die Form einer Intensitätsverteilung durch Brechung und Reflektion an optischen Elementen erfolgen. Entsprechend kommen geformte refraktive oder reflektive Elemente wie beispielsweise deformierte oder deformierbare Spiegel oder transmissive Elemente mit einer geometrischen Verformung der Oberfläche oder Form zum Einsatz. Auch derartige Elemente können eine Strahlformungseinheit im Sinne der Erfindung ausbilden. Die einzelnen Teilstrahlen eines auf das refraktive oder reflektive optische Element einfallenden Laserstrahls fallen dabei auf jeweils unterschiedlich gewölbte Oberflächen und werden an diesen reflektiert oder gebrochen. Die Gesamtheit der Teilstrahlen bildet nach der Formung durch das Element eine neue Intensitätsverteilung. Ein Beispiel für ein solche Strahlformung ist die Umformung eines gaußförmigen Laserstrahls in einen Top-Hat förmigen Laserstrahl, auch Gauß-zu-Top-Hat Strahlformer genannt. Die für die Strahlformung notwendige geometrische Verformung der Oberfläche kann mit analytischen, numerischen oder iterativen Verfahren (z.B. Überlagerung von Zernikepolynomen) berechnet werden.Furthermore, the form of an intensity distribution can take place through refraction and reflection on optical elements. Correspondingly shaped refractive or reflective elements such as, for example, deformed or deformable mirrors or transmissive elements with a geometrical deformation of the surface or shape are used. Such elements can also form a beam shaping unit within the meaning of the invention. The individual partial beams of a laser beam incident on the refractive or reflective optical element fall on differently curved surfaces and are reflected or refracted on them. The totality of the partial beams forms a new intensity distribution after being formed by the element. An example of such a beam shaping is the reshaping of a Gaussian laser beam into a top hat shaped laser beam, also called a Gauss to top hat beam shaper. The geometrical deformation of the surface necessary for beam shaping can be calculated using analytical, numerical or iterative methods (e.g. superposition of Zernike polynomials).

Bekannt sind ferner die sogenannten „programmierbaren“ bzw. „variablen“ Modulationseinheiten, mit welchen die örtliche und zeitliche Intensitätsverteilung von seitens einer Laserstrahlungsquelle ausgesendeten Laserstrahlung flexibel eingestellt werden kann. Derart programmierbare Modulationseinheiten werden auch als „Spatial Light Modulator (SLM)“ bezeichnet, weshalb nachfolgend auf diese Terminologie zurückgegriffen wird. Auch eine solche Einheit bzw. ein SLM kann als Strahlformungseinheit im Sinne der Erfindung betrachtet werden.Also known are the so-called “programmable” or “variable” modulation units with which the spatial and temporal intensity distribution of laser radiation emitted by a laser radiation source can be flexibly adjusted. Such programmable modulation units are also referred to as “spatial light modulators (SLM)”, which is why this terminology is used in the following. Such a unit or an SLM can also be viewed as a beam-shaping unit within the meaning of the invention.

Bekannt sind dabei insbesondere Spatial Light Modulatoren auf Basis von Flüssigkristallen (z.B. Liquid Crystal on Silicon (LCoS)-Phasenmodulator Chiparray) oder in Form von „Digital Micromirror Devices“. Letztere geben eine ein- oder zweidimensionale Anordnung beweglicher Mikrospiegel an. Die einzeln ansteuerbaren Mikrospiegel erlauben es, gezielt räumliche Bereiche aus dem Querschnitt eines Laserstrahls „auszublenden“. Sodann ergibt sich ein Beugungsbild durch Beugung der einfallenden Laserstrahlung an einem „Gitter“ in einer Reflexionsanordnung.In particular, spatial light modulators based on liquid crystals (e.g. Liquid Crystal on Silicon (LCoS) phase modulator chip array) or in the form of "digital micromirror devices" are known. The latter indicate a one- or two-dimensional arrangement of movable micromirrors. The individually controllable micromirrors allow specific spatial areas to be "faded out" from the cross-section of a laser beam. A diffraction image is then obtained by diffraction of the incident laser radiation on a “grating” in a reflection arrangement.

Weiterhin sind auch transmittierende variable Spatial Light Modulatoren bekannt, diese werden beispielsweise von der Firma Jenoptik unter der Bezeichnung „Flüssigkristall-Lichtmodulatoren Spatial Light Modulator-S“ vertrieben.Transmitting variable spatial light modulators are also known; these are sold, for example, by the Jenoptik company under the name “Liquid crystal light modulators Spatial Light Modulator-S”.

Die genannten Arten von variablen Spatial Light Modulatoren erlauben die Erzeugung von in weiten Grenzen frei vorgebbaren Intensitätsverteilungen in der Arbeitsebene bzw. auf dem Werkstück durch Beugung von Laserstrahlung. Vom Umfang der Erfindung ist daher die Verwendung jeglicher der genannten Arten von variablen Spatial Light Modulatoren als Strahlformungseinheit in einer Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst. Es stellt einen besonderen Vorteil der Verwendung eines variablen Spatial Light Modulators dar, dass mittels eines einzigen variablen Spatial Light Modulators eine Vielzahl verschiedener Intensitätsverteilungen auf dem Werkstück erzeugt werden können.The types of variable spatial light modulators mentioned allow the generation of intensity distributions that can be freely specified within wide limits in the working plane or on the workpiece by diffraction of laser radiation. From the scope of the The invention therefore includes the use of any of the named types of variable spatial light modulators as a beam shaping unit in a laser processing device. It is a particular advantage of using a variable spatial light modulator that a large number of different intensity distributions can be generated on the workpiece by means of a single variable spatial light modulator.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass mit einem Spatial Light Modulator (gleich welcher Natur) örtliche Phasenänderungen durch Änderung der optischen Weglänge oder von Brechungsindices bewirkt werden können. Bei Kenntnis der Eigenschaften des Eingangsstrahls kann mit ihnen eine gewünschte Form einer Wellenfront eines Laserstrahls über die Einblendung einer geeigneten Phasenverteilung eingestellt werden. Auch kann mit einem solchen SLM in einer Arbeitsebene, also auf einem zu bearbeitenden Werkstück, eine gewünschte Intensitätsverteilung des Laserstrahls und damit eine gewünschte Strahlform eingestellt werden.In summary, it can be stated that with a spatial light modulator (regardless of its nature) local phase changes can be brought about by changing the optical path length or refractive indices. If the properties of the input beam are known, they can be used to set a desired shape of a wave front of a laser beam by fading in a suitable phase distribution. With such an SLM, a desired intensity distribution of the laser beam and thus a desired beam shape can also be set in a working plane, that is to say on a workpiece to be processed.

Die vorstehend genannten Möglichkeiten zur Anpassung der Strahlform können in einer dem erfindungsgemäßen Fertigungssystem zugehörigen Laserbearbeitungsvorrichtung, insbesondere in einer Strahlformungseinheit, Verwendung finden, bzw. die Laserbearbeitungsvorrichtung kann die dazu notwendigen Komponenten umfassen.The above-mentioned options for adapting the beam shape can be used in a laser processing device associated with the production system according to the invention, in particular in a beam-forming unit, or the laser processing device can include the components required for this.

Wie schon erwähnt, kann die Laserbearbeitungsvorrichtung eine der Strahlformungseinheit in Strahlrichtung nachgeordnete Bewegungseinheit umfassen. Diese kann dazu eingerichtet sein, eine Bewegung des modulierten Laserstrahls auszuführen, bei welcher der modulierte Laserstrahl relativ zu dem Werkstück bewegt wird, insbesondere zur Ausrichtung auf verschiedene Bearbeitungsstellen. Die Bewegungseinheit kann beispielsweise zumindest einen Galvanometerscanner umfassen, gegebenenfalls zusätzlich einen Fokusshifter. Mit dem Fokusshifter kann der Fokus des modulierten Laserstrahl in Bezug auf eine z-Raumrichtung relativ zum Werkstück eingestellt werden. Ein Galvanometerscanner (von diesem können auch mehrere in Reihe oder parallel geschaltet werden) kann einen oder mehrere Spiegel aufweisen, die jeweils um eine Drehachse um einen definierten Winkel gedreht werden können. Dadurch kann der von den Spiegeln reflektierte Laserstrahl als Laserspot innerhalb des zugänglichen Scanfeldes auf eine gewünschte Stelle des Werkstücks gelenkt werden. Im Speziellen kann ein Galvanometerscanner auch als zwei-achsiger galvanometrischer Spiegelscanner beschrieben werden. Mittels eines solchen Spiegelscanners kann der modulierte Laserstrahl entlang zweier voneinander unabhängiger Achsen X und Y, die in der Ebene der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks liegen, bewegt werden. In einer weiteren Variante kann zudem vorgesehen sein, eine Mehrzahl von Galvanometerscannern zur Ausbildung der Bewegungseinheit oder eines Teils davon vorzusehen. Die Galvanometerscanner können beispielsweise im Sinne einer Reihen- oder Parallelschaltung oder eine Kombination daraus angeordnet werden.As already mentioned, the laser processing device can comprise a movement unit arranged downstream of the beam shaping unit in the beam direction. This can be set up to execute a movement of the modulated laser beam in which the modulated laser beam is moved relative to the workpiece, in particular for alignment with different processing points. The movement unit can, for example, comprise at least one galvanometer scanner, possibly also a focus shifter. With the focus shifter, the focus of the modulated laser beam can be adjusted in relation to a z-spatial direction relative to the workpiece. A galvanometer scanner (several of these can also be connected in series or in parallel) can have one or more mirrors, each of which can be rotated around a rotation axis by a defined angle. As a result, the laser beam reflected by the mirrors can be directed as a laser spot within the accessible scan field to a desired location on the workpiece. In particular, a galvanometer scanner can also be described as a two-axis galvanometric mirror scanner. By means of such a mirror scanner, the modulated laser beam can be moved along two mutually independent axes X and Y, which lie in the plane of the surface of the workpiece to be machined. In a further variant, provision can also be made for a plurality of galvanometer scanners to be provided to form the movement unit or a part thereof. The galvanometer scanners can, for example, be arranged in a series or parallel connection or a combination thereof.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Bewegungseinheit eine ein- oder mehrdimensionale Lineareinheit, eine drehbare Achseinheit, einen Hubtisch oder eine Kombination der vorgenannten Komponenten umfassen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the movement unit can comprise a one- or multi-dimensional linear unit, a rotatable axis unit, a lifting table or a combination of the aforementioned components.

Wie erwähnt kann das Werkstück während der Bearbeitung positionsfest angeordnet sein (die Bearbeitungsstellen werden in diesem Fall lediglich durch die Bewegung des Laserstrahls eingestellt), oder ebenfalls einer Bewegung (relativ zu dem Werkstück) unterzogen werden. In letzterem Fall kann vorgesehen sein, den modulierten Laserstrahl statisch, d.h. positionsfest, auszurichten und lediglich eine Bewegung des Werkstücks auszuführen, bei welcher dieses relativ zu dem (statischen) modulierten Laserstrahl bewegt wird. Auch über eine solche Relativbewegung können unterschiedliche Bearbeitungsstellen des Werkstücks mit modulierter Laserstrahlung bearbeitet werden. Auch kann vorgesehen sein, nebst der Bewegung des modulierten Laserstrahls relativ zum Werkstück eine Bewegung des Werkstücks auszuführen, bei welcher dieses relativ zu dem modulierten Laserstrahl bewegt wird. Es kann also eine gleichzeitige (simultane) oder überlagerte Bewegung sowohl des Laserstrahls als auch des Werkstücks erfolgen. Die Bewegung kann mit unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten ausgeführt werden. Auch kann vorgesehen sein, sequentiell lediglich das Werkstück relativ zu einem positionsfesten Laserstrahl bzw. den modulierten Laserstrahl relativ zu einem positionsfesten Werkstück zu bewegen. Die Ausbildung bzw. Ansteuerung der Bewegungseinheit kann je nach Bearbeitungsaufgabe variieren. Die Bewegungssteuerung kann in Bezug auf eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit optimiert werden, insbesondere unter Berechnung optimierter Bewegungspfade des Werkstücks und/oder des modulierten Laserstrahls.As mentioned, the workpiece can be arranged in a fixed position during processing (in this case the processing points are only set by the movement of the laser beam), or it can also be subjected to a movement (relative to the workpiece). In the latter case, provision can be made for the modulated laser beam to be oriented statically, i.e. fixed in position, and only to execute a movement of the workpiece in which it is moved relative to the (static) modulated laser beam. Different processing points of the workpiece can also be processed with modulated laser radiation via such a relative movement. It can also be provided, in addition to moving the modulated laser beam relative to the workpiece, to execute a movement of the workpiece in which the latter is moved relative to the modulated laser beam. A simultaneous (simultaneous) or superimposed movement of both the laser beam and the workpiece can therefore take place. The movement can be carried out at different movement speeds. It can also be provided that only the workpiece is sequentially moved relative to a fixed-position laser beam or the modulated laser beam relative to a fixed-position workpiece. The design or control of the movement unit can vary depending on the processing task. The movement control can be optimized with respect to a high processing speed, in particular by calculating optimized movement paths of the workpiece and / or the modulated laser beam.

Zur Bereitstellung einer Relativbewegung des Werkstücks zu einem modulierten Laserstrahl (unabhängig davon, ob dieser statisch positioniert ist oder ebenfalls bewegt wird) kann die Bewegungseinheit dazu eingerichtet sein, eine Bewegung des Werkstücks innerhalb einer von zwei horizontalen Raumachsen aufgespannten Ebene auszuführen. Bei der Bewegung kann eine eindimensionale Linearbewegung in der Ebene wie auch eine zweidimensionale Bewegung in der Ebene (beispielsweise im Sinne einer Kurvenfahrt) ausgeführt werden. Die Bewegung des Werkstücks (entlang eines vorgegebenen Bewegungspfades) kann kontinuierlich (d.h. ohne Stillstand) ausgeführt werden. Auch Stillstandsituationen der Bewegung des Werkstücks (wie auch bei der Bewegung des modulierten Laserstrahls) sind grundsätzlich möglich. Entsprechend kann die Bewegungseinheit -wie erwähnt eine ein- oder mehrdimensionale Lineareinheit, eine drehbare Achseinheit, einen Hubtisch oder eine Kombination der vorgenannten Komponenten umfassen.To provide a relative movement of the workpiece to a modulated laser beam (regardless of whether this is statically positioned or is also moved), the movement unit can be set up to move the workpiece within a plane spanned by two horizontal spatial axes. During the movement, a one-dimensional linear movement in the plane as well as a two-dimensional movement in the plane (for example in the sense of cornering) can be carried out. The movement of the workpiece (along a specified movement path) can be carried out continuously (ie without standstill). In principle, standstill situations in the movement of the workpiece (as in the movement of the modulated laser beam) are also possible. Correspondingly, as mentioned, the movement unit can comprise a one-dimensional or multi-dimensional linear unit, a rotatable axis unit, a lifting table or a combination of the aforementioned components.

Die Bewegungseinheit kann - wie schon erwähnt - allein durch eine zur Bewegung des modulierten Laserstrahls eingerichtete Einheit ausgebildet sein, oder allein durch eine zur Bewegung des Werkstücks ausgebildete Einheit. Ferner kann die Bewegungseinheit aber auch zwei Bestandteile umfassen bzw. zweiteilig ausgebildet sein, nämlich eine zur Bewegung des modulierten Laserstrahls ausgebildete Einheit und eine zur Bewegung des Werkstücks ausgebildete Einheit. Bei zweiteiliger Ausbildung der Bewegungseinheit kann jedoch vorgesehen sein, lediglich einen Teil zur Positionierung des modulierten Laserstrahls auf verschiedene Bearbeitungsstellen anzusteuern. Selbstverständlich ist aber auch eine Ansteuerung beider Teile möglich.As already mentioned, the movement unit can be formed solely by a unit designed to move the modulated laser beam, or solely by a unit designed to move the workpiece. Furthermore, the movement unit can also comprise two components or be configured in two parts, namely a unit configured to move the modulated laser beam and a unit configured to move the workpiece. In the case of a two-part design of the movement unit, however, it can be provided to control only one part for positioning the modulated laser beam at different processing points. Of course, it is also possible to control both parts.

Als zur Bewegung des Werkstücks ausgebildete Bewegungseinheit kommt beispielsweise eine zwei- oder mehrachsige Lineareinheit in Betracht, die über geeignete Linearantriebe eine Bewegung der Werkstückaufnahme, eines Werkstücks als solchem oder einer Werkstückaufnahme samt darin angeordnetem Werkstück ausführen kann. Lineareinheiten können synonym auch als Linearachsen bezeichnet werden.A two-axis or multi-axis linear unit, for example, which can move the workpiece holder, a workpiece as such or a workpiece holder including the workpiece arranged therein via suitable linear drives, comes into consideration as the movement unit designed to move the workpiece. Linear units can also be referred to synonymously as linear axes.

Üblicherweise weist eine Linearachse eine Führungsschiene, ein entlang der Führungsschiene verfahrbares Fahrglied (beispielsweise einen Transportschlitten, der als Werkstückaufnahme ausgebildet sein kann) und eine Antriebsvorrichtung zum wahlweisen Bewegen und Positionieren des Fahrgliedes längs zur Führungsschiene auf. Nachfolgend sei das verfahrbare Fahrglied als Werkstückaufnahme bezeichnet. Zum Positionieren der verfahrbaren Werkstückaufnahme an eine vorgegebene Stelle, ist es erforderlich, dass die Antriebsvorrichtung die Werkstückaufnahme längs zur Führungsschiene sowohl beschleunigen als auch verzögern (d.h. bremsen) kann. Eine im Rahmen der hiesigen Erfindung als Bestandteil der Bewegungseinheit zum Einsatz kommende Antriebsvorrichtung ist also sowohl zum Beschleunigen, als auch zum Bremsen der verfahrbaren Werkstückaufnahme in einer geradlinigen Bewegung längs zur Führungsschiene ausgebildet. In der Regel ist eine solche Antriebsvorrichtung dazu eingerichtet, die Werkstückaufnahme gleichförmig (d.h. mit konstanter Geschwindigkeit) oder mit alternierender Geschwindigkeit längs zur Führungsschiene zu bewegen. Bei der Antriebsvorrichtung kann es sich um einen mechanischen, elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb handeln. Bei Laserbearbeitungsvorrichtungen wird in der Regel auf elektrische Antriebe zurückgegriffen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann unter der Bewegungseinheit insbesondere eine Anordnung einer oder mehrerer Linearachsen samt Antriebsvorrichtung(en) zu verstehen sein.Usually, a linear axis has a guide rail, a traveling member that can be moved along the guide rail (for example a transport slide which can be designed as a workpiece holder) and a drive device for optionally moving and positioning the traveling member along the guide rail. In the following, the movable travel element is referred to as the workpiece holder. In order to position the movable workpiece holder at a predetermined point, it is necessary that the drive device can both accelerate and decelerate (i.e. brake) the workpiece holder along the guide rail. A drive device used within the scope of the present invention as part of the movement unit is thus designed both for accelerating and braking the movable workpiece holder in a straight-line movement along the guide rail. As a rule, such a drive device is set up to move the workpiece holder uniformly (i.e. at a constant speed) or at an alternating speed along the guide rail. The drive device can be a mechanical, electrical, pneumatic or hydraulic drive. In the case of laser processing devices, electrical drives are generally used. In the context of the present invention, the movement unit can in particular be understood to mean an arrangement of one or more linear axes including drive device (s).

Die Werkstückaufnahme kann über eine geeignete Lagerung mit der zur Bewegung des Werkstücks ausgebildeten Bewegungseinheit (bzw. eines Teils davon) verbunden sein. Bei Verwendung zweier Linearachsen, können diese in einer Horizontalebene senkrecht zueinander angeordnet sein. Auch können zusätzliche, in Bezug auf die vorgenannten Achsen gewinkelt angeordnete Linearachsen, beispielsweise Diagonal-Achsen, vorgesehen sein. Die Werkstückaufnahme kann - wie bereits erwähnt - als Fahrglied ausgebildet sein, beispielsweise als Transportschlitten.The workpiece holder can be connected to the movement unit (or a part thereof) designed to move the workpiece via a suitable mounting. When using two linear axes, they can be arranged perpendicular to one another in a horizontal plane. Additional linear axes arranged at an angle with respect to the aforementioned axes, for example diagonal axes, can also be provided. As already mentioned, the workpiece holder can be designed as a traveling element, for example as a transport slide.

Überdies kann die zur Bewegung des Werkstücks ausgebildete Bewegungseinheit (oder ein Teil davon) dahingehend ausgestaltet sein, das Werkstück bzw. die Werkstückaufnahme (samt Werkstück) entlang nur einer Raumachse in einer Horizontalebene zu bewegen, oder aber entlang zweier innerhalb der Horizontalebene senkrecht zueinanderstehenden Raumachsen. Auch die eingangs erwähnten Ausgestaltungsvarianten des Transportbands, der rollengebundenen Transporteinrichtung oder der Fördereinrichtung als Bestandteile des Transfersystems, können die Bewegungseinheit ausbilden.In addition, the movement unit designed to move the workpiece (or a part thereof) can be designed to move the workpiece or the workpiece holder (including the workpiece) along only one spatial axis in a horizontal plane, or along two spatial axes that are perpendicular to one another within the horizontal plane. The design variants of the conveyor belt, the roller-bound conveyor device or the conveyor device as components of the transfer system mentioned at the beginning can also form the movement unit.

Ferner kann die zur Bewegung des Werkstücks ausgebildete Bewegungseinheit (oder ein Teil davon) dazu ausgebildet sein, eine flexible Positionierung des Werkstücks innerhalb der Horizontalebene zu ermöglichen. Denkbar ist zum Beispiel, die zur Bewegung des Werkstücks ausgebildete Bewegungseinheit (oder einen Teil davon) als robotergesteuerten Positionierarm auszubilden, der die Werkstückaufnahme oder das Werkstück innerhalb der genannten Horizontalebene flexibel positionieren kann. Auch kann vorgesehen sein, dass ein solcher Roboterarm dazu eingerichtet ist, die Werkstückaufnahme samt aufgenommenem Werkstück in Bezug auf eine Vertikalachse zu positionieren. Alternativ kann vorgesehen sein, die Bewegungseinheit mit im Sinne eines Hubtischs auszubilden, was ebenfalls eine Vertikalbewegung des Werkstücks oder eines in einer Werkstückaufnahme angeordneten Werkstücks ermöglichen kann.Furthermore, the movement unit designed to move the workpiece (or a part thereof) can be designed to enable flexible positioning of the workpiece within the horizontal plane. It is conceivable, for example, to design the movement unit (or a part thereof) designed to move the workpiece as a robot-controlled positioning arm which can flexibly position the workpiece holder or the workpiece within the aforementioned horizontal plane. It can also be provided that such a robot arm is set up to position the workpiece holder together with the workpiece that has been picked up in relation to a vertical axis. Alternatively, it can be provided that the movement unit is also designed in the sense of a lifting table, which can likewise enable a vertical movement of the workpiece or of a workpiece arranged in a workpiece holder.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der in den Unteransprüchen genannten Merkmale sowie weiterer Merkmale angegeben.Further advantageous embodiments of the present invention are specified in the subclaims and the following description of the features mentioned in the subclaims and further features.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann in dem Fertigungssystem eine Werkstückpositionierungseinheit vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück in einer Werkstückaufnahme zu positionieren, wobei die Werkstückaufnahme vorzugsweise in einem Bearbeitungsbereich der Laserbearbeitungsvorrichtung angeordnet ist. Dabei kann die Werkstückpositionierungseinheit Bestandteil des Transfersystems sein oder separat dazu angeordnet sein. Die Werkstückpositionierungseinheit kann dabei als robotisch ausgebildeter Greifarm ausgebildet sein, der dazu eingerichtet sein kann, ein Werkstück aus einem im Bereich eines Fertigungssystem-Startpunkts angeordneten Werkstück-Magazin oder Werkstück-Reservoir zu entnehmen und in der Werkstückaufnahme zu positionieren, wobei die Werkstückaufnahme im Bereich des Transfersystems (z.B. auf einem Transportband oder einer Fördereinrichtung) angeordnet sein kann oder im Bereich der Laserbearbeitungsvorrichtung.According to a first advantageous embodiment of the present invention, a workpiece positioning unit can be provided in the manufacturing system, which is set up to position the workpiece in a workpiece holder, the workpiece holder preferably being arranged in a machining area of the laser machining device. The workpiece positioning unit can be part of the transfer system or be arranged separately from it. The workpiece positioning unit can be designed as a robotic gripper arm, which can be configured to remove a workpiece from a workpiece magazine or workpiece reservoir arranged in the area of a manufacturing system starting point and to position it in the workpiece holder, the workpiece holder being in the area of the Transfer system (for example on a conveyor belt or a conveyor) can be arranged or in the area of the laser processing device.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann - wie schon erwähnt - vorgesehen sein, dass die Werkstückpositionierungseinheit Bestandteil des Transfersystems ist. Entsprechend kann die Werkstückpositionierungseinheit gemeinsam mit weiteren Bestandteilen des Transfersystems gesteuert werden, beispielsweise von der Steuereinheit.According to a further advantageous embodiment of the invention - as already mentioned - it can be provided that the workpiece positioning unit is part of the transfer system. Accordingly, the workpiece positioning unit can be controlled together with other components of the transfer system, for example by the control unit.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Werkstückpositionierungseinheit zwischen dem Fertigungssystem-Startpunkt und der Laserbearbeitungsvorrichtung angeordnet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Werkstückpositionierungseinheit dazu eingerichtet sein, ein zu bearbeitendes Werkstück von einer dem Fertigungssystem-Startpunkt zugeordneten Stelle, z.B. einem Werkstück-Magazin oder Werkstück-Reservoir, zu entnehmen und im Bereich der Laserbearbeitungsvorrichtung zu positionieren, alternativ auf einer Transporteinrichtung des Transfersystems zu positionieren. Ferner kann das Werkstück auch zunächst über eine Transporteinrichtung von dem Fertigungssystem-Startpunkt in Richtung der Laserbearbeitungsvorrichtung transportiert werden, die Positionierung (also Entnahme von der Transporteinrichtung und Anordnung in einem Bearbeitungsbereich der Laserbearbeitungsvorrichtung) jedoch mit der Werkstückpositionierungseinheit vorzunehmen.Furthermore, it can be advantageous that the workpiece positioning unit is arranged between the production system starting point and the laser processing device. In such a configuration, the workpiece positioning unit can be set up to remove a workpiece to be processed from a location assigned to the production system starting point, e.g. a workpiece magazine or workpiece reservoir, and to position it in the area of the laser processing device, alternatively on a transport device of the transfer system to position. Furthermore, the workpiece can also initially be transported via a transport device from the manufacturing system starting point in the direction of the laser processing device, but the positioning (i.e. removal from the transport device and arrangement in a processing area of the laser processing device) can be carried out with the workpiece positioning unit.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung bezogen auf die Fertigungsstrecke nachgeordnet zu der Laserbearbeitungsvorrichtung angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist insbesondere für die eingangs beschriebene erste Variante des erfindungsgemäßen Fertigungssystems von Vorteil, bei welcher das Werkstück entlang einer Fertigungsstrecke relativ zu im Wesentlichen positionsfest angeordneten Funktionseinheiten (insbesondere einer positionsfest angeordneten Laserbearbeitungsvorrichtung und einer positionsfest angeordneten Messvorrichtung) bewegt wird. Entsprechend ist es bei einer solchen Ausbildung ermöglicht, dass ein in der Laserbearbeitungsvorrichtung bearbeitetes Werkstück nach der Bearbeitung der Messvorrichtung zugeführt wird (über das Transfersystem), sodass die Messung des erwähnten optischen und/oder akustischen Ist-Merkmals nachgelagert zur Laserbearbeitung erfolgt. Unter einer nachgeordneten Anordnung ist nicht zwingend eine beabstandete Anordnung der Messvorrichtung zur Laserbearbeitungsvorrichtung zu verstehen. Gemeint sein kann damit auch, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung und die Messvorrichtung innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sind.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the measuring device is arranged downstream of the laser processing device in relation to the production line. Such an arrangement is particularly advantageous for the initially described first variant of the manufacturing system according to the invention, in which the workpiece is moved along a production line relative to functional units that are essentially fixed in position (in particular a laser processing device arranged in a fixed position and a measuring device arranged in a fixed position). Correspondingly, with such a design it is possible that a workpiece processed in the laser processing device is fed to the measuring device after processing (via the transfer system) so that the measurement of the mentioned optical and / or acoustic actual feature takes place after the laser processing. A downstream arrangement is not necessarily to be understood as an arrangement of the measuring device at a distance from the laser processing device. This can also mean that the laser processing device and the measuring device are arranged within a common housing.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Werkstückpositionierungseinheit dazu eingerichtet ist, das bearbeitete Werkstück in einem Messbereich der Messvorrichtung zu positionieren. Diese Systemvariante kommt insbesondere in Betracht, wenn das Ist-Merkmal erst im Anschluss an die Bearbeitung untersucht werden soll. Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Werkstückpositionierungseinheit dazu eingerichtet ist, das Werkstück aus der Laserbearbeitungsvorrichtung zu entnehmen und in dem Messbereich der Messvorrichtung zu positionieren. In diesem Fall kann eine Ausbildung der Werkstückpositionierungseinheit nach Art eines robotischen Greifarms von Vorteil sein. Insbesondere eignen sich robotische Greifarme, die im dreidimensionalen Raum bewegbar sind. Es sei darauf hingewiesen, dass auch ein Transportband, eine Rolleneinrichtung oder Fördereinrichtung als Werkstückpositionierungseinheit fungieren kann, die einerseits eine Entnahme (im Sinne eines Abtransports) des Werkstücks aus der Laserbearbeitungsvorrichtung (nach der Bearbeitung) und andererseits eine Positionierung des Werkstücks in einem Messbereich einer Messvorrichtung bereitstellen kann. Beispielsweise kann die Werkstückpositionierungseinheit als lineare Transporteinheit (z.B. Transportband, Rolleneinrichtung oder Fördereinrichtung) ausgebildet sein, die durch die Laserbearbeitungsvorrichtung und die Messvorrichtung hindurchgeführt ist. Auch eine rotierende Scheibe, auf welcher ein Werkstück (beispielsweise auf einer auf der Scheibe angeordneten Werkstückaufnahme) angeordnet ist, kann als Werkstückpositionierungseinheit, also als Bestandteil des Transfersystems, angesehen werden.According to a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the workpiece positioning unit is set up to position the machined workpiece in a measuring range of the measuring device. This system variant is particularly suitable if the actual feature is only to be examined after processing. It is also advantageous if the workpiece positioning unit is set up to remove the workpiece from the laser processing device and to position it in the measuring range of the measuring device. In this case, it can be advantageous to design the workpiece positioning unit in the manner of a robotic gripper arm. Robotic gripping arms that can be moved in three-dimensional space are particularly suitable. It should be pointed out that a conveyor belt, roller device or conveyor device can also function as a workpiece positioning unit, which on the one hand removes (in the sense of transporting it away) the workpiece from the laser processing device (after processing) and, on the other hand, positions the workpiece in a measuring area of a measuring device can provide. For example, the workpiece positioning unit can be designed as a linear transport unit (e.g. conveyor belt, roller device or conveyor device) which is guided through the laser processing device and the measuring device. A rotating disk on which a workpiece is arranged (for example on a workpiece holder arranged on the disk) can also be viewed as a workpiece positioning unit, that is to say as a component of the transfer system.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Werkstückpositionierungseinheit ausgebildet ist als mehrachsiger Roboter, Scara-Roboter oder Delta-Roboter. Mehrachsige Roboter, insbesondere Roboterarme (diese können ein Armglied oder mehrere Armglieder umfassen) eignen sich zur flexiblen Entnahme und Positionierung von Werkstücken. An seinem Ende kann der Arm eines mehrachsigen Roboters eine Greifvorrichtung aufweisen. Dabei kann es sich um eine mechanische Greifvorrichtung handeln, oder um eine magnetisch vermittelte Greifvorrichtung. Auch eine auf Ansaugnäpfen basierende Greifvorrichtung ist vorstellbar. Bei der Entnahme- oder Positionierbewegung kann ein mehrachsiger Roboter Schwenkbewegungen und Linearbewegungen ausführen. Unter einem Scara-Roboter ist ein Industrieroboter zu verstehen, dessen Aufbau einem menschlichen Arm ähnelt. Häufig werden Scara (Selective Compliance Assembly Robot Arm) Roboter auch als horizontale Gelenkarmroboter bezeichnet. Ein Scara-Roboter weist in der Regel vier Achsen und vier Freiheitsgrade auf. Unter einem Delta-Roboter ist indes ein Parallelarmroboter mit Stabkinetik zu verstehen. Ein solcher Roboter weist mindestens drei Arme auf, die über Kreuzgelenken mit einer Basis verbunden sind.According to a further embodiment of the invention, it can be provided that the workpiece positioning unit is designed as a multi-axis robot, Scara robot or delta robot. Multi-axis robots, especially robotic arms (these can comprise one arm link or several arm links) are suitable for the flexible removal and positioning of workpieces. At its end, the arm of a multi-axis robot can have a gripping device. This can be a mechanical gripping device or a magnetically mediated gripping device. A gripping device based on suction cups is also conceivable. During the removal or positioning movement, a multi-axis robot can perform swivel and linear movements. A Scara robot is to be understood as an industrial robot whose structure is similar to a human arm. Scara (Selective Compliance Assembly Robot Arm) robots are often referred to as horizontal articulated arm robots. A Scara robot usually has four axes and four degrees of freedom. A delta robot, however, is to be understood as a parallel-arm robot with rod kinetics. Such a robot has at least three arms which are connected to a base via universal joints.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung in die Laserbearbeitungsvorrichtung integriert oder an dieser angeordnet ist. Eine solche Ausgestaltung führt dazu, dass ein über die Messvorrichtung zugänglicher Messbereich (dieses kann beispielsweise als „Field of View“ bezeichnet werden) mit dem Bearbeitungsbereich der Laserbearbeitungsvorrichtung zusammenfällt bzw. in unmittelbarer Nähe zu diesem angeordnet ist. Dies verringert den Aufwand zur Ausrichtung des Messbereichs in Bezug zum Bearbeitungsbereich. Auch kann der Messbereich dahingehend ausgebildet sein, dass er lediglich einen Teil des Bearbeitungsbereichs erfasst, gleichermaßen ist es möglich die Messvorrichtung derart auszugestalten, dass der Messbereich in seiner Dimensionierung über den Bearbeitungsbereich der Laserbearbeitungsvorrichtung hinausgeht. Vorstehendes kann auch für zumindest eine weitere Messvorrichtung gelten.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the measuring device is integrated into the laser processing device or arranged on it. Such a configuration means that a measuring area accessible via the measuring device (this can for example be referred to as a “field of view”) coincides with the processing area of the laser processing device or is arranged in the immediate vicinity of it. This reduces the effort involved in aligning the measuring area in relation to the machining area. The measuring area can also be designed in such a way that it only covers part of the machining area; it is equally possible to design the measuring device in such a way that the dimensions of the measuring area extend beyond the machining area of the laser machining device. The above can also apply to at least one further measuring device.

Die Integration der Messvorrichtung in die Laserbearbeitungsvorrichtung, bzw. die Anordnung der Messvorrichtung (oder weiterer Messvorrichtungen) an der Laserbearbeitungsvorrichtung, ermöglicht unter anderem die Messung eines oder mehrerer Ist-Merkmale (z.B. optischer oder akustischer Ist-Merkmale) des Werkstücks schon während der Laserbearbeitung, es handelt sich in einem solchen Fall also um eine online-Messung. Die Integration der Messvorrichtung in die Laserbearbeitungsvorrichtung bzw. die Anordnung der Messvorrichtung an der Laserbearbeitungsvorrichtung schließt aber nicht aus, die Messung erst im Anschluss an die Laserbearbeitung auszuführen. Denn die Laserbearbeitung und Messung des optischen oder akustischen Ist-Merkmals können steuerungstechnisch ohne Weiteres auch sequentiell betrieben werden. Die integrierte Ausbildung der Messvorrichtung und Laserbearbeitungsvorrichtung kann - im Gegensatz zu einer separierten Ausbildung - deswegen von Vorteil sein, da keine Entnahme des Werkstücks aus der Laserbearbeitungsvorrichtung samt darauffolgender Neu-Positionierung des Werkstücks in Bezug zur Messvorrichtung erforderlich ist. Damit kann die Präzision bei der Ausrichtung der Festlegung und Einstellung des Messbereichs inhärent erhöht werden. Ferner reduziert eine integrierte Ausbildung den Raumbedarf und die Kosten des Fertigungssystems. Auch ist vorstellbar, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung als solche die Messvorrichtung ausbildet, allerdings sind in diesem Fall zumindest geeignete Detektionselemente oder Messelemente in der Laserbearbeitungsvorrichtung vorzusehen. Beispielsweise können Detektionselemente zur Erfassung der optischen Emission vorgesehen sein (z.B. zur Erfassung eines Plasmaleuchtens oder Röntgenstrahlung).The integration of the measuring device into the laser processing device or the arrangement of the measuring device (or further measuring devices) on the laser processing device enables, among other things, the measurement of one or more actual features (e.g. actual optical or acoustic features) of the workpiece during laser processing, In such a case, it is an online measurement. However, the integration of the measuring device into the laser processing device or the arrangement of the measuring device on the laser processing device does not preclude the measurement from being carried out only after the laser processing. This is because the laser processing and measurement of the actual optical or acoustic feature can easily be operated sequentially in terms of control technology. The integrated design of the measuring device and laser processing device can - in contrast to a separate design - be advantageous because no removal of the workpiece from the laser processing device and subsequent repositioning of the workpiece in relation to the measuring device is required. In this way, the precision in the alignment of the definition and setting of the measuring range can be inherently increased. Furthermore, an integrated training reduces the space requirements and the costs of the manufacturing system. It is also conceivable that the laser processing device as such forms the measuring device, but in this case at least suitable detection elements or measuring elements are to be provided in the laser processing device. For example, detection elements can be provided for detecting the optical emission (e.g. for detecting plasma luminescence or X-rays).

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Transfersystem dazu eingerichtet ist, die Laserbearbeitungsvorrichtung oder die Laserbearbeitungsvorrichtung samt in diese integrierter oder an dieser angeordneter Messvorrichtung, relativ zu dem Werkstück zu positionieren, nämlich derart, dass das Werkstück in einem Bearbeitungsbereich der Laserbearbeitungsvorrichtung angeordnet ist. Dieses Merkmal ist auf die vorangehend beschriebene zweite Ausbildungsvariante des Transfersystems gerichtet. Das Transfersystem ist in diesem Fall dazu eingerichtet, die Laserbearbeitungsvorrichtung bzw. die Laserbearbeitungsvorrichtung samt in diese integrierter oder an dieser angeordneter Messvorrichtung relativ zu einem, vorzugsweise positionsfest angeordneten Werkstück (dieses kann z.B. in einer Werkstückaufnahme angeordnet sein) zu positionieren bzw. zu bewegen. Gleichsam kann aber auch das Werkstück gemäß dieser Variante eine Positionierbewegung erfahren, vorzugsweise in Abstimmung mit einer die Laserbearbeitungsvorrichtung betreffenden Positionierbewegung, wobei getreu dieser Variante die Laserbearbeitungsvorrichtung einen größeren Positionierweg (oder Zustellweg) erfährt als das Werkstück. Die genannte Variante schließt ferner nicht aus, dass das Werkstück (z.B. mit einer Werkstückpositionierungseinheit) initial in einer Werkstückaufnahme positioniert und nach der Laserbearbeitung mit der Laserbearbeitungsvorrichtung respektive Messung mit der Messvorrichtung aus der Werkstückaufnahme entnommen wird. Das Transfersystem kann zur Positionierung der Laserbearbeitungsvorrichtung beispielsweise eine Roboterführung für die Laserbearbeitungsvorrichtung umfassen. Auch eine Positionierung über eine Hydraulikeinrichtung (z.B. eine hydraulische Hebe- und Senkeinrichtung) kann eine vorteilhafte Variante sein.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the transfer system is set up to position the laser processing device or the laser processing device together with the measuring device integrated in it or arranged on it, relative to the workpiece, namely in such a way that the workpiece is in a processing area of the Laser processing device is arranged. This feature is directed to the previously described second embodiment of the transfer system. In this case, the transfer system is set up to position or move the laser processing device or the laser processing device together with the measuring device integrated into it or arranged on it relative to a workpiece, which is preferably arranged in a fixed position (this can e.g. be arranged in a workpiece holder). At the same time, however, according to this variant, the workpiece can also experience a positioning movement, preferably in coordination with a positioning movement relating to the laser processing device, whereby, true to this variant, the laser processing device experiences a larger positioning path (or feed path) than the workpiece. The variant mentioned also does not exclude that the workpiece (e.g. with a workpiece positioning unit) is initially positioned in a workpiece holder and, after laser processing with the laser processing device or measurement with the measuring device, is removed from the workpiece holder. For positioning the laser processing device, the transfer system can for example comprise a robot guide for the laser processing device. Positioning via a hydraulic device (e.g. a hydraulic lifting and lowering device) can also be an advantageous variant.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Transfersystem dazu eingerichtet ist, die Messvorrichtung relativ zu dem Werkstück zu positionieren. Die Messvorrichtung kann also auch losgelöst bzw. autark zur Laserbearbeitungsvorrichtung bewegt bzw. positioniert werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft für eine Ausgestaltung, bei der die Messvorrichtung separat, insbesondere nachgeordnet, zur Laserbearbeitungsvorrichtung angeordnet ist. Die Positionierung kann dabei beispielsweise robotergeführt ausgeführt werden, z.B. über einen Roboterarm oder eine Roboteranordnung, wobei die Roboterführung vorzugsweise eine Bewegung bzw. Positionierung der Messvorrichtung im dreidimensionalen Raum ermöglicht. Auch eine schienen- oder rollengeführte Positionierung, sowie eine hydraulische Positionierung der Messvorrichtung erscheint möglich. Gleiches kann auch für die Laserbearbeitungsvorrichtung oder eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einer in dieser integrierten Messvorrichtung gelten. Ferner können die vorstehend genannten Positionierungsvarianten auch für weitere Messvorrichtungen als Bestandteile des erfindungsgemäßen Fertigungssystems eingesetzt werden. Die Positionierung der Messvorrichtung bzw. Messvorrichtungen kann unmittelbar über die Steuereinheit erfolgen, oder aber über einzelne mit der Steuereinheit in Signalverbindung stehende Sub-Steuereinheiten. Gleiches gilt für die Laserbearbeitungsvorrichtung bzw. eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit integrierter oder an dieser angeordneter Messvorrichtung. Die Steuereinheit steuert das Zusammenwirken der Bestandteile des Transfersystems.According to a further embodiment of the present invention, it can be provided that the transfer system is set up to position the measuring device relative to the workpiece. The measuring device can therefore also be moved or positioned in a detached or self-sufficient manner relative to the laser processing device. This is particularly advantageous for an embodiment in which the measuring device is arranged separately, in particular downstream, from the laser processing device. The positioning can for example be carried out robot-guided, for example via a robot arm or a robot arrangement, the robot guidance preferably enabling a movement or positioning of the measuring device in three-dimensional space. Rail-guided or roller-guided positioning as well as hydraulic positioning of the measuring device appear possible. The same can also apply to the laser processing device or a laser processing device with a measuring device integrated in this. Furthermore, the aforementioned positioning variants can also be used for further measuring devices as components of the manufacturing system according to the invention. The positioning of the measuring device or measuring devices can take place directly via the control unit, or via individual sub-control units which are in signal connection with the control unit. The same applies to the laser processing device or a laser processing device with an integrated measuring device or a measuring device arranged on it. The control unit controls the interaction of the components of the transfer system.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Transfersystem ausgebildet ist als vom Fertigungssystem-Startpunkt bis zum Fertigungssystem-Endpunkt verlaufendes Transportband. Dabei kann das Transportband vollumfänglich als Transportband ausgebildet sein, welches vom Fertigungssystem-Startpunkt bis zum Fertigungssystem-Endpunkt verläuft. Auch können nur Abschnitte des Transfersystems in Form eines Transportbands ausgebildet sein. Unter einem Transportband kann im Sinne der Erfindung nicht lediglich ein zusammenhängendes, sich linear bewegendes Band zu verstehen sein, sondern auch anderweitige Fördereinrichtungen, die ein Werkstück entlang der Fertigungsstrecke über ein sich bewegendes Transportmittel befördern können. Als Transportband kann insbesondere auch eine rollen- oder schienengebundene Fördereinrichtung zu verstehen sein. Das genannte Transportband beziehungsweise die genannte Fördereinrichtung (sei sie rollen- oder schienengebunden), verläuft vorzugsweise durchgängig vom Fertigungssystem-Startpunkt bis zum Fertigungssystem-Endpunkt. Dabei kann das Transportband bzw. die Fördereinrichtung dahingehend ausgebildet sein, dass durch die Laserbearbeitungsvorrichtung und/oder die Messvorrichtung bzw. weitere Messvorrichtungen hindurchgeführt ist. Auch kann das Transportband bzw. die Fördereinrichtung an den genannten Bestandteilen des Transfersystems vorbeigeführt werden. Ein auf einem solchen Transportband oder Fördereinrichtung basierendes Transfersystem lässt sich in relativ einfacher weise montieren und steuern. Ferner eignet es sich ausgezeichnet für einen Dauerbetrieb des Fertigungssystems.According to a further embodiment of the present invention, it can be provided that the transfer system is designed as a conveyor belt running from the production system starting point to the production system end point. The conveyor belt can be designed entirely as a conveyor belt, which runs from the production system starting point to the production system end point. It is also possible for only sections of the transfer system to be designed in the form of a conveyor belt. In the context of the invention, a conveyor belt can be understood to mean not only a coherent, linearly moving belt, but also other conveying devices that can convey a workpiece along the production line via a moving conveying means. A conveyor belt can also be understood to mean, in particular, a roller-bound or rail-bound conveyor device. Said conveyor belt or said conveying device (be it roller-bound or rail-bound) preferably runs continuously from the production system starting point to the production system end point. The conveyor belt or the conveying device can be designed in such a way that it is passed through the laser processing device and / or the measuring device or further measuring devices. The conveyor belt or the conveyor device can also be guided past the named components of the transfer system. A transfer system based on such a conveyor belt or conveyor device can be assembled and controlled in a relatively simple manner. It is also ideally suited for continuous operation of the manufacturing system.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Transfersystem ein Robotersystem umfasst, welches einen oder mehrere Roboter aufweist, insbesondere einen oder mehrere mehrachsige Roboter, SCARA-Roboter oder Delta-Roboter. In diesem Zusammenhang sei ferner erwähnt, dass nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein kann, dass der Laserbearbeitungsvorrichtung und/oder der Messvorrichtung ein Roboter zugeordnet sein kann, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung und/oder die Messvorrichtung unter Einsatz des jeweiligen Roboters relativ zu dem Werkstück positionierbar ist. Es ist also ermöglicht, das Werkstück über einen oder mehrere Roboter in Bezug zu einer oder mehreren Funktionseinheit(en) des Fertigungssystems zu positionieren (dies umfasst sowohl die Entnahme des Werkstücks aus einer ruhenden oder bewegten Position sowie die Neupositionierung des Werkstücks). Ferner ist ermöglicht, Bestandteile des Fertigungssystems (z.B. die Laserbearbeitungsvorrichtung und/oder die Messvorrichtung) relativ zu dem Werkstück robotervermittelt (d.h. unter Einsatz von Robotern) zu positionieren. Das Transfersystem kann jedoch auch eine Kombination aus einem linearen Transportmittel wie dem vorgenannten Transportband oder der Fördereinrichtung und einer auf einem Roboter basierenden Positionierungsvorrichtung umfassen. Gleichsam kann das Transfersystem auch eine Kombination aus einer rotierenden Scheibe als Transportmittel (dieses kann ein darauf positioniertes Werkstück durch Ausführung einer Rotationsbewegung in unterschiedliche Positionen eines Kreisumfangs bewegen) und einer auf einem Roboter basierenden Positionierungsvorrichtung für das Werkstück umfassen.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the transfer system comprises a robot system which has one or more robots, in particular one or more multi-axis robots, SCARA robots or delta robots. In this context, it should also be mentioned that according to a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the laser processing device and / or the measuring device can be assigned a robot, the laser processing device and / or the measuring device using the respective robot relative to the workpiece is positionable. It is therefore possible to position the workpiece using one or more robots in relation to one or more functional unit (s) of the manufacturing system (this includes both the removal of the workpiece from a stationary or moving position and the repositioning of the workpiece). It is also possible to position components of the manufacturing system (e.g. the laser processing device and / or the measuring device) relative to the workpiece in a robot-mediated manner (i.e. using robots). However, the transfer system can also comprise a combination of a linear transport means such as the aforementioned transport belt or the conveyor device and a positioning device based on a robot. At the same time, the transfer system can also comprise a combination of a rotating disk as transport means (this can move a workpiece positioned thereon by executing a rotational movement into different positions of a circumference) and a robot-based positioning device for the workpiece.

Neben der Laserbearbeitungsvorrichtung und/oder der Messvorrichtung können auch weitere Funktionseinheiten des Fertigungssystems mittels einer robotergesteuerten Vorrichtung positioniert oder zugestellt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Werkstück ausgehend von einem Fertigungssystem-Startpunkt über ein Transportband oder eine Fördereinrichtung entlang der Fertigungsstrecke bis zum Fertigungssystem-Endpunkt transportiert wird, dabei an bestimmten Positionen der Fertigungsstrecke jedoch eine Ruhelage des Werkstücks durch Stoppen des Transportbandes verwirklicht wird, sodass eine Zustellung bzw. Positionierung einer Funktionseinheit des Fertigungssystems, z.B. der Laserbearbeitungsvorrichtung und /oder Messvorrichtung erfolgen kann. Gleichermaßen kann ein Werkstück aber auch auf einer rotierenden Scheibe angeordnet werden, welche zu bestimmten Zeitpunkten bzw. Positionen angehalten werden kann, sodass eine gesonderte Zustellung bzw. Positionierung der Laserbearbeitungsvorrichtung und/oder Messvorrichtung erfolgen kann. Auch kann das Werkstück in den genannten Ruhestellungen des Transportbandes, der Fördereinrichtung oder der rotierenden Scheibe von einem Roboter(arm) ergriffen und an einer gewünschten Stelle positioniert werden.In addition to the laser processing device and / or the measuring device, further functional units of the manufacturing system can also be positioned or delivered by means of a robot-controlled device. For example, it can be provided that a workpiece is transported starting from a production system starting point via a conveyor belt or a conveyor along the production line to the production system end point, but at certain positions on the production line a rest position of the workpiece by stopping the transport belt is realized so that a delivery or positioning of a functional unit of the manufacturing system, for example the laser processing device and / or measuring device, can take place. In the same way, however, a workpiece can also be arranged on a rotating disk, which can be stopped at certain times or positions so that the laser processing device and / or measuring device can be delivered or positioned separately. The workpiece can also be gripped by a robot (arm) in the stated rest positions of the conveyor belt, the conveyor device or the rotating disk and positioned at a desired point.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, das Werkstück an einer Bearbeitungsstelle oder mehreren Bearbeitungsstellen sequentiell oder gleichzeitig zu bearbeiten. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei einem positionsfest zur Laserbearbeitungsvorrichtung angeordneten Werkstück, ein oder mehrere modulierte Laserstrahlen auf eine oder mehrere Bearbeitungsstelle des Werkstücks abgebildet werden. Über die Bewegungseinheit der Laserbearbeitungsvorrichtung (z.B. einen Galvanometerscanner) kann eine Bewegung der modulierten Laserstrahlung (sei es ein einzelner oder eine Mehrzahl von Strahlen) relativ zu dem Werkstück ausgeführt werden, sodass die über die Bewegungseinheit in einem vorgegebenen Scanfeld zugängigen Bearbeitungsstellen adressiert werden können. Dabei können unterschiedliche Bearbeitungsstellen nacheinander oder parallel bearbeitet werden. Letzteres insbesondere in jenem Fall, bei dem eine Mehrzahl von modulierten Laserstrahlen auf das Werkstück gerichtet werden. Weiterhin ist es ermöglicht, eine kombiniert parallele und sequentielle Bearbeitung durchzuführen, beispielsweise indem ein Pattern oder Muster von modulierten Laserstrahlen, bzw. auf das Werkstück gerichteter modulierter Laserstrahlen, parallel mehrere Bearbeitungsstellen bearbeiten, und nach einer erfolgten Bearbeitung der Bearbeitungsstellen gemeinsam auf weitere Bearbeitungsstellen ausgerichtet werden. Die gleichzeitige Bearbeitung von Bearbeitungsstellen führt zu einer erhöhten Bearbeitungs- und damit Prozessgeschwindigkeit des Fertigungssystems.According to a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the laser processing device is set up to process the workpiece sequentially or simultaneously at one processing point or several processing points. This can take place, for example, in that, in the case of a workpiece arranged in a fixed position relative to the laser processing device, one or more modulated laser beams are mapped onto one or more processing points on the workpiece. The movement unit of the laser processing device (e.g. a galvanometer scanner) can be used to move the modulated laser radiation (be it a single beam or a plurality of beams) relative to the workpiece, so that the processing points accessible via the movement unit in a given scan field can be addressed. Different processing points can be processed one after the other or in parallel. The latter is particularly the case in which a plurality of modulated laser beams are directed onto the workpiece. Furthermore, it is possible to carry out a combined parallel and sequential processing, for example by processing a pattern or pattern of modulated laser beams or modulated laser beams directed onto the workpiece in parallel to several processing points, and after the processing points have been processed, they are jointly aligned to other processing points . The simultaneous processing of processing points leads to an increased processing and thus process speed of the manufacturing system.

Eine sequentielle Bearbeitung kann auch dadurch erfolgen, dass ein stationärer modulierter Laserstrahl in einer fixen Position verbleibt, während das Werkstück relativ zu diesem Laserstrahl bewegt wird. Gleiches gilt für eine Mehrzahl von stationären modulierten Laserstrahlen.Sequential processing can also take place in that a stationary, modulated laser beam remains in a fixed position while the workpiece is moved relative to this laser beam. The same applies to a plurality of stationary modulated laser beams.

Weiterhin kann vorgesehen sein, sowohl eine Bewegung des modulierten Laserstrahls bzw. mehrere modulierter Laserstrahlen über die der Laserbearbeitungsvorrichtung zugehörige Bewegungseinheit auszuführen als auch das Werkstück zu bewegen. Dabei kann - je nach Bearbeitungsaufgabe - jener der Bewegungseinheit bzw. dem/der Laserstrahl(en) zugehörige Bearbeitungs- bzw. Bewegungsweg, sowie der dem Werkstück zugrundeliegende Bewegungsweg in einzelne Bewegungspfade einer Gesamtbewegung aufgeteilt werden, wobei die Gesamtbewegung unter Berücksichtigung einer optimierten Bearbeitungsgeschwindigkeit oder anderer Kriterien berechnet werden kann.Furthermore, it can be provided both to carry out a movement of the modulated laser beam or a plurality of modulated laser beams via the movement unit associated with the laser processing device and to move the workpiece. Depending on the processing task, the processing or movement path associated with the movement unit or the laser beam (s), as well as the movement path on which the workpiece is based, can be divided into individual movement paths of an overall movement, with the overall movement taking into account an optimized processing speed or other Criteria can be calculated.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Werkstückpositionierungseinheit dazu eingerichtet ist, einen Batch aus einer Mehrzahl von Werkstücken, insbesondere einen auf einem Werkstückträger angeordnetem Batch aus einer Mehrzahl von Werkstücken, relativ zu der Laserbearbeitungsvorrichtung zu positionieren. Dadurch können die Bearbeitungsgeschwindigkeit bzw. Durchsatzgeschwindigkeit des Fertigungssystems bezüglich der Anzahl der zu bearbeitenden Werkstücken erhöht werden. Denn eine batchweise Positionierung von Werkstücken relativ zu der Laserbearbeitungsvorrichtung vermeidet die Notwendigkeit einer gesonderten Positionierung einzelner Werkstücke. Es wird also eine gleichzeitige Positionierung (zumindest eine Grobpositionierung) einer Mehrzahl von Werkstücken (des Batches) in Bezug auf die Laserbearbeitungsvorrichtung gewährleistet. Dazu kann im Bereich der Laserbearbeitungsvorrichtung beispielsweise eine rotierende Scheibe angeordnet sein, die einen die Mehrzahl von Werkstücken aufnehmenden Werkstückträger rotiert, um somit nach einer Bearbeitung eines bestimmten Werkstücks durch eine ausgeführte Rotation ein anderes Werkstück relativ zur Laserbearbeitungsvorrichtung bzw. einem Bearbeitungsbereich positionieren kann. Auch andere Positioniervorrichtungen können dazu eingesetzt werden (z.B. Roboter, Linearachsen etc.).According to a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the workpiece positioning unit is set up to position a batch of a plurality of workpieces, in particular a batch of a plurality of workpieces arranged on a workpiece carrier, relative to the laser processing device. As a result, the processing speed or throughput speed of the manufacturing system can be increased with regard to the number of workpieces to be processed. This is because the batchwise positioning of workpieces relative to the laser processing device avoids the need for separate positioning of individual workpieces. Simultaneous positioning (at least a rough positioning) of a plurality of workpieces (of the batch) in relation to the laser processing device is therefore ensured. For this purpose, a rotating disk can be arranged in the area of the laser processing device, for example, which rotates a workpiece carrier that accommodates the plurality of workpieces in order to position another workpiece relative to the laser processing device or a processing area after a certain workpiece has been processed by means of a rotation. Other positioning devices can also be used (e.g. robots, linear axes, etc.).

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgehen sein kann, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, den Batch aus der Mehrzahl von Werkstücken sequentiell oder gleichzeitig zu bearbeiten. Dies meint, dass die dem Batch zugehörigen Werkstücke nach der Positionierung relativ zur Laserbearbeitungsvorrichtung entweder nacheinander in einem bestimmten Bearbeitungsbereich positioniert werden (z.B. durch Rotation oder eine andere entsprechende Positionierung) oder dass eine Mehrzahl von modulierten Laserstrahlen gleichzeitig auf mehrere oder sämtliche dem Batch zugehörige Werkstücke gelenkt werden. Mit einer batchweisen Bearbeitung können die Bearbeitungsgeschwindigkeit sowie der Durchsatz des Fertigungssystems deutlich erhöht werden.In this context, it should be mentioned that, according to a further advantageous embodiment of the invention, the procedure can be that the laser processing device is set up to process the batch of the plurality of workpieces sequentially or simultaneously. This means that the workpieces belonging to the batch, after being positioned relative to the laser processing device, are either positioned one after the other in a specific processing area (e.g. by rotation or another corresponding positioning) or that a plurality of modulated laser beams are simultaneously directed onto several or all of the workpieces belonging to the batch become. With batch processing, the processing speed and the throughput of the manufacturing system can be increased significantly.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dem Fertigungssystem eine weitere Messvorrichtung zugeordnet ist, die bezogen auf die Fertigungstrecke vorzugsweise nachgeordnet zu der Laserbearbeitungsvorrichtung angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist dabei eine Anordnung, bei der die weitere Messvorrichtung nachgeordnet zu der ohnehin dem Fertigungssystem zugehörigen Messvorrichtung angeordnet ist. Auch kann vorgesehen sein, die weitere Messvorrichtung nebst der ohnehin vorgesehenen Messvorrichtung in die Laserbearbeitungsvorrichtung zu integrieren. Die zumindest eine weitere Messvorrichtung (es kann auch eine Mehrzahl von weiteren Messvorrichtungen vorgesehen sein) kann vorzugsweise stationär angeordnet sein. Unter einer stationären Anordnung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die zumindest eine weitere Messvorrichtung in Bezug auf die Gesamtlänge der Fertigungstrecke im Wesentlichen stationär angeordnet ist (d.h. im Vergleich zur Bewegung des Werkstücks entlang der Fertigungsstrecke), was nicht ausschließt, dass eine gewisse Positionierung oder Justierung der Messvorrichtung erfolgen kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that a further measuring device is assigned to the production system, which is preferably arranged downstream of the laser processing device in relation to the production line. An arrangement is particularly preferred in which the further measuring device is arranged downstream of the measuring device which is already associated with the production system. It can also be provided that the further measuring device is integrated into the laser processing device in addition to the measuring device that is provided anyway. The at least one further measuring device (a plurality of further measuring devices can also be provided) can preferably be arranged in a stationary manner. In this context, a stationary arrangement is to be understood as meaning that the at least one further measuring device is arranged essentially stationary in relation to the total length of the production line (ie compared to the movement of the workpiece along the production line), which does not preclude a certain positioning or adjustment of the measuring device can take place.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der zumindest einen weiteren Messvorrichtung ein Roboter zugeordnet ist, wobei die zumindest eine weitere Messvorrichtung unter Einsatz des jeweiligen Roboters relativ zu dem Werkstück positionierbar ist. Bei den jeweiligen Robotern kann es sich beispielsweise um einen dreidimensional im Raum bewegbaren Roboter (z.B. in Form eines oder mehrerer Roboterarme) handeln. Mit solchen Roboterarmen ist eine flexible Positionierung der zumindest einer weiteren Messvorrichtung ermöglicht. Auch die weiteren im Rahmen der Erfindung genannten Robotervarianten können zur Positionierung der zumindest einen weiteren Messvorrichtung eingesetzt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the at least one further measuring device is assigned a robot, wherein the at least one further measuring device can be positioned relative to the workpiece using the respective robot. The respective robots can be, for example, a three-dimensionally movable robot (e.g. in the form of one or more robot arms). With such robot arms, flexible positioning of the at least one further measuring device is made possible. The other robot variants mentioned in the context of the invention can also be used for positioning the at least one further measuring device.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine weitere Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Messung des Ist-Merkmals oder eines weiteren Ist-Merkmals unter einem von der ersten Messvorrichtung abweichenden Messkriterium, einem abweichenden Messprinzip, einer abweichenden Präzision oder einem abweichenden Messumfang auszuführen. Entsprechend kann mittels der weiteren Messvorrichtung eine im Vergleich zur ersten Messvorrichtung unterschiedliche bzw. abweichende Messung durchgeführt werden. Beispielsweise kann in einem jenen Fall, bei dem (von der Auswerteeinheit) festgestellt wird, dass ein mit der Messvorrichtung gemessenes Ist-Merkmal von einem vorgegebenen Soll-Merkmal über ein bestimmtes Maß hinausgeht bzw. auf Basis der vorgenommenen Bewertung, kann beispielsweise veranlasst werden, dass eine erneute Messung unter Berücksichtigung eines abweichenden Messkriteriums, eines abweichenden Messprinzips, einer abweichenden Präzision oder eines abweichenden Messumfangs (z.B. einer erhöhten Anzahl von Messscans) ausgeführt wird, um die Resultate der Messung mit der ersten Messvorrichtung zu kontrollieren oder auf Basis der Resultate einer Vergleichsmessung bewerten zu können .According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the at least one further measuring device is set up to measure the actual feature or a further actual feature under a measuring criterion that deviates from the first measuring device, a different measuring principle, a different precision or to carry out a different measurement scope. Correspondingly, a measurement that differs or differs from that of the first measuring device can be carried out by means of the further measuring device. For example, in a case in which it is determined (by the evaluation unit) that an actual feature measured with the measuring device goes beyond a certain level from a specified target feature or on the basis of the evaluation carried out, it can be arranged, for example, that a new measurement is carried out taking into account a different measurement criterion, a different measurement principle, a different precision or a different measurement scope (e.g. an increased number of measurement scans) in order to check the results of the measurement with the first measuring device or on the basis of the results of a comparative measurement to be able to evaluate.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung eine optische oder eine akustische Messvorrichtung ist. Weiterhin kommen jegliche weiteren Typen von Messvorrichtungen in Betracht, die eine Analyse der mit der Laserbearbeitungsvorrichtung bearbeiteten Stellen des Werkstücks ermöglichen, insbesondere eine Oberflächenuntersuchung des Werkstücks. Optische bzw. akustische Messungen sind von Vorteil, da sie kontaktlos ausgeführt werden können, was beispielsweise bei einer Untersuchung von Werkstücken von Vorteil sein kann, die sich im Wege der Laserbearbeitung aufgeheizt haben. Eine akustische Messung kann erfolgen, indem akustische Pulse in Richtung des Werkstücks ausgesendet werden und jene von dem Werkstück reflektierten oder gestreuten akustischen Signalen detektiert und ausgewertet werden. Dabei können beispielsweise Echo-Auswertetechniken zum Einsatz kommen. Mit optischen und akustischen Messvorrichtungen können Untersuchungsbereiche flexibel festgelegt und bei Bedarf angepasst werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the measuring device and / or the at least one further measuring device is an optical or an acoustic measuring device. Furthermore, any other types of measuring devices that enable an analysis of the locations of the workpiece machined with the laser machining device, in particular a surface examination of the workpiece, come into consideration. Optical or acoustic measurements are advantageous because they can be carried out without contact, which can be advantageous, for example, when examining workpieces that have heated up during laser processing. An acoustic measurement can take place in that acoustic pulses are emitted in the direction of the workpiece and those acoustic signals reflected or scattered by the workpiece are detected and evaluated. For example, echo evaluation techniques can be used here. With optical and acoustic measuring devices, examination areas can be defined flexibly and adjusted if necessary.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung ein Kamerasystem mit einer oder mehreren Kameras, beispielsweise 3D-Kamera(s), umfasst. Der Einsatz von Kamerasystemen kann deshalb von Vorteil sein, da damit beliebige Bildausschnitte bzw. Beobachtungsstellen des Werkstücks flexibel selektiert und untersucht werden können. Somit können unterschiedliche Bearbeitungsbereiche flexibel als Untersuchungsbereich festgelegt werden, zudem lässt sich der Untersuchungsbereich in seiner Größe und Position flexibel einstellen. Auch das gesamte bearbeitete oder im Bearbeitungsprozess befindliche Werkstück kann mittels eines Kamerasystems bzw. einer oder mehreren Kamera(s), beispielsweise einer oder mehrerer 3D-Kamera(s), erfasst werden. Bei einer 3D-Kamera handelt es sich um eine Kamera, die eine bildliche Darstellung einer räumlichen Situation, beispielsweise einer Oberflächentopographie, erlaubt. Auf Basis der mit einer solchen 3D-Kamera erzeugten Daten, Bilder oder Aufnahmen lassen sich auch bestimmte Strukturen einer Oberfläche vermessen. Eine dreidimensionale Abbildung des Werkstücks lässt sich u.a. mit Stereokameras, einem Triangulationssystem, TOF (Time of Flight) Kameras, einem interferometrischen System oder Lichtfeldkameras aufnehmen. Auch eine Kombination der vorgenannten Einheiten ist möglich. Möglich ist in diesem Zusammenhang, dass einzelne Kameras des Kamerasystems auf bestimmte Ausschnitte des bearbeiteten Werkstücks gerichtet werden, wobei die Ausschnitte überlappen können. Auch ist es ermöglicht, dass eine einzelne Kamera das gesamte Werkstück optisch erfasst. Wie erwähnt, ist unter einer akustischen Messung eine Messung zu verstehen, bei welcher ein akustisches Ausgangssignal, z.B. ein akustischer Puls, in Richtung des Werkstücks ausgesendet wird, und ein reflektierter bzw. zurückgestrahlter akustischer Puls bzw. ein akustisches Signal empfangen wird. Auch hier kann das gesamte Werkstück bzw. bestimmte Bereiche des Werkstücks zur Untersuchung ausgewählt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the measuring device and / or the at least one further measuring device comprises a camera system with one or more cameras, for example 3D camera (s). The use of camera systems can therefore be advantageous because any image sections or observation points of the workpiece can be flexibly selected and examined. In this way, different processing areas can be flexibly defined as the examination area, and the size and position of the examination area can be flexibly adjusted. The entire workpiece being machined or in the machining process can also be recorded by means of a camera system or one or more camera (s), for example one or more 3D camera (s). A 3-D camera is a camera that allows a pictorial representation of a spatial situation, for example a surface topography. On the basis of the data, images or recordings generated with such a 3D camera, certain structures of a surface can also be measured. A three-dimensional image of the workpiece can be made with stereo cameras, a triangulation system, TOF (Time of Flight) cameras and an interferometric system or record light field cameras. A combination of the aforementioned units is also possible. In this context, it is possible for individual cameras of the camera system to be aimed at specific sections of the machined workpiece, it being possible for the sections to overlap. It is also possible for a single camera to optically capture the entire workpiece. As mentioned, an acoustic measurement is to be understood as a measurement in which an acoustic output signal, for example an acoustic pulse, is emitted in the direction of the workpiece, and a reflected or re-radiated acoustic pulse or an acoustic signal is received. Here, too, the entire workpiece or certain areas of the workpiece can be selected for examination.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung ein mit dem Kamerasystem zusammenwirkendes Beleuchtungssystem aus einem oder mehreren Beleuchtungselementen umfasst. Dabei kann beispielweise einer jeden Kamera ein Beleuchtungselement zugeordnet sein, weiterhin können einer jeden Kamera mehrere Beleuchtungselemente zugeordnet sein. Auch kann ein Gesamtbeleuchtungssystem in Bezug auf eine oder mehrere Kameras vorgesehen sein. Das Beleuchtungssystem ist unabhängig von dem Kamerasystem steuerbar, sodass nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in Abhängigkeit der Lichtverhältnisse eine angepasste Beleuchtung eingestellt werden kann. Bei jenen dem Beleuchtungssystem zugeordneten Beleuchtungselemente kann es sich grundsätzlich um jedwede zur Beleuchtung geeigneten Lichtquellen handeln. Beispielsweise kann es sich bei einer solchen Lichtquelle um eine Halogenlampe, eine Leuchtstofflichtquelle, eine auf einer Gasentladung basierende Lichtquelle, eine LED, oder eine Blitzlichtquelle handeln.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the measuring device and / or the at least one further measuring device comprises a lighting system that interacts with the camera system and consists of one or more lighting elements. For example, one lighting element can be assigned to each camera, and multiple lighting elements can also be assigned to each camera. An overall lighting system can also be provided in relation to one or more cameras. The lighting system can be controlled independently of the camera system, so that, according to an advantageous embodiment of the invention, adapted lighting can be set as a function of the lighting conditions. Those lighting elements assigned to the lighting system can in principle be any light sources suitable for lighting. For example, such a light source can be a halogen lamp, a fluorescent light source, a light source based on a gas discharge, an LED, or a flash light source.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung zumindest einen Laserkonfokal-Sensor umfasst. Bei einem Laserkonfokal-Sensor kann es sich um einen nach Art eines konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop ausgebildeten Sensor handeln. Bei einem solchen Sensor handelt es sich um einen konfokalen Punktsensor, bei dem die Abtastung in der Schärfeebene mit beweglichen Ablenkspiegeln erfolgt. Der Messpunkt kann damit relativ schnell über das Objekt geführt werden. Die Abtastung in Richtung der optischen Achse erfolgt typischerweise durch Verschieben des Objektivs oder des Objektes (hier des Werkstücks). Das gezielte Führen eines konfokalen Beobachtungspunktes über das Werkstück erlaubt eine flexible Anpassung der Abtastdichte an die tatsächliche optische Auflösung.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the measuring device and / or the at least one further measuring device comprises at least one laser confocal sensor. A laser confocal sensor can be a sensor designed in the manner of a confocal laser scanning microscope. Such a sensor is a confocal point sensor in which the scanning takes place in the focal plane with movable deflecting mirrors. The measuring point can thus be moved relatively quickly over the object. The scanning in the direction of the optical axis is typically done by moving the lens or the object (here the workpiece). The targeted guidance of a confocal observation point over the workpiece allows flexible adaptation of the scanning density to the actual optical resolution.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung zumindest ein Weißlicht-Interferometer oder eine Photodiode umfasst. Bei einem Weißlicht-Interferometer handelt es sich um eine optische Messvorrichtung, mittels der eine berührungslose optische Messung verwirklicht wird, welche die Interferenz von breitbandigem Licht (Weißlicht) ausnutzt und somit 3D-Profilmessungen von Oberflächen erlaubt. Eine Photodiode ist eine Halbleiter-Diode, die Licht im sichtbaren, IR- oder UV-Bereich, oder bei Verwendung von Szintillatoren auch Röntgenstrahlen - an eine, p-n Übergang oder pin-Übergang durch den inneren Photoeffekt in einen elektrischen Strom umwandelt oder - je nach Beschaltung - diesem einen beleuchtungsabhängigen Widerstand bietet. Sie wird unter anderem verwendet, um Licht in eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom umzusetzen oder um mit Licht übertragene Informationen zu empfangen.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the measuring device and / or the at least one further measuring device comprises at least one white light interferometer or a photodiode. A white light interferometer is an optical measuring device by means of which a non-contact optical measurement is realized, which uses the interference of broadband light (white light) and thus allows 3D profile measurements of surfaces. A photodiode is a semiconductor diode that converts light in the visible, IR or UV range, or, if scintillators are used, also X-rays - to a pn junction or pin junction through the internal photo effect into an electrical current or - depending on Wiring - this offers a lighting-dependent resistance. It is used, among other things, to convert light into an electrical voltage or an electrical current or to receive information transmitted by light.

Nach einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung einen Sensor zur Erfassung von Röntgenstrahlung umfasst. Dabei kann es sich - wie erwähnt - beispielsweise um eine Photodiode handeln. Jedoch können auch andersartige Messvorrichtungen zur Erfassung von Röntgenstrahlung verwendet werden.According to a likewise advantageous embodiment, it can be provided that the measuring device and / or the at least one further measuring device comprises a sensor for detecting X-rays. As mentioned, this can be a photodiode, for example. However, other types of measuring devices can also be used to detect X-rays.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung zur Online-Prozesskontrolle, insbesondere während der Laserbearbeitung ausgebildet ist. Erfindungsgemäß kann diesbezüglich vorgesehen sein, dass bereits während einer laufenden Laserbearbeitung eine Erfassung und Untersuchung der bearbeiteten Stellen des Werkstücks ausgeführt wird. Dadurch wird schon während des Bearbeitungsprozesses ein Feedback in Bezug auf die Bearbeitungsqualität ermöglicht. Auch lassen sich bereits während der Bearbeitung auf Basis der ermittelten Ergebnisse Rückschlüsse auf die Funktionsweise bestimmter dem Fertigungssystem zugehöriger Bestandteile oder Funktionseinheiten treffen und gegebenenfalls Korrekturen vornehmen.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the measuring device and / or the at least one further measuring device is designed for online process control, in particular during laser processing. According to the invention, it can be provided in this regard that a detection and examination of the machined locations of the workpiece is carried out even while the laser machining is in progress. This enables feedback regarding the machining quality during the machining process. Even during processing, based on the determined results, conclusions can be drawn about the functioning of certain components or functional units belonging to the production system and, if necessary, corrections can be made.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung dazu eingerichtet ist/sind, das Ist-Merkmal, insbesondere das optische Ist-Merkmal, in Bezug auf das gesamte bearbeitete Werkstück, einen oder mehrere Abschnitt(e) des bearbeiteten Werkstücks, eine oder mehrere Linien des bearbeiteten Werkstücks und/oder pixelweise zu messen. In vielen Fällen ist nicht die gesamte Erfassung des Werkstücks erforderlich, sondern es ist ausreichend, lediglich einzelne Stellen mit der Messvorrichtung und/oder weiteren Messvorrichtung zu untersuchen. Auch kann es der Fall sein, dass das Werkstück nicht an sämtlichen Stellen bzw. an homogen verteilten Stellen bearbeitet wird, sondern lediglich einzelne Stellen oder Positionen des Werkstücks im Wege der Laserbearbeitung bearbeitet werden, sodass nur eine abschnittsweise, pixelweise oder bereichsweise Untersuchung des Werkstücks mit der Messvorrichtung und/oder der weiteren Messvorrichtung erforderlich ist. Bei einer abschnittsweisen Messung können die Abschnitte unterschiedliche Geometrien aufweisen, beispielsweise eine polygonal eingeschlossene Fläche, eine Kreisfläche etc. Bei einer linienweisen Messung kann es sich um ein zeilenweises Abrastern der Werkstückoberfläche handeln, wobei die Zeilen parallel oder senkrecht zueinander angeordnet sein können. Auch können ausgewählte Linien, auch diagonal oder in unterschiedlichen Winkeln zueinander verlaufende Linien gemessen werden. Auch eine streifenförmige Messung kann im Sinne der Erfindung als linienhafte Messung verstanden werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the measuring device and / or the at least one further measuring device is / are set up to include the actual feature, in particular the optical actual feature, in relation to the entire machined workpiece, one or more to measure several section (s) of the machined workpiece, one or more lines of the machined workpiece and / or pixel by pixel. In many cases, it is not necessary to cover the entire workpiece; it is sufficient to to examine only individual points with the measuring device and / or further measuring device. It can also be the case that the workpiece is not processed at all points or at homogeneously distributed points, but only individual points or positions of the workpiece are processed by laser processing, so that only a section, pixel or area examination of the workpiece is included the measuring device and / or the further measuring device is required. In the case of a section-by-section measurement, the sections can have different geometries, for example a polygonally enclosed area, a circular area, etc. A line-by-line measurement can involve scanning the workpiece surface line by line, with the lines being arranged parallel or perpendicular to one another. Selected lines, including lines running diagonally or at different angles to one another, can also be measured. A strip-shaped measurement can also be understood as a linear measurement in the context of the invention.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung dazu eingerichtet sind, die Topografie und/oder den Profilschnitt und/oder die laterale Größenausdehnung als optisches Ist-Merkmal zu messen. Topografische Informationen beziehen sich in der Regel auf Oberflächenmerkmale des Werkstücks, gleichsam können in dieser Hinsicht mit topografischen Merkmalen auch morphologische oder topologische Merkmale gemeint sein. Eine Laserbearbeitung wirkt sich in vielen Fällen auf die Oberflächenstruktur, also die Topografie, eines Werkstücks aus, sodass eine Erfassung der Topografie ein wesentliches Kriterium bzw. Messkriterium bei der Performance-Untersuchung einer Laserbearbeitung darstellt. Gleiches gilt im Wesentlichen auch für Parameter wie den Profilschnitt. Aus den topografischen oder Profilschnittdaten weitere Ist-Merkmale extrahiert werden, beispielsweise Höhen- oder Tiefenwerte, die Längen- und Breitenausdehnung von bearbeiteten Stellen etc. Die Größenausdehnung bzw. laterale Größenausdehnung des gesamten Werkstücks kann als Referenzwert dienen.According to a further embodiment of the invention, it can be provided that the measuring device and / or the at least one further measuring device are set up to measure the topography and / or the profile section and / or the lateral dimension as an actual optical feature. Topographic information generally relates to surface features of the workpiece; in this respect, topographic features can also mean morphological or topological features. In many cases, laser processing has an effect on the surface structure, i.e. the topography, of a workpiece, so that recording the topography is an essential criterion or measurement criterion in the performance analysis of laser processing. The same essentially applies to parameters such as the profile section. Further actual features are extracted from the topographical or profile section data, for example height or depth values, the length and width of machined areas, etc. The size or lateral size of the entire workpiece can serve as a reference value.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Transfersystem eine zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung und der vorzugsweise stationären Messvorrichtung angeordnete erste Transportweiche umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück der Messvorrichtung zuzuführen oder das Werkstück an dieser vorbeizuleiten. Ein Vorbeileiten an der Messvorrichtung kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn lediglich stichprobenartig Werkstücke mit der Messvorrichtung untersucht werden sollen. Dies kann über die Steuereinheit koordiniert und als Stellbefehl an die erste Transportweiche weitergegeben werden. Die erste Transportweiche kann in die Fertigungsstrecke integriert sein, beispielsweise in Form einer Gabelung, an welcher sich ein Transportband oder eine Fördervorrichtung in zwei getrennte Wege aufspaltet, wobei einer dieser Wege an der Messvorrichtung vorbeiführt und der andere der Wege zur Messvorrichtung hinleitet. Die Transportweiche kann eine Schließklappe umfassen, die den Transport des Werkstücks entlang nur einem der vorgenannten Wege erlaubt. Alternativ kann die Transportweiche als Roboter-Greifarm ausgebildet sein, der das Werkstück aus der Laserbearbeitungsvorrichtung bzw. einer dort vorgesehenen Werkstückaufnahme entnimmt und entweder relativ zur Messvorrichtung oder an einer nachgeordnet zur Messvorrichtung vorgesehenen Stelle positioniert.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the transfer system comprises a first transport switch arranged between the laser processing device and the preferably stationary measuring device, which is set up to feed the workpiece to the measuring device or to guide the workpiece past it. A passing by the measuring device can in particular be provided if only random samples are to be examined with the measuring device. This can be coordinated via the control unit and passed on to the first transport switch as an actuating command. The first transport switch can be integrated into the production line, for example in the form of a fork at which a conveyor belt or a conveyor device splits into two separate paths, one of these paths leading past the measuring device and the other leading to the measuring device. The transport switch can comprise a closing flap which allows the workpiece to be transported along only one of the aforementioned paths. Alternatively, the transport switch can be designed as a robot gripper arm that removes the workpiece from the laser processing device or a workpiece holder provided there and positions it either relative to the measuring device or at a location provided downstream of the measuring device.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Transfersystem eine der vorzugsweise stationären Messvorrichtung in Bezug auf die Fertigungsstrecke nachgeordnete zweite Transportweiche umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück der Messvorrichtung erneut zuzuführen, und/oder einer der Messvorrichtung in Bezug auf die Fertigungstrecke nachgeordneten weiteren Messvorrichtung zuzuführen, und/oder entlang der Fertigungsstrecke in Richtung des Fertigungssystem-Endpunktes weiterzuleiten, und/oder das Werkstück aus dem Transfersystem zu schleusen.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the transfer system comprises a second transport switch, which is arranged downstream of the preferably stationary measuring device in relation to the production line and which is set up to feed the workpiece to the measuring device again, and / or to one of the measuring device in relation to to feed further measuring devices downstream of the production line, and / or to forward it along the production line in the direction of the production system end point, and / or to channel the workpiece out of the transfer system.

Eine erneute Zuführung des bearbeiteten und gemessenen Werkstücks in die Messvorrichtung kann von Vorteil sein, wenn zu erwarten ist, dass bei der Messung messvorrichtungsbasierte Fehler aufgetreten sind, die somit eine neue Messung erforderlich machen. Gleichsam kann eine wiederholte Messung die Messgenauigkeit erhöhen bzw. die derartigen Messungen zugrunde liegende Fehleranfälligkeit verringern. Im Falle einer Feststellung, dass die mit der Messvorrichtung erfassten Ist-Merkmale den Erwartungen (beispielsweise auf Basis des erwähnten Bewertungsschemas) entsprechen, kann vorgesehen sein, dass das bearbeitete und gemessene Werkstück in Richtung des Fertigungssystem- Endpunktes weitergeleitet wird, beispielsweise zur weiteren Verarbeitung. Auch kann vorgesehen sein, das Werkstück aus dem Transfersystem zu schleusen, beispielsweise in einem jenen Fall, dass die ermittelten Ist-Merkmale nicht den Erwartungen entsprechen bzw. auf eine unzureichende Bearbeitungsqualität hindeuten. Auch die zweite Transportweiche kann in Form einer Gabelung, insbesondere einer Kreuzung ausgebildet sein, wobei in Bezug auf einen zwischen der Messvorrichtung und dem Fertigungssystem-Endpunkt verlaufenden Haupt-Transportpfad ein Kreuzungspfad mit einem Rückführungspfad zur Rückführung des Werkstücks in die Messvorrichtung vorgesehen ist. Ein weiterer Kreuzungspfad ist mit einem Ausschleuse-Pfad zum Ausschleusen des Werkstücks aus dem Transfersystem verbunden. Auch die zweite Transportweiche kann durch einen Roboter, insbesondere einen Greifarm eines Roboters, bereitgestellt werden.A renewed feeding of the processed and measured workpiece into the measuring device can be advantageous if it is to be expected that measuring device-based errors have occurred during the measurement, which thus make a new measurement necessary. At the same time, a repeated measurement can increase the measurement accuracy or reduce the susceptibility to errors on which such measurements are based. If it is established that the actual features recorded with the measuring device correspond to expectations (for example on the basis of the evaluation scheme mentioned), it can be provided that the processed and measured workpiece is forwarded in the direction of the manufacturing system end point, for example for further processing. Provision can also be made to channel the workpiece out of the transfer system, for example in the event that the actual features determined do not correspond to expectations or indicate inadequate processing quality. The second transport switch can also be designed in the form of a fork, in particular an intersection, with a crossing path with a return path for returning the workpiece to the measuring device being provided in relation to a main transport path running between the measuring device and the manufacturing system end point. Another crossing path is connected to a discharge path for discharging the workpiece from the transfer system. The second transport switch can also be provided by a robot, in particular a gripping arm of a robot.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, den Abgleich des Ist-Merkmals mit dem Soll-Merkmal unter Zugriff auf eine Datenbank auszuführen, wobei die Datenbank Metadaten, Referenzdaten oder komprimierte Daten des Soll-Merkmals umfasst. Die Datenbank kann dabei unmittelbar in die Auswerteeinheit, beispielsweise in Form einer Speichereinheit, integriert sein. Ohne Weiteres kann die Datenbank auch Cloud-basiert vorliegen. In diesem Fall muss jedoch eine Signalverbindung zur Auswerteeinheit bereitgestellt sein, beispielsweise über eine kabellose oder kabelgebundene Anbindung der Auswerteeinheit an einen mit dem Internet verbindbaren Server oder Rechner. Auch kann die Auswerteeinheit eine kabellose oder kabelgebundene Anbindung an das Internet aufweisen, die einen Zugriff auf die genannten Cloud-basierte Datenbank ermöglicht. Auch eine Anordnung der Datenbank auf einem externen Server ist möglich, solange ein ausreichender Datenaustausch mit der Auswerteeinheit gewährleistet ist. Die auf der Datenbank abgelegten Daten, die zum Abgleich zwischen Ist- und Soll-Merkmal herangezogen werden, können auf Erfahrungswerten, Referenzmessungen oder Ähnlichem beruhen. Unter Metadaten sind strukturierte Daten zu verstehen, die Informationen über Merkmale anderer Daten enthalten.According to a further embodiment of the invention it can be provided that the evaluation unit is set up to carry out the comparison of the actual feature with the target feature with access to a database, the database comprising metadata, reference data or compressed data of the target feature. The database can be integrated directly into the evaluation unit, for example in the form of a memory unit. The database can easily be based on the cloud. In this case, however, a signal connection to the evaluation unit must be provided, for example via a wireless or wired connection of the evaluation unit to a server or computer that can be connected to the Internet. The evaluation unit can also have a wireless or wired connection to the Internet, which enables access to the aforementioned cloud-based database. It is also possible to arrange the database on an external server, as long as sufficient data exchange with the evaluation unit is guaranteed. The data stored in the database, which are used to compare the actual and target characteristics, can be based on empirical values, reference measurements or the like. Metadata is structured data that contains information about characteristics of other data.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die Bewertung basierend auf einem hierarchischen Bewertungsschema vorzunehmen, wobei das Bewertungsschema eine Warngrenze, eine oberhalb der Warngrenze liegende Eingriffsgrenze und eine oberhalb der Eingriffsgrenze liegende Toleranzgrenze bezüglich der Merkmalsabweichung umfasst. Im Falle einer zwischen Warngrenze und Eingriffsgrenze liegenden Merkmalsabweichung kann die Steuereinheit veranlassen, dass ein auf die Messvorrichtung bezogenes Prozessmerkmal angepasst als fertigungssystembezogenes Prozessmerkmal wird. Beispielsweise kann in Folge einer solchen Abweichung ein Messparameter (z.B. die Auflösung, die Ausrichtung, die Scanzahl etc) der Messvorrichtung angepasst werden. Gleichermaßen kann bei einer zwischen Eingriffsgrenze und Toleranzgrenze liegenden Merkmalsabweichung von der Steuereinheit die Anpassung eines fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals veranlasst werden, beispielsweise können Bearbeitungsparameter der Laserbearbeitungsvorrichtung angepasst werden. Weiterhin kann bei einer über die Toleranzgrenze hinausgehenden Merkmalsabweichung eine werkstückbezogene Prozessfolge veranlasst werden, beispielsweise die Anordnung einer Wiederholungs- oder Alternativmessung (mit einer weiteren Messvorrichtung) oder gar einem Ausschleusen aus dem Fertigungssystem. Die Warngrenze, Eingriffsgrenze bzw. auch die Toleranzgrenze können extern vorgegeben werden. Auch ist vorstellbar, dass die Warngrenze, Eingriffsgrenze und/oder Toleranzgrenze periodisch oder aperiodisch aktualisiert bzw. an sich verändernde Systemmerkmale angepasst werden. Dies kann ohne Weiteres automatisiert erfolgen.According to a further embodiment of the invention, it can be provided that the evaluation unit is set up to carry out the evaluation based on a hierarchical evaluation scheme, the evaluation scheme comprising a warning limit, an action limit above the warning limit and a tolerance limit with respect to the feature deviation above the action limit. In the case of a feature deviation lying between the warning limit and the action limit, the control unit can cause a process feature relating to the measuring device to be adapted as a process feature relating to the production system. For example, as a result of such a deviation, a measurement parameter (e.g. the resolution, the alignment, the number of scans, etc.) of the measurement device can be adapted. Likewise, if there is a feature deviation between the action limit and the tolerance limit, the control unit can initiate the adaptation of a manufacturing system-related process feature, for example machining parameters of the laser machining device can be adapted. Furthermore, if a feature deviation exceeds the tolerance limit, a workpiece-related process sequence can be initiated, for example the arrangement of a repeated or alternative measurement (with a further measuring device) or even a discharge from the production system. The warning limit, action limit or the tolerance limit can be specified externally. It is also conceivable that the warning limit, action limit and / or tolerance limit are updated periodically or aperiodically or adapted to changing system features. This can easily be done automatically.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, den Abgleich und/oder die Bewertung unter Einsatz eines Algorithmus, insbesondere eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus, auszuführen. Entsprechend ist eine automatisierte Analyse betreffend den Abgleich und/oder die Bewertung ermöglicht. Der Einsatz von künstlicher Intelligenz ermöglicht in diesem Zusammenhang die dynamische und automatisierte Änderung vorgegebener Soll-Merkmale. Ferner wird dadurch ein (erstmaliges) Erlernen bzw. Herleiten von Soll-Merkmalen ermöglicht (z.B. auf Basis auf bereits vorgegebenen, angepassten oder erlernten anderen Soll-Merkmalen). Auch können auf Basis von künstlicher Intelligenz neue Soll-Merkmale definiert und der Bewertung bzw. dem Abgleich hinzugefügt werden. Dazu können vorhandene Daten oder Datensätze von Soll-Merkmalen auf Zusammenhänge hin geprüft werden. Beim Einsatz von künstlicher Intelligenz entfallen Schritte einer aufwendigen und oft fehlerbehafteten Programmierung bzw. Parametrisierung neuer Zusammenhänge.According to a further embodiment of the invention, it can be provided that the evaluation unit is set up to carry out the comparison and / or the evaluation using an algorithm, in particular an algorithm based on artificial intelligence. Accordingly, an automated analysis relating to the comparison and / or the evaluation is made possible. In this context, the use of artificial intelligence enables dynamic and automated changes to specified target characteristics. In addition, this enables target characteristics to be learned or derived (for the first time) (e.g. on the basis of other target characteristics that have already been specified, adapted or learned). New target characteristics can also be defined on the basis of artificial intelligence and added to the evaluation or comparison. For this purpose, existing data or data sets of target characteristics can be checked for relationships. When using artificial intelligence, there are no steps involved in complex and often error-prone programming or parameterization of new relationships.

Grundsätzlich ist es die Aufgabe der „künstlichen Intelligenz“ aufgenommene Daten (gleich welcher Natur, z.B. die genannten Ist-Merkmalsdaten) miteinander zu korrelieren, Abweichungen von Erwartungswerten (z.B. Soll-Merkmalsdaten) zu identifizieren und gegebenenfalls eigenständig weitere Folgen zu veranlassen. Eine Korrelation der Daten untereinander ist beispielsweise über einen Zeitstempel des bearbeiteten Werkstücks, eine Auftrags- oder Werkstücknummer (diese kann anhand von Bedienereingaben bekannt sein) ermöglicht. Die Zuordnung von Daten zu bestimmten Werkstücken ist insbesondere über ein geeignetes Tracking der Werkstücke durch den fortlaufenden Fertigungs-, Bearbeitungs-, und/oder Messprozess möglich. Dazu können die Werkstücke mit entsprechenden Labeln (diese können zum Beispiel aufgedruckt, gelasert etc. sein) versehen werden, die eine Zuordenbarkeit des Werkstücks erlauben. Besonders vorteilhaft kann eine künstliche Intelligenz trainiert werden, wenn im Rahmen der Einstellung von dem Fertigungssystem zugehörigen Maschinenparametern über gefertigte Gutteile, die (bis) zum Fertigungszeitpunkt vorliegenden Daten - ohne eine spezifische weitergehende Analyse - rückwirkend als „in Ordnung“ bewertet werden können (in Bezug auf das genannte Bewertungsschema also unterhalb der Warngrenze liegen). Die so erfassten Daten können als Referenz, Fingerprint des Fertigungs- bzw. Bearbeitungsprozesses oder als Datenbild zum Vergleich nachfolgend ermittelter Daten verwendet werden, was die Auswertung laufender Datenströme ermöglicht, ein Key-Feature für die Optimierung von Serienbearbeitungsprozessen. Gleichzeitig können über als Schlechtteile definierte Werkstücke (z.B. bei einer oberhalb der Toleranzgrenze liegenden Merkmalsabweichung) im gleichen Verfahren die Daten als „nicht in Ordnung“ klassifiziert werden. Weiterhin können die erwähnten Warngrenzen, Eingriffsgrenzen und/oder Toleranzgrenzen auf dieser Basis trainiert und ggf. angepasst werden.Basically, it is the task of the "artificial intelligence" to correlate recorded data (of whatever nature, e.g. the mentioned actual feature data) with each other, to identify deviations from expected values (e.g. target feature data) and, if necessary, to independently initiate further consequences. A correlation of the data with one another is made possible, for example, via a time stamp of the processed workpiece, an order or workpiece number (this can be known on the basis of operator inputs). The assignment of data to specific workpieces is possible in particular via suitable tracking of the workpieces through the ongoing manufacturing, machining and / or measuring process. For this purpose, the workpieces can be provided with appropriate labels (these can be printed, lasered, etc., for example) that allow the workpiece to be assigned. Artificial intelligence can be trained particularly advantageously if, as part of the setting of the machine parameters associated with the manufacturing system, about manufactured good parts that (up to) the time of manufacture available data - without a specific further analysis - can be retrospectively assessed as "OK" (i.e. below the warning limit in relation to the assessment scheme mentioned). The data recorded in this way can be used as a reference, fingerprint of the manufacturing or machining process or as a data image to compare subsequently determined data, which enables the evaluation of ongoing data streams, a key feature for the optimization of series machining processes. At the same time, workpieces defined as bad parts (eg with a feature deviation above the tolerance limit) can be classified as "not in order" in the same process. Furthermore, the warning limits, intervention limits and / or tolerance limits mentioned can be trained on this basis and, if necessary, adapted.

Grundsätzlich ist es sinnvoll einer künstlichen Intelligenz eine Reihe von Grenzwerten für die Untersuchungsgrößen bzw. Messgrößen (z.B. Ist-Merkmale) vorzugeben, diese aus einer Datenbank zu laden, einen diesbezüglich automatisierten Suchvorgang sowie eine entsprechende Aktualisierung zu veranlassen. Dazu kann vorgesehen sein, dass die bereits erwähnten Grenzen des Bewertungsschemas noch feiner unterteilt werden. Dabei kann die Warngrenze in eine obere und untere Warngrenze aufgeteilt werden, die Eingriffsgrenze entsprechend in eine obere und untere Eingriffsgrenze und die Toleranzgrenze in eine obere und untere Toleranzgrenze. In der Folge lassen sich fertigungssystembezogene Prozessmerkmale anpassen sowie werkstückbezogene Prozessfolgen veranlassen. Beispielsweise seien Meldungen, Anpassungen der (Laser)-Bearbeitungsparameter, Handling-Parameter, Messparameter, Werkstückausschleusungen oder Werkstückfreigaben genannt.Basically, it makes sense to provide an artificial intelligence with a series of limit values for the examination variables or measured variables (e.g. actual characteristics), to load them from a database, to initiate an automated search process in this regard and a corresponding update. For this purpose it can be provided that the already mentioned limits of the evaluation scheme are subdivided even more finely. The warning limit can be divided into an upper and lower warning limit, the action limit accordingly into an upper and lower action limit and the tolerance limit into an upper and lower tolerance limit. As a result, manufacturing system-related process features can be adapted and workpiece-related process sequences can be initiated. For example, messages, adjustments to the (laser) processing parameters, handling parameters, measurement parameters, workpiece ejection or workpiece releases may be mentioned.

Die künstliche Intelligenz basiert im Wesentlichen auf einem Satz mathematischer Zusammenhänge, deren Eingangsgrößen mit Startwerten parametrisiert oder angenommen werden. Dazu können statistische Methoden, Heuristik, mehrdimensionale Datenvergleiche oder die Eventanalyse eingesetzt werden, um beispielsweise fertigungssystembezogene Prozessmerkmale und werkstückbezogene Prozessfolgen zu steuern.Artificial intelligence is essentially based on a set of mathematical relationships, the input variables of which are parameterized or assumed with starting values. For this purpose, statistical methods, heuristics, multi-dimensional data comparisons or event analysis can be used, for example to control production system-related process features and workpiece-related process sequences.

Wie schon aus vorstehenden Beschreibung der Funktionsweise der im Rahmen der vorliegenden Erfindung (optional) zum Einsatz kommenden künstlichen Intelligenz beschrieben, kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Anpassung des auf die Messvorrichtung bezogenen Prozessmerkmals, und/oder die Anpassung des fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals, und/oder die Veranlassung der werkstückbezogenen Prozessfolge unter Einsatz eines auf künstliche Intelligenz basierenden Algorithmus auszuführen. Somit sind die vorgenannten Anpassungen bzw. Veranlassungen der Prozessmerkmale bzw. Prozessfolgen automatisiert verwirklichbar, und können auf sich ständig an die Gegebenheiten der Werkstücke bzw. die Performance des Fertigungssystems anpassenden Grundlagen erfolgen. Einerseits wird dadurch der Steuerungsaufwand zum Betrieb des Fertigungssystems verringert, andererseits die Performance des Fertigungssystems unter Berücksichtigung einer Online-Qualitätskontrolle stetig verbessert, nämlich in Anpassung an die aktuell vorliegenden System- und Werkstückbedingungen.As already described from the above description of the mode of operation of the artificial intelligence (optionally) used within the scope of the present invention, according to a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the control unit is set up to adapt the process feature related to the measuring device, and / or the adaptation of the production system-related process feature and / or the initiation of the workpiece-related process sequence to be carried out using an algorithm based on artificial intelligence. Thus, the aforementioned adaptations or causes of the process features or process sequences can be implemented in an automated manner, and can take place on the basis of bases that constantly adapt to the conditions of the workpieces or the performance of the production system. On the one hand, this reduces the control effort for operating the production system, and on the other hand, the performance of the production system is continuously improved, taking online quality control into account, namely in adaptation to the currently existing system and workpiece conditions.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Anpassung des fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals zufallsbasiert, quotenbasiert, produkttypbasiert oder logikbasiert auszuführen, insbesondere unter Einsatz eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus. Unter zufallsbasierter Anpassung kann insbesondere eine stichprobenartige Variation von fertigungssystembezogenen Prozessmerkmalen gemeint sein, die in Folge einer z.B. über die genannte Warngrenze oder Eingriffsgrenze hinausgehenden Merkmalsabweichung, zufallsbasiert bzw. stichprobenartig angepasst werden. Dies kann ohne Weiteres eine wiederholte Anpassung umfassen, beispielsweise bis eine Verbesserung der gemessenen Ist-Merkmale feststellbar ist. Der gleiche Prozess kann quotenbasiert erfolgen, d.h. ein bestimmter Anteil von fertigungssystembezogenen Prozessmerkmalen wird in Folge eines bestimmten Auswertungsergebnisses angepasst, beispielsweise in Folge einer über die genannte Warngrenze oder Eingriffsgrenze hinausgehenden Merkmalsabweichung. Ferner kann bei der Anpassung auch berücksichtigt werden, dass es sich bei dem bearbeiteten Werkstück bzw. Werkstücken um einen bestimmten Produkttyp handelt. Ein Produkttyp kann sich z.B. auf die Art, das Material oder andere Eigenschaften des zu untersuchenden Werkstücks beziehen. Eine logikbasierte Anpassung meint die Verwendung von logischen Systemzusammenhängen, die im Falle einer bestimmten Merkmalsabweichung entstehen können. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die genannten Zusammenhänge unter dem Einsatz von künstlicher Intelligenz berücksichtigt werden. Diese kann dazu auf entsprechende Referenzdaten, Altdaten etc. zugreifen. Der auf der künstlichen Intelligenz basierende Algorithmus kann dabei in der Auswerteeinheit und/oder der Steuereinheit implementiert sein und ausgeführt werden.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the control unit is set up to carry out the adaptation of the production system-related process feature in a random, quota-based, product-type-based or logic-based manner, in particular using an algorithm based on artificial intelligence. Random-based adaptation can mean, in particular, a random sample-like variation of production system-related process features that are adjusted randomly or randomly as a result of a feature deviation that goes beyond the warning limit or action limit mentioned, for example. This can easily include repeated adaptation, for example until an improvement in the measured actual features can be determined. The same process can be based on quotas, i.e. a certain proportion of production system-related process features is adjusted as a result of a certain evaluation result, for example as a result of a feature deviation that exceeds the mentioned warning limit or intervention limit. In addition, the adaptation can also take into account that the machined workpiece or workpieces is a specific product type. A product type can refer, for example, to the type, material or other properties of the workpiece to be examined. A logic-based adaptation means the use of logical system relationships that can arise in the event of a certain feature deviation. It is particularly advantageous if the aforementioned relationships are taken into account using artificial intelligence. This can access corresponding reference data, old data, etc. for this purpose. The algorithm based on the artificial intelligence can be implemented and executed in the evaluation unit and / or the control unit.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine der folgenden werkstückbezogenen Prozessfolgen zu veranlassen:

  1. a) Freigeben des bearbeiteten Werkstücks;
  2. b) Deklarieren des bearbeiteten Werkstücks als Ausschuss;
  3. c) Vornehmen einer wiederholten Messung des bearbeiteten Werkstücks mit der Messvorrichtung oder der weiteren Messvorrichtung.
According to a further embodiment of the invention, it can be provided that the control unit is set up to initiate one of the following workpiece-related process sequences:
  1. a) releasing the machined workpiece;
  2. b) Declaring the machined workpiece as scrap;
  3. c) Carrying out a repeated measurement of the machined workpiece with the measuring device or the further measuring device.

Die Steuereinheit hat dabei Zugriff bzw. steht im Signalaustausch mit der Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit kann die auf dem Merkmalsvergleich bzw. der Bewertung basierenden Ergebnisse an die Steuereinheit weitergeben. Dort können die Informationen zu einem entsprechenden Befehl hinsichtlich der werkstückbezogenen Prozessfolge (siehe voranstehend Buchstabe a) bis c)) umgewandelt werden.The control unit has access or is in signal exchange with the evaluation unit. The evaluation unit can forward the results based on the feature comparison or the evaluation to the control unit. There, the information can be converted into a corresponding command with regard to the workpiece-related process sequence (see letters a) to c)) above.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das bearbeitete Werkstück im Falle einer unterhalb der Warngrenze liegenden Merkmalsabweichung freizugeben. In diesem Fall liegt die Merkmalsabweichung Abweichung zwischen Ist- und Soll-Merkmal in einem die Qualitätsanforderungen an das Werkstück erfüllenden Bereich, sodass eine Freigabe für eine weitere Bearbeitung des Werkstücks oder eine Auslieferung an den Kunden veranlasst werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the control unit is set up to release the machined workpiece in the event of a feature deviation lying below the warning limit. In this case, the feature deviation, deviation between the actual and target features, lies in an area that meets the quality requirements for the workpiece, so that a release for further processing of the workpiece or delivery to the customer can be initiated.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das bearbeitete Werkstück im Falle einer über die Toleranzgrenze hinausgehenden Merkmalsabweichung als Ausschuss zu deklarieren. Denn in einem Fall, dass das bearbeitete Werkstück hinsichtlich bestimmter Ist-Merkmale nicht den Qualitätsanforderungen entspricht, kann ein solches nicht an Kunden ausgeliefert bzw. zur Weiterbearbeitung weitergegeben werden. Wie schon erwähnt, kann die Steuereinheit im Falle einer oberhalb einer Warngrenze, jedoch unterhalb der Eingriffsgrenze liegenden Merkmalsabweichung eine Abänderung von Messparametern der zumindest einen Messvorrichtung veranlassen. Im Falle einer oberhalb der Eingriffsgrenze, jedoch unterhalb der Toleranzgrenze liegenden Merkmalsabweichung können zudem auch Änderungen von weiteren fertigungssystembezogenen Prozessmerkmalen (z.B. Laserbearbeitungsparametern) veranlasst werden. Entsprechend kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, einen Betriebsparameter der Laserbearbeitungsvorrichtung als fertigungssystembezogenes Prozessmerkmal anzupassen. Dabei kann mit Betriebsparameter jeglicher Parameter der Laserbearbeitungsvorrichtung gemeint sein, beispielsweise die Pulsdauer, Pulsleistung, Ausrichtung des modulierten Laserstrahls auf das Werkstück, etc.According to a further embodiment of the invention, it can be provided that the control unit is set up to declare the machined workpiece as scrap in the event of a feature deviation that exceeds the tolerance limit. In the event that the machined workpiece does not meet the quality requirements with regard to certain actual features, it cannot be delivered to customers or passed on for further processing. As already mentioned, the control unit can initiate a change in measurement parameters of the at least one measurement device in the event of a feature deviation lying above a warning limit but below the action limit. In the case of a feature deviation that is above the control limit but below the tolerance limit, changes to other manufacturing system-related process features (e.g. laser processing parameters) can also be initiated. Correspondingly, according to a further embodiment of the invention, it can be provided that the control unit is set up to adapt an operating parameter of the laser processing device as a production system-related process feature. Operating parameters can mean any parameter of the laser processing device, for example the pulse duration, pulse power, alignment of the modulated laser beam on the workpiece, etc.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere Funktionseinheiten des Fertigungssystems, insbesondere das Transfersystem, die Laserbearbeitungsvorrichtung, die Messvorrichtung und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung, die erste Transportweiche und/oder die zweite Transportweiche und/oder die Auswerteeinheit rechnergestützt zu steuern, insbesondere unter Einsatz eines Algorithmus, beispielsweise eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus, der auf eine Art Optimierung einer oder mehrerer Randbedingung(en) gerichtet ist. Damit können die Funktionseinheiten des Fertigungssystems auch unabhängig von den Resultaten bzw. der Qualität der konkret ausgeführten Laserbereitung angepasst werden. Denn es mag nicht nur notwendig sein, Laserbearbeitungsparameter in Anpassung an die Ergebnisse bzw. Bearbeitungsqualität einer Laserbearbeitung anzupassen, sondern auch beispielsweise betriebswirtschaftliche Kennparameter bei der Steuerung von Funktionseinheiten des Fertigungssystems zu berücksichtigen.According to a further embodiment of the invention, it can be provided that the control unit is set up to control one or more functional units of the manufacturing system, in particular the transfer system, the laser processing device, the measuring device and / or the at least one further measuring device, the first transport switch and / or the second To control the transport switch and / or the evaluation unit with computer support, in particular using an algorithm, for example an algorithm based on artificial intelligence, which is aimed at a kind of optimization of one or more boundary conditions. In this way, the functional units of the production system can also be adapted independently of the results or the quality of the laser preparation actually carried out. This is because it may not only be necessary to adapt laser processing parameters to match the results or processing quality of laser processing, but also to take into account, for example, business parameters when controlling functional units of the production system.

So kann es nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die eine oder mehreren Randbedingungen eines oder mehrere der folgenden Kriterien betrifft: Kostenminimierung, Qualitätsoptimierung, Durschatzmaximierung, Optimierung der Prüfschärfe, Minimierung statistischer Schwankungen, Gewährleistung der Prozessfähigkeit. Auch diesbezügliche Parameter können in Form eines Zugriffs der künstlichen Intelligenz auf bekannte Daten (Altdaten) oder aktuell ermittelte Daten berücksichtigt werden. Entsprechend kann auch ein diesbezüglicher Selbstlernprozess erfolgen. Eine dahingehende Optimierung, beispielsweise hinsichtlich einer Optimierung des Bearbeitungsdurchsatzes, kann also zur einer Abwägung zwischen einer ausreichenden, aber wohlmöglich nicht optimalen Bearbeitungsqualität, und einer hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit führen (letztere ist mit einer Durchsatzerhöhung verbunden).Thus, according to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the one or more boundary conditions relate to one or more of the following criteria: cost minimization, quality optimization, throughput maximization, optimization of the test accuracy, minimization of statistical fluctuations, guarantee of process capability. Related parameters can also be taken into account in the form of artificial intelligence access to known data (old data) or currently determined data. A self-learning process in this regard can also take place accordingly. Such an optimization, for example with regard to an optimization of the processing throughput, can therefore lead to a trade-off between a sufficient, but possibly not optimal processing quality, and a high processing speed (the latter is associated with an increase in throughput).

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Fertigungssystem ein Reservoir von zu bearbeitenden Werkstücken aufweist. Unter einem Reservoir kann beispielsweise ein Werkstückmagazin oder ein Werkstücklager verstanden werden. Die Werkstücke können in einem solchen Reservoir beispielsweise gestapelt angeordnet sein. Unter einem Reservoir kann weiterhin eine Rolle (Coil) von aufgerolltem Metallblech verstanden werden, welches in Richtung der Laserbearbeitungsvorrichtung abgerollt wird. Auch andere Substrate (z.B. Folien aus Kunststoff) können in Form von Coils bereitgestellt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the manufacturing system has a reservoir of workpieces to be processed. A reservoir can be understood to mean, for example, a workpiece magazine or a workpiece store. The workpieces can be arranged, for example, stacked in such a reservoir. A reservoir can also be understood to be a roll (coil) of rolled-up sheet metal, which is unrolled in the direction of the laser processing device. Other substrates (e.g. plastic films) can also be provided in the form of coils.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Fertigungssystem zur Serienbearbeitung von Werkstücken ausgebildet und eingerichtet ist. Dies meint, dass Werkstücke nach und nach in einem Dauerbetrieb mittels des Fertigungssystems bearbeitet werden. Die Serienfertigung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.According to a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the Manufacturing system for series processing of workpieces is designed and set up. This means that workpieces are gradually machined in continuous operation by means of the production system. Series production can be carried out continuously or discontinuously.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Fertigungssystem in eine übergeordnete Fertigungslinie integrierbar ist. Darunter ist zu verstehen, dass das Fertigungssystem ein Teilbestandteil eines größeren Fertigungssystems ist, beispielsweise einer Fertigungslinie für Kraftfahrzeuge.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the production system can be integrated into a higher-level production line. This is to be understood as meaning that the production system is a part of a larger production system, for example a production line for motor vehicles.

Wie eingangs erwähnt, wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Fertigung eines laserbearbeiteten Werkstücks mit einem vorangehend beschriebenen Fertigungssystem gelöst.As mentioned at the beginning, the object according to the invention is also achieved by a method for manufacturing a laser-machined workpiece with a manufacturing system described above.

Dabei umfasst das Fertigungssystem zumindest eine Laserbearbeitungsvorrichtung, ein Transfersystem zum Transport des Werkstücks entlang einer von einem Fertigungssystem-Startpunkt in Richtung eines Fertigungssystem-Endpunktes verlaufenden Fertigungsstrecke und/oder zur Positionierung der Laserbearbeitungsvorrichtung relativ zu dem Werkstück, eine Messvorrichtung, eine Auswerteeinheit und eine SteuereinheitThe production system comprises at least one laser processing device, a transfer system for transporting the workpiece along a production line running from a production system starting point in the direction of a production system end point and / or for positioning the laser processing device relative to the workpiece, a measuring device, an evaluation unit and a control unit

Das erfindungsgemäße Verfahren umfassend die folgenden Schritte:

  • - unter Einsatz des Transfersystems: Positionieren des Werkstücks relativ zur Laserbearbeitungsvorrichtung oder Positionieren der Laserbearbeitungsvorrichtung relativ zu dem Werkstück;
  • - unter Einsatz der Laserbearbeitungsvorrichtung: Bearbeiten des Werkstücks;
  • - unter Einsatz der Messvorrichtung: Messen eines Ist-Merkmals, insbesondere eines optischen oder akustischen Ist-Merkmals, des Werkstücks während und/oder nach der Bearbeitung;
  • - unter Einsatz der Auswerteeinheit: Abgleichen des Ist-Merkmals mit einem Soll-Merkmal, Feststellen einer diesbezüglichen Merkmalsabweichung sowie Bewerten der Laserbearbeitung auf Basis eines Bewertungsschemas;
  • - unter Einsatz der Steuereinheit und auf Basis der Bewertung und/oder einer rechnergestützten Optimierung: Anpassen eines fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals und/oder Veranlassen einer werkstückbezogenen Prozessfolge.
The method according to the invention comprises the following steps:
  • using the transfer system: positioning the workpiece relative to the laser processing device or positioning the laser processing device relative to the workpiece;
  • - Using the laser processing device: processing of the workpiece;
  • using the measuring device: measuring an actual feature, in particular an optical or acoustic actual feature, of the workpiece during and / or after machining;
  • - Using the evaluation unit: comparing the actual feature with a target feature, determining a related feature deviation and evaluating the laser processing on the basis of an evaluation scheme;
  • - using the control unit and on the basis of the evaluation and / or computer-aided optimization: adapting a production system-related process feature and / or initiating a workpiece-related process sequence.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass die Bewertung auf einer hierarchischen Bewertungsstruktur basiert, die eine Warngrenze, eine oberhalb der Warngrenze liegende Eingriffsgrenze und eine oberhalb der Eingriffsgrenze liegende eine Toleranzgrenze bezüglich der Merkmalsabweichung umfasst.According to a further embodiment of the method proposed by the invention, it can be provided that the evaluation is based on a hierarchical evaluation structure that includes a warning limit, an action limit above the warning limit and a tolerance limit with respect to the feature deviation above the action limit.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass im Falle

  • - einer zwischen Warngrenze und Eingriffsgrenze liegenden Merkmalsabweichung, die Steuereinheit die Anpassung eines auf die Messvorrichtung bezogenen Prozessmerkmals veranlasst,
  • - einer zwischen Eingriffsgrenze und Toleranzgrenze liegenden Merkmalsabweichung, die Steuereinheit die Anpassung eines fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals veranlasst,
  • - einer über die Toleranzgrenze hinausgehenden Merkmalsabweichung, die Auswerteeinheit eine negative Gütebewertung vornimmt und die Steuereinheit eine werkstückbezogene Prozessfolge veranlasst.
According to a further embodiment of the method proposed by the invention, it can be provided that in the case
  • - a feature deviation lying between the warning limit and the action limit, the control unit initiates the adaptation of a process feature related to the measuring device,
  • - a feature deviation lying between the action limit and the tolerance limit, the control unit initiates the adaptation of a production system-related process feature,
  • a feature deviation that exceeds the tolerance limit, the evaluation unit carries out a negative quality assessment and the control unit initiates a workpiece-related process sequence.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit den Abgleich und/oder die Bewertung vorzugsweise unter Einsatz eines Algorithmus, beispielsweise eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus, ausführt.According to a further embodiment of the method proposed by the invention, it can be provided that the evaluation unit carries out the comparison and / or the evaluation, preferably using an algorithm, for example an algorithm based on artificial intelligence.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit die Anpassung des auf die Messvorrichtung bezogenen Prozessmerkmals und/oder die Anpassung des fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals und/oder die Veranlassung der werkstückbezogenen Prozessfolge unter dem Einsatz eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus ausführt.According to a further embodiment of the method proposed by the invention, it can be provided that the control unit adjusts the process feature related to the measuring device and / or adjusts the production system-related process feature and / or initiates the workpiece-related process sequence using an artificial intelligence-based one Algorithm executes.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit in Abhängigkeit der Bewertung eine oder mehrere der folgenden werkstückbezogenen Prozessfolge(n) veranlasst:

  1. a. das bearbeitete Werkstück wird freigegeben;
  2. b. das bearbeitete Werkstück wird als Ausschuss deklariert;
  3. c. es wird eine wiederholte Messung des bearbeiteten Werkstücks mit der Messvorrichtung oder zumindest einer weiteren Messvorrichtung vorgenommen.
According to a further embodiment of the method proposed by the invention, it can be provided that the control unit initiates one or more of the following workpiece-related process sequence (s) as a function of the assessment:
  1. a. the machined workpiece is released;
  2. b. the machined workpiece is declared as scrap;
  3. c. a repeated measurement of the machined workpiece is carried out with the measuring device or at least one further measuring device.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass das bearbeitete Werkstück im Falle unterhalb der Warngrenze liegenden Merkmalsabweichung freigegeben wird.According to a further embodiment of the method proposed by the invention, it can be provided that the machined workpiece is released in the case of a feature deviation lying below the warning limit.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass das bearbeitete Werkstück im Falle einer über die Toleranzgrenze hinausgehenden Merkmalsabweichung als Ausschuss deklariert wird.According to a further embodiment of the method proposed by the invention, it can be provided that the machined workpiece is declared as scrap in the event of a feature deviation that exceeds the tolerance limit.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit eine oder mehrere Funktionseinheiten des Fertigungssystems, insbesondere das Transfersystem, die Laserbearbeitungsvorrichtung, die Messvorrichtung und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung, eine erste Transportweiche und/oder eine zweite Transportweiche, sowie die Auswerteeinheit rechnergestützt steuert, insbesondere unter Einsatz eines Algorithmus, beispielsweise eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus, der auf eine Optimierung einer oder mehrerer Randbedin-gung(en) gerichtet ist.According to a further embodiment of the method proposed by the invention, it can be provided that the control unit has one or more functional units of the manufacturing system, in particular the transfer system, the laser processing device, the measuring device and / or the at least one further measuring device, a first transport switch and / or a second transport switch, as well as the evaluation unit controlled by computer, in particular using an algorithm, for example an algorithm based on artificial intelligence, which is aimed at optimizing one or more boundary conditions.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit eine oder mehrere Funktionseinheiten in Bezug auf eine Optimierung der folgenden Randbedingungen steuert: Kostenminimierung, Qualitätsoptimierung, Durchsatzmaximierung, Optimierung der Prüfschärfe, Minimierung statistischer Schwankungen, Gewährleistung der Prozessfähigkeit.According to a further embodiment of the method proposed by the invention, it can be provided that the control unit controls one or more functional units with regard to an optimization of the following boundary conditions: cost minimization, quality optimization, throughput maximization, optimization of the test accuracy, minimization of statistical fluctuations, guarantee of process capability.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass es zur Serienbearbeitung von Werkstücken verwendet wird.According to a further embodiment of the method proposed by the invention, it can be provided that it is used for series machining of workpieces.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass ein erfindungsgemäß ausgebildetes Fertigungssystem zur Fertigung des laserbearbeiteten Werkstücks verwendet wird.According to a further embodiment of the method proposed by the invention, it can be provided that a manufacturing system designed according to the invention is used to manufacture the laser-machined workpiece.

Betreffend die genannten vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die vorangehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Fertigungssystem verwiesen.With regard to the mentioned advantageous refinements of the method according to the invention, reference is made to the preceding statements on the manufacturing system according to the invention.

Weitere Vorteile, Ausgestaltungen und Weiterbildungen, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. der erfindungsgemäßen Verfahren stehen, sind anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele genauer erläutert. Diese sollen dem Fachmann die Erfindung verdeutlichen und ihn die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen, ohne jedoch die Erfindung zu beschränken. Die anhand der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale können ebenfalls zur Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie auch des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden. Die Ausführungsbeispiele werden anhand der Figuren näher erläutert. Dort zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Laserbearbeitungsvorrichtung als Bestandteil des erfindungsgemäßen Fertigungssystems, und
  • 2 eine den Werkstückfluss in dem erfindungsgemäßen Fertigungssystem schematisch wiedergebende Darstellung.
Further advantages, refinements and developments related to the device according to the invention or the method according to the invention are explained in more detail with the aid of the exemplary embodiments described below. These are intended to clarify the invention to the person skilled in the art and enable him to carry out the invention without, however, restricting the invention. The features described on the basis of the exemplary embodiments can also be used to develop the device according to the invention as well as the method according to the invention. The exemplary embodiments are explained in more detail with reference to the figures. There shows:
  • 1 a schematic representation of a laser processing device as part of the manufacturing system according to the invention, and
  • 2 a representation schematically reproducing the workpiece flow in the manufacturing system according to the invention.

In der 1 ist der grundlegende Aufbau einer Laserbearbeitungsvorrichtung wiedergegeben, wie sie als Bestandteil des mit der Erfindung vorgeschlagenen Fertigungssystems bzw. Verfahrens zum Einsatz kommen kann.In the 1 the basic structure of a laser processing device is shown, as it can be used as part of the production system or method proposed by the invention.

Diese umfasst zunächst einen Tisch 18, der eine Werkstückaufnahme 22 zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks 24 ausbildet. Die Bearbeitungsfläche des zu bearbeitenden Werkstücks 24 bildet eine Arbeitsebene 3 aus, in welcher die Laserbearbeitung des Werkstücks 24 erfolgt. Ohne weiteres kann der Tisch 18 samt Werkstückaufnahme 22 aber auch separat zu der Laserbearbeitungsvorrichtung ausgebildet sein.This initially includes a table 18th holding a workpiece holder 22nd for holding a workpiece to be machined 24 trains. The machining area of the workpiece to be machined 24 forms a working level 3rd in which the laser machining of the workpiece 24 he follows. Without further ado, the table can 18th including workpiece holder 22nd but also be formed separately from the laser processing device.

Weiterhin umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Strahlformungseinheit 4 in Form eines Spatial Light Modulators, der zwischen einer Laserstrahlungsquelle 1 und der Arbeitsebene 3 in den optischen Pfad 2 der von der Laserstrahlungsquelle 1 erzeugten Laserstrahlung 10, 20 eingefügt ist. Der Spatial Light Modulator ist dazu eingerichtet, durch lokale Modulation des Laserstrahls 10 eine vorgebbare Intensitätsverteilung des modulierten Laserstrahls 20 auf dem Werkstück 24 bzw. in der Arbeitsebene 3 zu erzeugen. Insbesondere kommt dazu ein variabler Spatial Light Modulator in Betracht. Bei dem verwendeten Spatial Light Modulator handelt es sich um ein aktives optisches Bauelement, welches die Phase des von der Laserstrahlungsquelle 1 erzeugten und auf den Spatial Light Modulator einfallenden Laserstrahls 10 lokal in Abhängigkeit vom Ort variiert. Dabei kann die lokale Phasenverzögerung pixelweise aktiv gesteuert werden. Hierzu ist der Spatial Light Modulator mit einer Steuereinheit 40 verbunden, die dazu eingerichtet ist, die vom Spatial Light Modulator angewendete lokal variierende Phasenverzögerung pixelweise elektronisch einzustellen. Der Spatial Light Modulator wird vorzugsweise in einer Reflexionskonfiguration verwendet.Furthermore, the laser processing device comprises a beam shaping unit 4th in the form of a spatial light modulator placed between a laser radiation source 1 and the working level 3rd in the optical path 2 that from the laser radiation source 1 generated laser radiation 10 , 20th is inserted. The spatial light modulator is set up to do this through local modulation of the laser beam 10 a predefinable intensity distribution of the modulated laser beam 20th on the workpiece 24 or in the working level 3rd to create. In particular, a variable spatial light modulator can be considered for this purpose. The spatial light modulator used is an active optical component that controls the phase of the laser radiation source 1 generated and incident on the spatial light modulator laser beam 10 varies locally depending on the location. The local phase delay can be actively controlled pixel by pixel. For this purpose, the spatial light modulator is equipped with a control unit 40 connected, which is set up to electronically adjust the locally varying phase delay applied by the spatial light modulator pixel by pixel. The spatial light modulator is preferably used in a reflective configuration.

Die in der Strahlformungseinheit 4 bzw. dem Spatial Light Modulator ausgeführte Modulation des Laserstrahls 10 basiert auf einer Reflexion des einfallenden Laserstrahls 10 an einer Siliziumoberfläche, vor welcher eine Flüssigkristallschicht angeordnet ist. Vorstellbar ist auch andere Oberflächenmaterialien einzusetzen. Dabei können die doppelbrechenden Eigenschaften der Flüssigkristallschicht durch Anlegen eines elektrischen Felds über mikrostrukturierte Elektroden gezielt lokal eingestellt werden. Entsprechende Spatial Light Modulatoren 4 werden von der Fa. Holoeye und der Fa. Hamamatsu unter der Bezeichnung LCOS („Liquid Crystal on Silicon“)-Spatial Light Modulator vertrieben.The one in the beam forming unit 4th or the spatial light modulator performed modulation of the laser beam 10 is based on a reflection of the incident laser beam 10 on a silicon surface, in front of which a liquid crystal layer is arranged. It is also conceivable to use other surface materials. The birefringent properties of the liquid crystal layer can be set locally in a targeted manner by applying an electric field via microstructured electrodes. Corresponding spatial light modulators 4th are sold by Holoeye and Hamamatsu under the name LCOS (“Liquid Crystal on Silicon”) - Spatial Light Modulator.

Der verwendete Spatial Light Modulator erlaubt die Erzeugung von in weiten Grenzen frei vorgebbaren Intensitätsverteilungen auf dem Werkstück 24 durch Beugung von Laserstrahlung an einem phasenmodulierenden Gitter. Dabei verkraften derartig aufgebaute Spatial Light Modulatoren sehr hohe Laserleistungen, sowohl bei der Verwendung von kontinuierlicher als auch von gepulster Laserstrahlung.The spatial light modulator used allows the generation of intensity distributions on the workpiece that can be freely specified within wide limits 24 by diffraction of laser radiation on a phase modulating grating. Spatial light modulators constructed in this way can cope with very high laser powers, both when using continuous and pulsed laser radiation.

Im optischen Pfad 2 des Laserstrahls 10, 20 ist eine Mehrzahl dielektrischer Spiegel 150 zur Strahlumlenkung angeordnet. Die dielektrischen Spiegel weisen eine Reflexion kleiner als 100 Prozent auf und sind so aufgebaut, dass transmittierte Laserstrahlung optisch nur minimal verzerrt wird. Die verwendete Laserstrahlungsquelle 1 erzeugt vorzugsweise gepulste Laserstrahlung mit einer Pulsdauer zwischen 100 ns und einigen fs. Typische Pulswiederholraten liegen dabei im Bereich von einigen Hundert Hertz bis einigen Megahertz. Die optische Leistung der Laserstrahlungsquelle 1 liegt bei etwa 100 W. Die Laserstrahlungsquelle 1 erzeugt monomodale Laserstrahlung in der TEMoo-Mode. Diese weist einen kreisrunden Querschnitt mit einer gaußförmigen Intensitätsverteilung auf.In the optical path 2 of the laser beam 10 , 20th is a plurality of dielectric mirrors 150 arranged for beam deflection. The dielectric mirrors have a reflection of less than 100 percent and are designed in such a way that the transmitted laser radiation is optically only minimally distorted. The laser radiation source used 1 preferably generates pulsed laser radiation with a pulse duration between 100 ns and a few fs. Typical pulse repetition rates are in the range from a few hundred hertz to a few megahertz. The optical power of the laser radiation source 1 is around 100 W. The laser radiation source 1 generates monomodal laser radiation in TEMoo mode. This has a circular cross section with a Gaussian intensity distribution.

Weiterhin ist zwischen der Laserstrahlungsquelle 1 und dem Spatial Light Modulator eine auf Linsen basierende Vorrichtung zur Strahlaufweitung 60 angeordnet. Die erzeugte Strahlaufweitung ist in beiden Raumrichtungen senkrecht zur Stahlrichtung gleich. Bezogen auf den Strahldurchmesser wird der einfallende Laserstrahl um einen Aufweitungsfaktor von 2 aufgeweitet, d.h. der Strahlquerschnitt erhöht sich um den Faktor 4.Furthermore, is between the laser radiation source 1 and the spatial light modulator, a lens-based device for beam expansion 60 arranged. The beam expansion generated is the same in both spatial directions perpendicular to the steel direction. In relation to the beam diameter, the incident laser beam is expanded by an expansion factor of 2, ie the beam cross-section increases by the factor 4th .

Die Vorrichtung zur Strahlaufweitung 60 ist so ausgebildet, dass der von der Laserstrahlungsquelle 1 erzeugte, quasi parallele Strahl 10 in einen Strahl mit deutlich größerem Querschnitt umgewandelt wird, der aber weiterhin nur eine geringe Divergenz aufweist, so dass er quasi als parallel anzusehen ist.The device for beam expansion 60 is designed so that that of the laser radiation source 1 generated, quasi-parallel beam 10 is converted into a beam with a significantly larger cross-section, but which still has only a slight divergence, so that it is to be regarded as quasi parallel.

Weiterhin ist im Strahlengang der gezeigten Vorrichtung zwischen der Laserstrahlungsquelle 1 und dem Spatial Light Modulator 4 ein als Lambda-Halbe-Plättchen ausgebildetes Lambda-Halbe-Verzögerungselement 70 angeordnet. Dieses Verzögerungselement 70 erlaubt die Anpassung der Polarisationsrichtung des auf den Spatial Light Modulator einfallenden Laserstrahls 10.Furthermore, in the beam path of the device shown is between the laser radiation source 1 and the spatial light modulator 4th a half-wave delay element designed as a half-wave plate 70 arranged. This delay element 70 allows the direction of polarization of the laser beam incident on the spatial light modulator to be adjusted 10 .

Ferner ist vorgelagert zu der Vorrichtung zur Strahlaufweitung 60 ein Strahlformungselement 19 vorgesehen. In der 1 sind zwei mögliche Anordnungen des Strahlformungselements 19 angegeben (gestricheltes Bauelement).Furthermore, upstream of the device for beam expansion 60 a beam shaping element 19th intended. In the 1 are two possible arrangements of the beam shaping element 19th indicated (dashed component).

In Bezug auf den optischen Pfad 2 bzw. den Strahlengang sind nachgeordnet zu der Strahlformungseinheit 4 zwei Relay-Optiken 90, 92 angeordnet, zwischen denen die modulierte Laserstrahlung 20 eine ausgeprägte Strahltaille ausbildet. Die Relayoptiken 90,92 bilden dabei den Spatial Light Modulator in einen Punkt 51 ab.In terms of the optical path 2 or the beam path are arranged downstream of the beam shaping unit 4th two relay optics 90 , 92 arranged, between which the modulated laser radiation 20th forms a pronounced beam waist. The relay optics 90, 92 form the spatial light modulator in one point 51 from.

Mittels einer am Ort dieser Strahltaille angeordneten optischen Maske 100 aus einem strukturierten Metallblech werden unerwünschte Ordnungen aus der modulierten Laserstrahlung 20, d.h. dem vom Spatial Light Modulator erzeugten Beugungsbild, ausgefiltert. Unerwünscht sind insbesondere die vom Spatial Light Modulator ungebeugten Strahlanteile, die praktisch die nullte Beugungsordnung des Spatial Light Modulator darstellen, sowie die so genannten höheren Ordnungen.By means of an optical mask arranged at the location of this beam waist 100 A structured sheet of metal is transformed into undesirable orders from the modulated laser radiation 20th , ie the diffraction pattern generated by the spatial light modulator, is filtered out. In particular, the beam components that are not diffracted by the spatial light modulator, which practically represent the zeroth diffraction order of the spatial light modulator, and the so-called higher orders are undesirable.

Weiterhin ist in Bezug auf den optischen Pfad 2 hinter dem Spatial Light Modulator, jedoch vor der Arbeitsebene 3 bzw. dem Werkstück 24 eine aus mehreren Linsen zusammengesetzte F-Theta-Linse 80 (auch als „Planfeldlinse“ bezeichnet), angeordnet, die dazu eingerichtet ist, die von der zweiten Relay-Optik 92 einfallende, im Wesentlichen parallele Laserstrahlung 20 auf das der Werkstückaufnahme 22 auf dem Tisch 20 befindliche Werkstück 24 zu fokussieren.Furthermore, it is related to the optical path 2 behind the spatial light modulator, but in front of the working plane 3rd or the workpiece 24 an F-theta lens composed of several lenses 80 (also referred to as “flat field lens”), arranged, which is set up by the second relay optics 92 incident, essentially parallel laser radiation 20th to that of the workpiece holder 22nd on the table 20th located workpiece 24 to focus.

Weiterhin ist eine Bewegungseinheit in Form einer Scaneinheit 50 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des Laserstrahls 20 auf einem in der Werkstückaufnahme 22 angeordneten Werkstück 24 zu bewirken. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird diese Bewegung durch eine aktive Steuerung des Strahlengangs der Laserstrahlung bewirkt.There is also a movement unit in the form of a scanning unit 50 provided, which is set up to move the laser beam 20th on one in the workpiece holder 22nd arranged workpiece 24 to effect. In the exemplary embodiment shown, this movement is brought about by active control of the beam path of the laser radiation.

Die Scaneinheit 50 ist als zwei-achsiger galvanometrischer Spiegelscanner ausgebildet. Mittels dieses Spiegelscanners kann den Laserstrahl 20 entlang zweier voneinander unabhängiger Achsen X und Y, die in der Ebene der Oberfläche des Tischs 18 liegen, auf der Oberfläche des Werkstücks 24 bzw. in der Arbeitsebene 3 bewegt werden.The scanning unit 50 is designed as a two-axis galvanometric mirror scanner. Using this mirror scanner, the laser beam 20th along two independent axes X and Y, which are in the plane of the surface of the table 18th lie on the surface of the workpiece 24 or in the working level 3rd be moved.

Weiterhin weist die in 1 dargestellte Laserbearbeitungsvorrichtung eine zentrale Rechen- und Steuereinheit 110 auf, in die die Steuereinheit 40 des Spatial Light Modulators integriert ist und die sowohl die Scaneinheit 50, die Laserstrahlungsquelle 1 als auch den Spatial Light Modulator ansteuert. Dabei kann die zentrale Steuereinheit 110 dazu eingerichtet sein, die modulierte Laserstrahlung 20 zur Bearbeitung eines Werkstücks 24, welches sich in der Arbeitsebene 3 bzw. der Werkstückaufnahme 22 befindet, über die Oberfläche des Werkstücks 24 zu bewegen.Furthermore, the in 1 illustrated laser processing device a central computing and control unit 110 on into which the control unit 40 of the spatial light modulator is integrated and the both the scanning unit 50 , the laser radiation source 1 as well as the spatial light modulator. The central control unit 110 be set up to use the modulated laser radiation 20th for machining a workpiece 24 , which is in the working level 3rd or the workpiece holder 22nd located above the surface of the workpiece 24 to move.

Wie schon eingangs erwähnt, ist der Spatial Light Modulator dazu eingerichtet, den Laserstrahl 10 mit einer einstellbaren Phasenverteilung zu beaufschlagen, um einen modulierten Laserstrahl 20 zu erzeugen, die im Fernfeld (also in der Arbeitsebene 2) eine vorgegebenen Intensitätsverteilung aufweist. Die konkrete Funktionsweise des Spatial Light Modulators, sowie zugehörige Ausführungsvarianten wurden bereits eingangs ausführlich beschrieben. Die Strahlformung ermöglicht, die Intensitätsverteilung eines auf das Werkstück 24 abgebildeten Laserspots des modulierten Laserstrahls 20 an die Erfordernisse der jeweiligen Bearbeitungsaufgabe anzupassen.As already mentioned at the beginning, the spatial light modulator is set up to generate the laser beam 10 to apply an adjustable phase distribution to a modulated laser beam 20th to generate that in the far field (i.e. in the working plane 2 ) has a predetermined intensity distribution. The specific functionality of the spatial light modulator, as well as the associated design variants, have already been described in detail at the beginning. The beam shaping enables the intensity distribution of a on the workpiece 24 depicted laser spots of the modulated laser beam 20th to adapt to the requirements of the respective processing task.

Das in der 2 stark schematisiert wiedergegebene erfindungsgemäße Fertigungssystem nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Laserbearbeitungsvorrichtung 5, welche beispielsweise getreu dem in der 1 dargestellten Aufbau gestaltet sein kann. Ferner umfasst das Fertigungssystem ein Transfersystem 7 (schematisiert mit Pfeilen dargestellt), mit welchem ein zu bearbeitendes Werkstück 24 von einem Fertigungssystem-Startpunkt S in Richtung eines Fertigungssystem-Endpunktes E transportiert werden kann. Entlang dieser Fertigungsstrecke bzw. Transportstrecke kann das Werkstück 24 unterschiedliche Funktionseinheiten des Fertigungssystems durchlaufen bzw. an diesen vorbeigeführt werden.That in the 2 Production system according to the invention, shown in a highly schematic manner, according to one embodiment of the invention, comprises a laser processing device 5 which, for example, is true to the 1 can be designed structure shown. The manufacturing system also includes a transfer system 7th (shown schematically with arrows), with which a workpiece to be machined 24 from a manufacturing system starting point S. towards a manufacturing system end point E. can be transported. The workpiece can be moved along this production line or transport line 24 run through different functional units of the manufacturing system or be guided past them.

Zunächst kann das Werkstück 24 ausgehend von einem Werkstück-Reservoir (dieses kann mit dem Fertigungssystem-Startpunkt S zusammenfallen) in Richtung der Laserbearbeitungsvorrichtung 5 transportiert werden. Dies kann beispielsweise über einen Roboterarm (nicht dargestellt) oder ein Transportband (ebenfalls nicht dargestellt) erfolgen, ist jedoch nicht auf diese Varianten beschränkt. Im Bereich der Laserbearbeitungsvorrichtung 5 wird das Werkstück 24 in einer auf einem Tisch 18 angeordneten Werkstückaufnahme 22 positioniert, nämlich von einer dem Transfersystem 7 zugehörigen Werkstückpositionierungseinheit. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 5 wird das Werkstück 24 mittels einem oder mehreren modulierten Laserstrahl 20 bearbeitet.First of all, the workpiece 24 starting from a workpiece reservoir (this can be linked to the manufacturing system starting point S. coincide) in the direction of the laser processing device 5 be transported. This can be done, for example, via a robot arm (not shown) or a conveyor belt (also not shown), but is not limited to these variants. In the area of the laser processing device 5 becomes the workpiece 24 in one on a table 18th arranged workpiece holder 22nd positioned, namely by one of the transfer system 7th associated workpiece positioning unit. In the laser processing device 5 becomes the workpiece 24 by means of one or more modulated laser beams 20th processed.

Anschließend wird das bearbeitete Werkstück 24 über das Transfersystem (z.B. einen Roboterarm oder ein Transportband) in Richtung einer Messvorrichtung 6 transportiert und dort positioniert. Das Werkstück 24 bzw. die laserbearbeiteten Stellen des Werkstücks 24 werden mittels der Messvorrichtung 6 hinsichtlich eines Ist-Merkmals, insbesondere eines optischen oder akustischen Ist-Merkmals untersucht, figürlich illustriert durch die Erfassung eines Messsignals 8.Then the machined workpiece 24 Via the transfer system (e.g. a robot arm or a conveyor belt) in the direction of a measuring device 6th transported and positioned there. The workpiece 24 or the laser-machined areas of the workpiece 24 are by means of the measuring device 6th examined with regard to an actual feature, in particular an optical or acoustic actual feature, illustrated figuratively by the acquisition of a measurement signal 8th .

Nach der Erfassung des Ist-Merkmals wird von einer Auswerteeinheit 200 ein Abgleich des Ist-Merkmals mit einem Soll-Merkmal durchgeführt und eine diesbezügliche Merkmalsabweichung ermittelt. Auf dieser Basis wird eine Bewertung bezüglich der Laserbearbeitung durchgeführt, insbesondere aber unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Bewertungsschemas. Wird im Wege der Messung des Ist-Merkmals und der darauffolgenden Auswertung mit der Auswerteeinheit 200 festgestellt, dass die Laserbearbeitung des Werkstücks 24 den Qualitätsanforderungen entspricht, so kann das Werkstück 24 mittels des Transfersystems 7 in Richtung des Fertigungssystem-Endpunktes E transportiert werden. Erfüllt das Werkstück 24 hingegen nicht die Qualitätsanforderungen, so kann es über eine Materialweiche 12 aus dem Transfersystem geschleust werden und als Ausschuss A deklariert werden. Die Materialweiche 12 kann ein mit der Messvorrichtung 6 gemessenes Werkstück 24 nach der Messung jedoch der Messvorrichtung 6 erneut zuführen.After the actual feature has been recorded, an evaluation unit 200 a comparison of the actual feature with a target feature is carried out and a related feature deviation is determined. On this basis, an assessment with regard to the laser processing is carried out, but in particular taking into account a predefined assessment scheme. Is by way of the measurement of the actual feature and the subsequent evaluation with the evaluation unit 200 found that the laser machining of the workpiece 24 corresponds to the quality requirements, the workpiece can 24 by means of the transfer system 7th in the direction of the manufacturing system end point E. be transported. Meets the workpiece 24 however, not the quality requirements, so it can be done via a material switch 12th be channeled out of the transfer system and as scrap A. be declared. The material switch 12th can one with the measuring device 6th measured workpiece 24 after the measurement, however, the measuring device 6th feed again.

Ferner kann auch zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 5 und der Messvorrichtung 6 eine Materialweiche 11 angeordnet sein. Über diese erste Materialweiche 11 kann ein bearbeitetes Werkstück 24 an der Messvorrichtung 6 vorbeigeleitet werden.Furthermore, between the laser processing device 5 and the measuring device 6th a material switch 11 be arranged. About this first material switch 11 can be a machined workpiece 24 on the measuring device 6th be escorted by.

Wie dargestellt, kann die Auswerteeinheit 200 mit einer Steuereinheit 205 des Fertigungssystems zusammenwirken. Beide Einheiten können dabei eine gemeinsame Einheit bilden und in Verbindung mit Sub-Steuereinheiten einzelner Funktionseinheiten des Fertigungssystems stehen. Beispielsweise ist die Steuereinheit 205 signaltechnisch mit der Laserbearbeitungsvorrichtung 5, insbesondere der dort vorgesehenen Rechen- und Steuereinheit 110 verbunden. Die Rechen- und Steuereinheit 110 bildet also eine Sub-Steuereinheit der Steuereinheit 205. Auch ist die Steuereinheit 205 mit der Messvorrichtung 6 signaltechnisch verbunden, ferner auch mit dem Transfersystem 7 (nicht dargestellt) bzw. mit Komponenten des Transfersystems 7.As shown, the evaluation unit 200 with a control unit 205 of the manufacturing system interact. Both units can form a common unit and be in connection with sub-control units of individual functional units of the manufacturing system. For example, is the control unit 205 signaling with the laser processing device 5 , in particular the computing and control unit provided there 110 connected. The computing and control unit 110 thus forms a sub-control unit of the control unit 205 . Also is the control unit 205 with the measuring device 6th connected in terms of signal technology, and also with the transfer system 7th (not shown) or with components of the transfer system 7th .

Alternativ kann das Transfersystem 7 auch dahingehend ausgebildet und eingerichtet sein, dass Funktionseinheiten (z.B. die Laserbearbeitungsvorrichtung 5 und die Messvorrichtung 6) des Fertigungssystems relativ zu dem Werkstück 24 bewegt bzw. positioniert werden. Für diesbezüglich weitergehende Informationen sei auf die vorangehende Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fertigungssystems verwiesen.Alternatively, the transfer system 7th also be designed and set up in such a way that functional units (for example the laser processing device 5 and the measuring device 6th ) of the manufacturing system relative to the workpiece 24 moved or positioned. For further information in this regard, reference is made to the preceding description of advantageous configurations of the manufacturing system according to the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
LaserstrahlungsquelleLaser radiation source
22
optischer Pfadoptical path
33
ArbeitsebeneWorking level
44th
StrahlformungseinheitBeam shaping unit
55
LaserbearbeitungsvorrichtungLaser processing device
66th
MessvorrichtungMeasuring device
77th
TransfersystemTransfer system
88th
MesssignalMeasurement signal
1010
Laserstrahllaser beam
1111
erste Transportweichefirst transport switch
1212th
zweite Transportweichesecond transport switch
1515th
SpiegelanordnungMirror arrangement
1818th
Tischtable
1919th
StrahlformungselementBeam shaping element
2020th
modulierter Laserstrahlmodulated laser beam
2222nd
WerkstückaufnahmeWorkpiece holder
2424
Werkstückworkpiece
4040
SteuereinheitControl unit
5050
ScaneinheitScanning unit
5151
PunktPoint
6060
Vorrichtung zur StrahlaufweitungDevice for beam expansion
7070
Lambda-Halbe-VerzögerungselementHalf-wave delay element
8080
F-Theta-LinseF-theta lens
9090
Relay-OptikRelay optics
9292
Relay-OptikRelay optics
100100
Maskemask
110110
Rechen- und SteuereinheitComputing and control unit
150150
dielektrischer Spiegeldielectric mirror
200200
AuswerteeinheitEvaluation unit
205205
SteuereinheitControl unit
AA.
AusschussCommittee
EE.
Fertigungssystem-EndpunktManufacturing system end point
SS.
Fertigungssystem-StartpunktManufacturing system starting point

Claims (64)

Fertigungssystem zur laserbearbeitenden Fertigung eines, insbesondere flachen, Werkstücks (24) umfassend: a. eine Laserbearbeitungsvorrichtung (5), die dazu eingerichtet ist, das Werkstück (24) zu bearbeiten; b. ein Transfersystem (7), das dazu eingerichtet ist, - das Werkstück (24) entlang einer von einem Fertigungssystem-Startpunkt (S) in Richtung eines Fertigungssystem-Endpunktes (E) verlaufenden Fertigungsstrecke zu transportieren, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung (5) zwischen dem Fertigungssystem-Startpunkt (S) und dem Fertigungssystem-Endpunkt (E) angeordnet ist, und/oder - zumindest die Laserbearbeitungsvorrichtung (5) relativ zu dem Werkstück (24) zu positionieren, c. eine Messvorrichtung (6), die dazu eingerichtet ist, ein Ist-Merkmal, insbesondere ein optisches und/oder akustisches Ist-Merkmal, des Werkstücks (24) während und/oder nach der Bearbeitung zu messen; d. eine Auswerteeinheit (200), die dazu eingerichtet ist, das Ist-Merkmal mit einem Soll-Merkmal abzugleichen, eine diesbezügliche Merkmalsabweichung festzustellen, und eine Bewertung bezüglich der Laserbearbeitung auf Basis eines Bewertungsschemas vorzunehmen; e. eine Steuereinheit (205), die dazu eingerichtet ist, auf Basis der Bewertung und/oder einer rechnergestützten Optimierung - ein fertigungssystembezogenes Prozessmerkmal anzupassen, und/oder - eine werkstückbezogene Prozessfolge zu veranlassen.Manufacturing system for the laser-processing manufacture of an, in particular flat, workpiece (24) comprising: a. a laser processing device (5) which is set up to process the workpiece (24); b. a transfer system (7) which is set up to - To transport the workpiece (24) along a production line running from a production system starting point (S) in the direction of a production system end point (E), the laser processing device (5) between the production system starting point (S) and the production system end point ( E) is arranged, and / or - to position at least the laser processing device (5) relative to the workpiece (24), c. a measuring device (6) which is set up to measure an actual feature, in particular an optical and / or acoustic actual feature, of the workpiece (24) during and / or after machining; d. an evaluation unit (200) which is set up to compare the actual feature with a target feature, to determine a feature deviation in this regard, and to carry out an evaluation with regard to the laser processing based on an evaluation scheme; e. a control unit (205) which is set up to do so on the basis of the assessment and / or a computer-aided optimization - to adapt a production system-related process feature, and / or - to initiate a workpiece-related process sequence. Fertigungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Werkstückpositionierungseinheit, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück (24) in einer Werkstückaufnahme (22) zu positionieren, wobei die Werkstückaufnahme (22) vorzugsweise in einem Bearbeitungsbereich der Laserbearbeitungsvorrichtung (5) angeordnet ist.Manufacturing system according to Claim 1 , characterized by a workpiece positioning unit which is set up to position the workpiece (24) in a workpiece holder (22), the workpiece holder (22) preferably being arranged in a machining area of the laser machining device (5). Fertigungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückpositionierungseinheit Bestandteil des Transfersystems (7) ist.Manufacturing system according to Claim 2 , characterized in that the workpiece positioning unit is part of the transfer system (7). Fertigungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückpositionierungseinheit zwischen dem Fertigungssystem-Startpunkt (S) und der Laserbearbeitungsvorrichtung (5) angeordnet ist.Manufacturing system according to Claim 2 or 3rd , characterized in that the workpiece positioning unit is arranged between the production system starting point (S) and the laser processing device (5). Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) bezogen auf die Fertigungsstrecke nachgeordnet zu der Laserbearbeitungsvorrichtung (5) angeordnet ist.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (6) is arranged downstream of the laser processing device (5) in relation to the manufacturing line. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückpositionierungseinheit dazu eingerichtet ist, das bearbeitete Werkstück (24) in einem Messbereich der Messvorrichtung (6) zu positionieren.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece positioning unit is set up to position the machined workpiece (24) in a measuring range of the measuring device (6). Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückpositionierungseinheit ausgebildet ist als mehrachsiger Roboter, Scara-Roboter oder Delta-Roboter.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece positioning unit is designed as a multi-axis robot, Scara robot or delta robot. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) in die Laserbearbeitungsvorrichtung (5) integriert oder an dieser angeordnet ist.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (6) is integrated into the laser processing device (5) or is arranged on it. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transfersystem (7) dazu eingerichtet ist, die Laserbearbeitungsvorrichtung (5) oder die Laserbearbeitungsvorrichtung (5) samt in diese integrierter oder an dieser angeordneter Messvorrichtung (6), relativ zu dem Werkstück (24) zu positionieren, nämlich derart, dass das Werkstück (24) in einem Bearbeitungsbereich der Laserbearbeitungsvorrichtung (5) angeordnet ist.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the transfer system (7) is set up to transfer the laser processing device (5) or the laser processing device (5) together with the measuring device (6) integrated in them or arranged on them, relative to the workpiece (24 ), namely in such a way that the workpiece (24) is arranged in a processing area of the laser processing device (5). Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dass das Transfersystem (7) dazu eingerichtet ist die Messvorrichtung (6) relativ zu dem Werkstück (24) zu positionieren.Manufacturing system according to one of the preceding claims, that the transfer system (7) is set up to position the measuring device (6) relative to the workpiece (24). Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transfersystem (7) ausgebildet ist als vom Fertigungssystem-Startpunkt (S) bis zum Fertigungssystem-Endpunkt (E) verlaufendes Transportband.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the transfer system (7) is designed as a conveyor belt running from the manufacturing system starting point (S) to the manufacturing system end point (E). Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Transfersystem (7) ein Robotersystem umfasst, welches einen oder mehrere Roboter aufweist, insbesondere einen oder mehrere mehrachsige Roboter, Scara-Roboter oder Delta-Roboter.Manufacturing system according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the transfer system (7) comprises a robot system which has one or more robots, in particular one or more multi-axis robots, Scara robots or delta robots. Fertigungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserbearbeitungsvorrichtung (5) und/oder der Messvorrichtung (6) ein Roboter zugeordnet ist, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung (5) und/oder die Messvorrichtung (6) unter Einsatz jeweiligen Roboters relativ zu dem Werkstück (24) positionierbar ist.Manufacturing system according to Claim 12 , characterized in that the laser processing device (5) and / or the measuring device (6) is assigned a robot, the laser processing device (5) and / or the measuring device (6) being positionable relative to the workpiece (24) using respective robots . Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung (5) dazu eingerichtet ist, das Werkstück (24) an einer Bearbeitungsstelle oder mehreren Bearbeitungsstellen sequentiell oder gleichzeitig zu bearbeiten.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the laser processing device (5) is set up to process the workpiece (24) sequentially or simultaneously at one processing point or several processing points. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückpositionierungseinheit dazu eingerichtet ist, einen Batch aus einer Mehrzahl von Werkstücken (24), insbesondere einen auf einem Werkstückträger angeordneten Batch aus einer Mehrzahl von Werkstücken (24), relativ zu der Laserbearbeitungsvorrichtung (5) zu positionieren.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece positioning unit is set up to process a batch of a plurality of workpieces (24), in particular a batch of a plurality of workpieces (24) arranged on a workpiece carrier, relative to the laser processing device (5 ) to position. Fertigungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung (5) dazu eingerichtet ist, den Batch aus der Mehrzahl von Werkstücken (24) sequentiell oder gleichzeitig zu bearbeiten.Manufacturing system according to Claim 15 , characterized in that the laser processing device (5) is set up to process the batch of the plurality of workpieces (24) sequentially or simultaneously. Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung (5) umfasst: a. zumindest eine Laserstrahlungsquelle (1), die dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl (10) zu erzeugen und zur Bearbeitung des Werkstücks (24) in Richtung des Werkstücks (24) auszusenden; b. eine der Laserstrahlungsquelle (1) in Strahlrichtung nachgeordnete Strahlformungseinheit (4), die dazu eingerichtet ist, aus dem Laserstrahl (10) einen modulierten Laserstrahl (20) zu formen; c. eine der Strahlformungseinheit (4) in Strahlrichtung nachgeordnete Bewegungseinheit, die dazu eingerichtet ist, - eine Bewegung des modulierten Laserstrahls (20) auszuführen, bei welcher der modulierte Laserstrahl (20) relativ zu dem Werkstück (24) bewegt wird, insbesondere zur Ausrichtung auf verschiedene Bearbeitungsstellen, und/oder - eine Bewegung des Werkstücks (24) auszuführen, bei welcher das Werkstück (24) relativ zu dem modulierten Laserstrahl (20) bewegt wird.Manufacturing system according to Claim 1 , characterized in that the laser processing device (5) comprises: a. at least one laser radiation source (1) which is set up to generate a laser beam (10) and to emit it in the direction of the workpiece (24) for processing the workpiece (24); b. a beam-shaping unit (4) arranged downstream of the laser radiation source (1) in the beam direction, which is set up to shape a modulated laser beam (20) from the laser beam (10); c. a movement unit arranged downstream of the beam shaping unit (4) in the beam direction, which is set up to - execute a movement of the modulated laser beam (20) in which the modulated laser beam (20) is moved relative to the workpiece (24), in particular for alignment with different ones Processing points, and / or - to carry out a movement of the workpiece (24) in which the workpiece (24) is moved relative to the modulated laser beam (20). Fertigungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Laserstrahlungsquelle (1) dazu eingerichtet ist, einen kontinuierlichen oder einen gepulsten Laserstrahl (10) zu erzeugen.Manufacturing system according to Claim 17 , characterized in that the at least one laser radiation source (1) is set up to generate a continuous or a pulsed laser beam (10). Fertigungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Laserstrahlungsquelle (1) dazu eingerichtet ist, einen gepulsten Laserstrahl (10) mit Pulslängen im Femto-, Piko oder Nanosekundenbereich zu erzeugen.Manufacturing system according to Claim 18 , characterized in that the at least one laser radiation source (1) is set up to generate a pulsed laser beam (10) with pulse lengths in the femto, picosecond or nanosecond range. Fertigungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Laserstrahlungsquelle (1) dazu eingerichtet ist, einen kontinuierlichen continuous-wave Laserstrahl (10) zu erzeugen.Manufacturing system according to Claim 17 , characterized in that the at least one laser radiation source (1) is set up to generate a continuous continuous-wave laser beam (10). Fertigungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinheit zumindest einen Galvanometerscanner und gegebenenfalls einen Fokusshifter umfasst.Manufacturing system according to Claim 17 , characterized in that the movement unit comprises at least one galvanometer scanner and optionally a focus shifter. Fertigungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinheit eine ein- oder mehrdimensionale Lineareinheit, eine drehbare Achseinheit, einen Hubtisch oder eine Kombination der vorgenannten Komponenten umfasst.Manufacturing system according to Claim 17 , characterized in that the movement unit is a one- or multi-dimensional linear unit, a comprises rotatable axis unit, a lifting table or a combination of the aforementioned components. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine weitere Messvorrichtung, die bezogen auf die Fertigungsstrecke vorzugsweise nachgeordnet zu der Laserbearbeitungsvorrichtung (5) angeordnet ist.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized by at least one further measuring device which, in relation to the manufacturing line, is preferably arranged downstream of the laser processing device (5). Fertigungssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Messvorrichtung stationär angeordnet ist.Manufacturing system according to Claim 23 , characterized in that the at least one further measuring device is arranged in a stationary manner. Fertigungssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest einen weiteren Messvorrichtung ein Roboter zugeordnet ist, wobei die zumindest eine weitere Messvorrichtung unter Einsatz jeweiligen Roboters relativ zu dem Werkstück (24) positionierbar ist.Manufacturing system according to Claim 23 , characterized in that the at least one further measuring device is assigned a robot, wherein the at least one further measuring device can be positioned relative to the workpiece (24) using a respective robot. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Messung des Ist-Merkmals oder eines weiteren Ist-Merkmals unter einem von der ersten Messvorrichtung (6) abweichenden Messkriterium, einem abweichenden Messprinzip, einer abweichenden Präzision oder einem abweichendem Messumfang auszuführen.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one further measuring device is set up to measure the actual feature or a further actual feature under a measuring criterion that differs from the first measuring device (6), a different measuring principle, a different Precision or a deviating measurement range. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung eine optische oder eine akustische Messvorrichtung ist.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (6) and / or the at least one further measuring device is an optical or an acoustic measuring device. Fertigungssystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung ein Kamerasystem mit einer oder mehreren Kamera(s), beispielsweise 3D-Kamera(s), umfasst.Manufacturing system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the measuring device (6) and / or the at least one further measuring device comprises a camera system with one or more camera (s), for example 3D camera (s). Fertigungssystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung ein mit dem Kamerasystem zusammenwirkendes Beleuchtungssystem aus einem oder mehreren Beleuchtungselement(en) umfasst.Manufacturing system according to Claim 28 , characterized in that the measuring device (6) and / or the at least one further measuring device comprises a lighting system that interacts with the camera system and consists of one or more lighting element (s). Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung zumindest einen Laserkonfokal-Sensor umfasst.Manufacturing system according to one of the Claims 1 to 27 , characterized in that the measuring device (6) and / or the at least one further measuring device comprises at least one laser confocal sensor. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung zumindest ein Weißlicht-Interferometer oder eine Photodiode umfasst.Manufacturing system according to one of the Claims 1 to 27 , characterized in that the measuring device (6) and / or the at least one further measuring device comprises at least one white light interferometer or a photodiode. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung einen Sensor zur Erfassung von Röntgenstrahlung umfasst.Manufacturing system according to one of the Claims 1 to 27 , characterized in that the measuring device (6) and / or the at least one further measuring device comprises a sensor for detecting X-rays. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung zur online-Prozesskontrolle, insbesondere während der Laserbearbeitung, ausgebildet ist.Manufacturing system according to one of the Claims 27 to 32 , characterized in that the measuring device (6) and / or the at least one further measuring device is designed for online process control, in particular during laser processing. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung dazu eingerichtet ist/sind, das Ist-Merkmal, insbesondere das optische Ist-Merkmal, in Bezug auf das gesamte bearbeitete Werkstück (24), einen oder mehrere Abschnitt(e) des bearbeiteten Werkstücks (24), eine oder mehrere Linien des bearbeiteten Werkstücks (24), und/oder pixelweise zu messen.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (6) and / or the at least one further measuring device is / are set up to measure the actual feature, in particular the optical actual feature, in relation to the entire machined workpiece ( 24), one or more section (s) of the machined workpiece (24), one or more lines of the machined workpiece (24), and / or to measure pixel by pixel. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung dazu eingerichtet sind, die Topographie und/oder den Profilschnitt und/oder die laterale Größenausdehnung als optisches Ist-Merkmal zu messen.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (6) and / or the at least one further measuring device are set up to measure the topography and / or the profile section and / or the lateral size expansion as an actual optical feature. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transfersystem (7) eine zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung (5) und der vorzugsweise stationären Messvorrichtung (6) angeordnete erste Transportweiche (11) umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück (24) der Messvorrichtung (6) zuzuführen oder das Werkstück (24) an dieser vorbeizuleiten.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the transfer system (7) comprises a first transport switch (11) which is arranged between the laser processing device (5) and the preferably stationary measuring device (6) and is set up to transport the workpiece (24) Feed the measuring device (6) or guide the workpiece (24) past it. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transfersystem (7) eine der vorzugsweise stationären Messvorrichtung (6) in Bezug auf die Fertigungsstrecke nachgeordnete zweite Transportweiche (12) umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück (24) - der Messvorrichtung (6)erneut zuzuführen, und/oder - einer der Messvorrichtung (6) in Bezug auf die Fertigungsstrecke nachgeordneten weiteren Messvorrichtung zuzuführen, und/oder - entlang der Fertigungsstrecke in Richtung des Fertigungssystem-Endpunktes (E) weiterzuleiten, und/oder - das Werkstück (24) aus dem Transfersystem zu schleusen.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the transfer system (7) comprises a second transport switch (12) which is arranged downstream of the preferably stationary measuring device (6) in relation to the production line and which is set up to transport the workpiece (24) - the measuring device (6) to supply again, and / or - to supply a further measuring device downstream of the measuring device (6) in relation to the production line, and / or - to forward along the production line in the direction of the production system end point (E), and / or - the workpiece (24) out of the transfer system. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (200) dazu eingerichtet ist, den Abgleich des Ist-Merkmals mit dem Soll-Merkmal unter Zugriff auf eine Datenbank auszuführen, wobei die Datenbank Metadaten, Referenzdaten oder komprimierte Daten des Soll-Merkmals umfasst.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (200) is set up to carry out the comparison of the actual feature with the target feature with access to a database, the database being metadata, reference data or compressed data of the target Feature includes. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (200) dazu eingerichtet ist, die Bewertung basierend auf einem hierarchischen Bewertungsschema vorzunehmen, wobei das Bewertungsschema eine Warngrenze, eine oberhalb der Warngrenze liegende Eingriffsgrenze und eine oberhalb der Eingriffsgrenze liegende Toleranzgrenze bezüglich der Merkmalsabweichung umfasst.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (200) is set up to carry out the evaluation based on a hierarchical evaluation scheme, the evaluation scheme including a warning limit, an action limit above the warning limit and a tolerance limit above the action limit with respect to the Feature deviation includes. Fertigungssystem nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (205) dazu eingerichtet ist, im Falle - einer zwischen Warngrenze und Eingriffsgrenze liegenden Merkmalsabweichung, die Anpassung eines auf die Messvorrichtung (6) bezogenen Prozessmerkmals zu veranlassen, - einer zwischen Eingriffsgrenze und Toleranzgrenze liegenden Merkmalsabweichung, die Anpassung eines fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals zu veranlassen, - einer über die Toleranzgrenze hinausgehenden Merkmalsabweichung, eine werkstückbezogene Prozessfolge zu veranlassen.Manufacturing system according to Claim 39 , characterized in that the control unit (205) is set up to initiate the adjustment of a process feature related to the measuring device (6) in the event of a feature deviation lying between the warning limit and the action limit, - a feature deviation lying between the action limit and the tolerance limit, the adaptation of a manufacturing system-related process feature, - a feature deviation that exceeds the tolerance limit, to cause a workpiece-related process sequence. Fertigungssystem nach Anspruch 39 und/oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (200) dazu eingerichtet ist, den Abgleich und/oder die Bewertung unter Einsatz eines Algorithmus, insbesondere eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus, auszuführen.Manufacturing system according to Claim 39 and / or 40, characterized in that the evaluation unit (200) is set up to carry out the comparison and / or the evaluation using an algorithm, in particular an algorithm based on artificial intelligence. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (205) dazu eingerichtet ist, - die Anpassung des auf die Messvorrichtung (6) bezogenen Prozessmerkmals, und/oder - die Anpassung des fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals, und/oder - die Veranlassung der werkstückbezogenen Prozessfolge unter Einsatz eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus auszuführen.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (205) is set up to - the adaptation of the process feature related to the measuring device (6), and / or - the adaptation of the production system-related process feature, and / or - the initiation of the to execute workpiece-related process sequences using an algorithm based on artificial intelligence. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (205) dazu eingerichtet ist, die Anpassung des fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals zufallsbasiert, quotenbasiert, produkttypbasiert, oder logikbasiert auszuführen, insbesondere unter Einsatz eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (205) is set up to carry out the adaptation of the manufacturing system-related process feature in a random, quota-based, product-type-based or logic-based manner, in particular using an algorithm based on artificial intelligence. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (205) dazu eingerichtet ist, eine der folgenden werkstückbezogenen Prozessfolgen zu veranlassen: a. Freigeben des bearbeiteten Werkstücks (24); b. Deklarieren des bearbeiteten Werkstücks (24) als Ausschuss (A); c. Vornehmen einer wiederholten Messung des bearbeiteten Werkstücks (24) mit der Messvorrichtung (6) oder der weiteren Messvorrichtung.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (205) is set up to initiate one of the following workpiece-related process sequences: a. Releasing the machined workpiece (24); b. Declaring the machined workpiece (24) as scrap (A); c. Carrying out a repeated measurement of the machined workpiece (24) with the measuring device (6) or the further measuring device. Fertigungssystem nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (205) dazu eingerichtet ist, das bearbeitete Werkstück (24) im Falle einer unterhalb der Warngrenze liegenden Merkmalsabweichung freizugeben.Manufacturing system according to Claim 44 , characterized in that the control unit (205) is set up to release the processed workpiece (24) in the event of a feature deviation lying below the warning limit. Fertigungssystem nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das bearbeitete Werkstück (24) im Falle einer über die Toleranzgrenze hinausgehenden Merkmalsabweichung als Ausschuss (A) zu deklarieren.Manufacturing system according to Claim 44 , characterized in that the control unit is set up to declare the machined workpiece (24) as scrap (A) in the event of a feature deviation exceeding the tolerance limit. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (205) dazu eingerichtet ist, einen Betriebsparameter der Laserbearbeitungsvorrichtung (5) als fertigungssystembezogenes Prozessmerkmal anzupassen.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (205) is set up to adapt an operating parameter of the laser machining device (5) as a manufacturing system-related process feature. dass die Steuereinheit (205) dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere Funktionseinheiten des Fertigungssystems, insbesondere das Transfersystem (7), die Laserbearbeitungsvorrichtung (5), die Messvorrichtung (6) und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung, die erste Transportweiche (11) und/oder die zweite Transportweiche (12), die Auswerteeinheit (200) rechnergestützt zu steuern, insbesondere unter Einsatz eines Algorithmus, beispielsweise eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus, der auf eine Optimierung einer oder mehrerer Randbedin-gung(en) gerichtet ist.that the control unit (205) is set up to control one or more functional units of the manufacturing system, in particular the transfer system (7), the laser processing device (5), the measuring device (6) and / or the at least one further measuring device, the first transport switch (11) and / or the second transport switch (12) to control the evaluation unit (200) with computer support, in particular using an algorithm, for example an algorithm based on artificial intelligence, which is aimed at optimizing one or more boundary conditions. Fertigungssystem nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehrere(n) Randbedingung(en) eines oder mehrere der folgenden Kriterien betrifft: Kostenminimierung, Qualitätsoptimierung, Durchsatzmaximierung, Optimierung der Prüfschärfe, Minimierung statistischer Schwankungen, Gewährleistung der Prozessfähigkeit.Manufacturing system according to Claim 32 , characterized in that the one or more boundary condition (s) relates to one or more of the following criteria: cost minimization, quality optimization, throughput maximization, optimization of the test accuracy, minimization of statistical fluctuations, guarantee of process capability. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigungssystem ein Reservoir von zu bearbeitenden Werkstücken (24) aufweist.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the manufacturing system has a reservoir of workpieces (24) to be machined. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigungssystem zur Serienbearbeitung von Werkstücken (24) ausgebildet und eingerichtet ist.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the Production system for the series processing of workpieces (24) is designed and set up. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigungssystem in eine übergeordnete Fertigungslinie integrierbar ist.Manufacturing system according to one of the preceding claims, characterized in that the manufacturing system can be integrated into a higher-level manufacturing line. Verfahren zur Fertigung eines laserbearbeiteten Werkstücks (24) mit einem nach einem der Ansprüche 1 bis 52 ausgebildeten Fertigungssystem, das Fertigungssystem umfassend eine Laserbearbeitungsvorrichtung (5), ein Transfersystem (7) zum Transport des Werkstücks (24) entlang einer von einem Fertigungssystem-Startpunkt (S) in Richtung eines Fertigungssystem-Endpunktes (E) verlaufenden Fertigungsstrecke und/oder zur Positionierung der Laserbearbeitungsvorrichtung (5) relativ zu dem Werkstück (24), eine Messvorrichtung (6), eine Auswerteeinheit (200) und eine Steuereinheit (205), das Verfahren umfassend die folgenden Schritte: - unter Einsatz des Transfersystems (7): Positionieren des Werkstücks (24) relativ zur Laserbearbeitungsvorrichtung (5) oder Positionieren der Laserbearbeitungsvorrichtung (5) relativ zu dem Werkstück (24); - unter Einsatz der Laserbearbeitungsvorrichtung (5): Bearbeiten des Werkstücks (24); - unter Einsatz der Messvorrichtung (6): Messen eines Ist-Merkmals, insbesondere eines optischen oder akustischen Ist-Merkmals, des Werkstücks (24) während und/oder nach der Bearbeitung; - unter Einsatz der Auswerteeinheit (200): Abgleichen des Ist-Merkmals mit einem Soll-Merkmal, Feststellen einer diesbezüglichen Merkmalsabweichung sowie Bewerten der Laserbearbeitung auf Basis eines Bewertungsschemas; - unter Einsatz der Steuereinheit (205) und auf Basis der Bewertung und/oder einer rechnergestützten Optimierung: Anpassen eines fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals und/oder Veranlassen einer werkstückbezogenen Prozessfolge.A method for manufacturing a laser-machined workpiece (24) with one of the Claims 1 to 52 trained manufacturing system, the manufacturing system comprising a laser processing device (5), a transfer system (7) for transporting the workpiece (24) along a manufacturing line running from a manufacturing system starting point (S) in the direction of a manufacturing system end point (E) and / or for positioning the laser processing device (5) relative to the workpiece (24), a measuring device (6), an evaluation unit (200) and a control unit (205), the method comprising the following steps: - using the transfer system (7): positioning the workpiece (24) relative to the laser processing device (5) or positioning the laser processing device (5) relative to the workpiece (24); - Using the laser processing device (5): processing of the workpiece (24); - Using the measuring device (6): measuring an actual feature, in particular an optical or acoustic actual feature, of the workpiece (24) during and / or after machining; - Using the evaluation unit (200): comparing the actual feature with a target feature, determining a related feature deviation and evaluating the laser processing on the basis of an evaluation scheme; - Using the control unit (205) and on the basis of the assessment and / or computer-aided optimization: adapting a production system-related process feature and / or initiating a workpiece-related process sequence. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung auf einer hierarchischen Bewertungsstruktur basiert, die eine Warngrenze, eine oberhalb der Warngrenze liegende Eingriffsgrenze und eine oberhalb der Eingriffsgrenze liegende eine Toleranzgrenze bezüglich der Merkmalsabweichung umfasst.Procedure according to Claim 53 , characterized in that the evaluation is based on a hierarchical evaluation structure which comprises a warning limit, an action limit above the warning limit and a tolerance limit above the action limit with regard to the feature deviation. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle - einer zwischen Warngrenze und Eingriffsgrenze liegenden Merkmalsabweichung, die Steuereinheit (205) die Anpassung eines auf die Messvorrichtung (6) bezogenen Prozessmerkmals veranlasst, - einer zwischen Eingriffsgrenze und Toleranzgrenze liegenden Merkmalsabweichung, die Steuereinheit (205) die Anpassung eines fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals veranlasst, - einer über die Toleranzgrenze hinausgehenden Merkmalsabweichung, die Steuereinheit (205) eine werkstückbezogene Prozessfolge veranlasst.Procedure according to Claim 54 , characterized in that in the case of - a feature deviation lying between the warning limit and the action limit, the control unit (205) initiates the adaptation of a process feature related to the measuring device (6), - a feature deviation lying between the action limit and the tolerance limit, the control unit (205) initiates the adaptation a manufacturing system-related process feature, - a feature deviation that exceeds the tolerance limit, the control unit (205) triggers a workpiece-related process sequence. Verfahren nach Anspruch 53 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (200) den Abgleich und/oder die Bewertung vorzugsweise unter Einsatz eines Algorithmus, beispielsweise eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus, ausführt.Procedure according to Claim 53 to 55 , characterized in that the evaluation unit (200) carries out the comparison and / or the evaluation preferably using an algorithm, for example an algorithm based on artificial intelligence. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (205) die Anpassung des auf die Messvorrichtung (6) bezogenen Prozessmerkmals und/oder die Anpassung des fertigungssystembezogenen Prozessmerkmals und/oder die Veranlassung der werkstückbezogenen Prozessfolge unter dem Einsatz eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus ausführt.Method according to one of the Claims 53 to 56 , characterized in that the control unit (205) carries out the adaptation of the process feature related to the measuring device (6) and / or the adaptation of the production system-related process feature and / or the initiation of the workpiece-related process sequence using an algorithm based on artificial intelligence. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (205) in Abhängigkeit der Bewertung eine oder mehrere der folgenden werkstückbezogenen Prozessfolge(n) veranlasst: a. das bearbeitete Werkstück (24) wird freigegeben; b. das bearbeitete Werkstück (24) wird als Ausschuss (A) deklariert; c. es wird eine wiederholte Messung des bearbeiteten Werkstücks (24) mit der Messvorrichtung (6) oder zumindest einer weiteren Messvorrichtung vorgenommen.Method according to one of the Claims 53 to 57 , characterized in that the control unit (205) initiates one or more of the following workpiece-related process sequence (s) as a function of the assessment: a. the machined workpiece (24) is released; b. the machined workpiece (24) is declared as scrap (A); c. a repeated measurement of the machined workpiece (24) is carried out with the measuring device (6) or at least one further measuring device. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass das bearbeitete Werkstück (24) im Falle unterhalb der Warngrenze liegenden Merkmalsabweichung freigegeben wird.Procedure according to Claim 58 , characterized in that the machined workpiece (24) is released in the case of a feature deviation lying below the warning limit. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass das bearbeitete Werkstück (24) im Falle einer über die Toleranzgrenze hinausgehenden Merkmalsabweichung als Ausschuss (A) deklariert wird.Procedure according to Claim 58 , characterized in that the machined workpiece (24) is declared as scrap (A) in the event of a feature deviation exceeding the tolerance limit. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (205) eine oder mehrere Funktionseinheiten des Fertigungssystems, insbesondere das Transfersystem (7), die Laserbearbeitungsvorrichtung (5), die Messvorrichtung (6) und/oder die zumindest eine weitere Messvorrichtung, eine erste Transportweiche (11) und/oder eine zweite Transportweiche (12), sowie die Auswerteeinheit (200) rechnergestützt steuert, insbesondere unter Einsatz eines Algorithmus, beispielsweise eines auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus, der auf eine Optimierung einer oder mehrerer Randbedingung(en) gerichtet ist.Method according to one of the Claims 53 to 60 , characterized in that the control unit (205) has one or more functional units of the manufacturing system, in particular the transfer system (7), the laser processing device (5), the measuring device (6) and / or the at least one further measuring device, a first transport switch (11) and / or a second transport switch (12), as well as the evaluation unit (200) controlled by computer, in particular using an algorithm, for example an algorithm based on artificial intelligence, which is aimed at optimizing one or more boundary conditions. Verfahren nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (205) eine oder mehrere Funktionseinheiten in Bezug auf eine Optimierung der folgenden Randbedingungen steuert: Kostenminimierung, Qualitätsoptimierung, Durchsatzmaximierung, Optimierung der Prüfschärfe, Minimierung statistischer Schwankungen, Gewährleistung der Prozessfähigkeit.Procedure according to Claim 61 , characterized in that the control unit (205) controls one or more functional units with regard to an optimization of the following boundary conditions: cost minimization, quality optimization, throughput maximization, optimization of the test accuracy, minimization of statistical fluctuations, guarantee of process capability. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Serienbearbeitung von Werkstücken (24) verwendet wird.Method according to one of the Claims 50 to 62 , characterized in that it is used for series machining of workpieces (24). Verfahren nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, dass ein nach einem der Ansprüche 1 bis 52 ausgebildetes Fertigungssystem zur Fertigung des laserbearbeiteten Werkstücks (24) verwendet wird.Procedure according to Claim 63 , characterized in that one according to one of the Claims 1 to 52 trained manufacturing system for manufacturing the laser-machined workpiece (24) is used.
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