KR20210003963A

KR20210003963A - 레이저 빔의 기준 초점 위치를 결정하는 방법

Info

Publication number: KR20210003963A
Application number: KR1020217000045A
Authority: KR
Inventors: 마르쿠스 블라쉬카; 디에터 할라쉬; 마르쿠스 짐머만
Original assignee: 트룸프 베르크초이그마쉬넨 게엠베하 + 코. 카게
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2021-01-12
Also published as: KR20180090885A; US20180290242A1; WO2017097812A3; KR102321951B1; WO2017097812A2; JP6882292B2; JP2018537295A; US11065721B2; EP3386675A2; DE102015224963B3; EP3386675B1; CN108367385A

Abstract

본 발명은 레이저 시스템(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은, a. 레이저 빔 시스템(1)의 레이저 빔(2)에 의해 적어도 두 개의 리세스(recess)들(21, 22)을 판형 바디(20)에서 생성하는 단계 - 적어도 두 개의 리세스들(21, 22)에 대해 상이한 초점 위치의 위치가 제어됨 -; b. 판형 바디(20)에 레이저 빔(2)을 조사(irradiate)하는 단계; c. 리세스들(21, 22)의 엣지들을 검출하는 단계 - 판형 바디의 방사선과 관련이 있는 하나 이상의 파라미터(30)가 검출됨 -; 및 d. 검출된 파라미터(들)(30)을 사용하여 절개부들(21, 22)의 폭(b)을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

레이저 빔의 기준 초점 위치를 결정하는 방법{METHOD FOR DETERMINING THE REFERENCE FOCAL POSITION OF A LASER BEAM}

본 발명은 레이저 장비의 레이저 빔의 기준 초점 위치를 결정하는 방법에 관한 것이다.

레이저 절삭 또는 레이저 용접을 사용하던지 간에, 워크피스(workpiece)를 충분히 정확하게 가공할 수 있도록 하기 위해, 레이저 빔을 최고 출력 밀도를 갖는 위치에서 워크피스와 접촉시킬 필요가 있다. 따라서, 문제는 레이저 빔의 가장 좁아진 위치를 찾는 것이다. 이를 위해, 예를 들어, 레이저 빔을 사용하여 상이한 슬롯이 기준 워크피스에서 절삭되는 것이 알려져 있으며, 여기서는 각각의 슬롯마다 상이한 초점 위치가 사용된다. 이어서, 기준 워크피스를 제거하고, 슬롯 폭을 수동으로 측정한다. 최소 슬롯 폭이 달성되었던 초점 위치가 워크피스 가공 작업에 가장 적합한 초점 위치이다. 이 방법은 비교적 복잡하며 자동화될 수 없다.

DE 102 55 628 A1에서는, 테스트 워크피스에서 상이한 초점 위치를 갖고 절삭되는 라인들의 절삭 갭 폭을 카메라를 사용하여 측정하는 것이 알려져 있다.

JP H1076384 A에서는 워크피스에서 상이한 초점 위치를 갖고 복수의 라인들이 절삭되는 초점 위치를 결정하는 방법이 개시되어 있다. 이어서, 절삭 헤드가 라인들을 가로질러서 이동되고, 거리 센서를 사용하여 용량성 방식으로 라인 폭이 측정된다.

EP 1 750 891 B1로부터는, 초점 위치를 결정하는 방법이 알려져 있는데, 여기서는 초점 위치의 변경과 함께 절삭 갭을 따른 반복적인 이동 및 처리 방사선의 검출에 의해, 절삭 갭이 최소 폭을 갖는 초점 위치가 확정된다.

WO2009/046786 A1로부터는, 다양한 초점 위치를 가지면서 연속적인 라인을 절삭하고 이어서 절삭 라인의 횡측 스캐닝에 의해 초점 위치를 결정하는 방법이 알려져 있다. 스캐닝은 기계적으로, 용량성 방식으로, 또는 레이저 빔에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 목적은 레이저 장비의 레이저 빔의 정확한 초점 위치가 어떠한 경우에서도 레이저 장비 상에 제공되는 컴포넌트들을 사용하여 간단한 방식으로 결정될 수 있는 대안적인 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은, 본 발명에 따라, 워크피스 가공 처리에 적합한 레이저 장비의 레이저 빔의 초점 위치를 결정하는 방법으로 달성되며, 본 방법은,

a. 레이저 장비의 레이저 빔으로 적어도 두 개의 절개부(incision)들을 판형 부재에서 생성하는 단계 - 여기서는 적어도 두 개의 절개부들에 대해 상이한 초점 위치가 설정됨 -;

b. 상기 판형 부재에 레이저 빔을 조사(irradiate)하는 단계;

c. 판형 부재의 조사와 관련이 있는 하나 이상의 파라미터가 검출되는 것에 의해 절개부의 엣지를 검출하는 단계;

d. 검출된 파라미터(들)를 사용하여, 특히, 검출된 파라미터(들)을 사용하여 검출된 엣지들의 간격으로부터, 절개부의 폭을 확정하는 단계를 갖는다.

레이저 빔의 기준 초점 위치는 이 경우, 예를 들어, 빔 초점이 워크피스 표면 상에, 즉 판형 부재의 표면 상에 위치하는 초점 위치이다. 그런 후, 판형 부재의 표면으로부터 및/또는 레이저 가공 헤드의 포커싱 장치로부터의 레이저 노즐의 간격은 레이저 빔의 빔 초점이 판형 부재의 표면 상에 안착하도록 하는 방식으로 조정된다. 이러한 정보(빔 초점이 판형 부재의 표면 상에 위치되는, 포커싱 장치의 간격 또는 조정)에 의해, 후속적인 워크피스 가공 작업과 함께 원하는 초점 위치를 조정하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르면, 기준 초점 위치를 결정하기 위해, 가변 초점 위치 설정으로, 복수의 절개부들, 특히 복수의 평행한 절개부들이 기준 워크피스, 특히 판형 부재에서 생성된다. 판형 부재, 특히 기준 금속 시트에서 절개부를 절삭한 후, 판상 부재에 다시 레이저 빔을 조사한다. 레이저 빔이 절개부 주위의 판형 부재의 재료에 부딪치면, 처리 방사선 및/또는 반사된 레이저 방사선이 발생한다. 처리 방사선은, 예를 들어, 레이저 설비 상에서 어떠한 경우에도 제공되는 천공(piercing) 센서 시스템을 사용하여 검출될 수 있다. 반사된 레이저 조사는, 예를 들어, 어떠한 경우에도 존재하는 보호 유리 모니터링 장치를 사용하여 검출될 수 있다. 이러한 방식으로 검출되는 파라미터, 즉 처리 방사선 및/또는 반사된 방사선은 평가 알고리즘에 의해 평가될 수 있다. 이러한 방식으로, 절개부의 엣지가 검출될 수 있다. 다른 알고리즘에 의해, 엣지 정보는, 이에 따라 절개부의 폭, 특히 최소 폭을 갖는 절개부를 자동으로 결정하기 위해, 후속적으로 처리되고 계산될 수 있다. 그 후, 최소 폭을 갖는 절개부와 연관된 초점 위치는 기준 초점 위치를 나타낸다.

레이저 장비의 레이저 빔이 판형 부재를 조사하기 위한 광원으로서 사용되기 때문에, 추가적인 광원이 필요하지 않다. 본 발명에 따르면, 이미 존재하여 사용중인 컴포넌트들에 의해 레이저 장비 상의 초점 위치를 교정하는 것이 결국에는 가능하다. 레이저 장비에는 제어된 천공을 위해 필요한 센서 시스템 및 중앙 센서 기술 제어 유닛으로의 이러한 센서 시스템의 연결부가 이미 갖춰 있다. 어떠한 경우에도 존재하는 레이저 가공 헤드는 또한 판형 부재의 조사를 보장하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 판형 부재의 조사는 감소된 레이저 전력과 10KHz 초과의 레이저 주파수에서 수행되는 것이 바람직하다. 레이저 전력은 처리 광선을 방출하는 처리가 발생하기에 충분히 큰 것이 바람직하다. 사용가능한 센서 시스템이 더 민감할수록, 전력은 더 낮아질 수 있다.

바람직하게는, 레이저 빔과 판형 부재는 절개부의 길이방향에 대해 횡방향으로 서로 상대적 이동된다. 이 경우, 결국에는 레이저 빔과 판형 부재가 서로에 대해 오직 한 방향으로만 상대적 이동되어야하기 때문에 절개부들은 서로 평행하게 위치하는 것이 유리하다.

판형 부재에 대하여 레이저 빔을 배향시키는 가공 헤드가 판형 부재에 대해 일정한 간격으로 그리고 판형 부재에 대해 일정한 속도로 이동될 때 다른 장점이 제공된다. 이 경우, 절개부의 엣지를 스캐닝하기 위한 시간 해상도가 충분히 높아지는 방식으로 속도가 선택될 수 있다. 그러나, 너무 느리지 않아야 하는데, 그 이유는, 레이저 빔이 절개부의 엣지에 부딪칠 때, 처리 광선 신호에서 또는 반사된 방사선의 신호에서 명백한/날카로운/가파른 플랭크(flank)가 보이지 않기 때문이다. 또한, 과도하게 느린 진행으로 인해, 엣지가 명백하게 검출되기 전에 이미 녹아버릴 위험이 있다. 예를 들어, 판형 부재에 대한 광원의 상대 속도는 1m/분일 수 있다.

판형 부재를 스캐닝하기 위한 레이저 전력은, 판형 부재의 재료에 부딪칠 때 충분히 강한 처리 광선 레벨이 생성되도록 높게 선택되어야 한다. 원칙적으로, 두 개의 절개부들 사이의 판형 부재의 재료가 절삭되는 높은 값으로 레이저 전력을 조정하는 것이 고려될 수 있다.

레이저 장비의 조정된 가스 압력은 광원과 판형 부재의 상대적 이동 동안 가능한 한 작아야 한다(예를 들어 0.3 bar). 따라서, 판형 부재가, 특히 금속 시트로서 구성될 때, 측정 중에 휘어지고 결과적으로 측정에 악영향을 미치게 되는 것이 방지된다.

정확한 측정을 보장하기 위해, 절개부가 단일 절삭 갭 폭보다 큰 폭을 갖도록 생성되는 것이 유리하다. 이러한 방식으로, 절개부가 측정될 때, 절개부의 첫번째 엣지를 넘어선 이동 후의 처리 방사선 또는 반사된 레이저 방사선의 신호는 다시 워크피스 재료에 부딪힐 때 다시 증가하기 전에 최소로 떨어질 수 있는 것이 보장된다. 결과적으로, 엣지 검출의 정확도가 향상될 수 있다.

광원과 판형 부재가 서로에 대해 반대 방향으로 두 번 상대적 이동될 때 특별한 이점이 제공되며, 여기서는 각각의 상대적 이동마다 절개부의 엣지들 중 하나만의 엣지가 검출된다. 따라서, 각각의 운동 방향으로, 절개부의 엣지들 중 하나만의 엣지가 각각의 경우에서 검출된다. 이러한 방식으로, 측정 정확도가 향상된다. 특히 바람직한 방식으로, 엣지에 "접근"할 때에는 특히 작업적으로 신뢰성 있는 방식으로 검출이 가능하기 때문에 이동 방향으로 절개부에 뒤따르는 절개부의 엣지만이 각각의 이동 방향마다 검출된다. 절개부 폭을 결정하기 위해서는, 나가고 되돌아오는 여정으로부터의 위치 정보가 결합되어야 한다. 개별 "빔 경로들"(나가고 되돌아오는 여정) 사이에서는, 한 방향으로의 스캐닝으로 인한 엣지 손상이 다른 방향으로의 스캐닝을 변조시키지 않도록 어느 정도의 안전 거리가 제공되어야 한다. 바람직하게는, 이에 따라 절개부는 1mm 초과의 깊이를 가지며, 특히 바람직하게는 1.5mm 초과의 깊이를 갖는다.

다른 방법 변형예에 따르면, 생성될 절개부의 길이방향으로 레이저 빔을 사용하여 제1 단일 절삭 갭이 생성되는 것에 의해, 이어서 길이방향에 대한 횡방향으로, 그 후 길이방향이되 제1 단일 절삭 갭의 생성과는 반대 방향으로 제2 단일 절삭 갭이 생성되는 것에 의해, 그리고 판형 부재의 부분이 절삭될 때 까지 제3 단일 절삭 갭이 생성되는 것에 의해 절개부가 생성되도록 하는 규정이 있을 수 있다. 이로써 절개부가 단일 절삭 갭보다 더 넓어지는 것이 보장된다. 레이저 빔이 판형 부재에 대해 한 방향으로만 이동될 때, 이 경우에는 단일 절삭 갭이 생성된다. 따라서, 단일 절삭 갭의 폭은 레이저 빔의 폭 또는 직경과 실질적으로 일치한다.

절개부의 엣지는, 검출된 파라미터가 제1 미리결정된 기준값 아래로 떨어지거나 또는 이를 초과할 때 검출될 수 있다. 특히, 처리 방사선의 전력에 대한 기준값 및/또는 반사된 레이저 방사선에 대한 기준값은 미리결정될 수 있고, 파라미터로서의 처리 방사선의 전력 또는 파라미터로서의 반사된 레이저 방사선이 기준값을 초과하거나 또는 그 아래로 떨어지는지 여부가 모니터링될 수 있다. 파라미터(처리 방사선의 전력 또는 반사된 방사선의 전력)에 의한 미리결정된 기준값의 이러한 통과가 식별될 때, 엣지가 검출된다.

대안적으로 또는 추가적으로, 구배가 제2 기준값을 초과하거나 또는 그 아래로 떨어질 때 절개부의 엣지가 식별되도록 하는 규정이 있을 수 있으며, 여기서는 파라미터의 구배가 형성된다. 특히, 이전 파라미터 값(이전 샘플링 포인트에서의 파라미터의 값)으로부터 현재 파라미터 값(샘플링 포인트에서의 파라미터의 값, 예를 들어, 처리 방사선의 전력)의 뺄셈에 의해 구배가 형성되도록 하는 규정이 있을 수 있다. 값이 동시에 제1 및 제2 미리결정된 기준값을 통과할 때, 즉 제1 및 제2 미리결정된 기준값을 초과하거나 또는 그 아래로 떨어질 때, 엣지가 특히 식별될 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로, 복수의 샘플링 포인트들에 걸쳐 검출되는 파라미터(들)로부터, 구배가 형성되고, 구배들의 평균값이 형성되고, 이것을 제3 기준값과 비교하도록 하는 규정이 있을 수 있으며, 여기서는 평균값이 제3 기준값을 초과하거나 또는 그 아래로 떨어질 때 절개부의 엣지가 검출된다. 평균화는 구배들의 합을 사용된 샘플링 포인트들의 개수로 나누는 방식으로 수행될 수 있다.

절개부의 확정된 폭의 수학적 평가를 위해, 확정된 폭에서 곡선 피팅(curve fit)이 수행될 수 있다. 곡선의 최소값으로부터, 최소 절삭 갭 폭 및 연관된 초점 위치가 기준 초점 위치로서 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 단일 폭이 나머지 것들에 대응하지 않을 때를, 즉, 계산된 곡선으로부터 명백하게 벗어날 때를 살펴볼 수 있다. 이 폭은 평가에서 무시될 수 있다. 곡선 피팅의 정확도(예컨대, 평균 제곱 오차를 통해)를 평가함으로써, 측정 품질을 검증하는 것이 더욱 가능해진다. 계산된 곡선으로부터의 폭의 편차들의 합이 너무 클 경우, 측정을 반복해야 한다는 통지가 출력될 수 있다.

도면을 참조하여, 본 발명에서 중요한 세부사항을 설명하는 본 발명의 실시예의 이하의 상세한 설명으로부터, 그리고 청구항으로부터 본 발명의 다른 특징 및 이점이 인식될 것이다. 본 명세서에 설명된 특징들은 스케일링되는 것으로 이해될 것을 반드시 의도한 것은 아니며, 본 발명에 따른 특정 특징들이 명확하게 가시화될 수 있는 방식으로 예시된 것이다. 상이한 특징들이 그 자체로 개별적으로 또는 본 발명의 변형예에서 임의의 조합으로 함께 구현될 수 있다.

개략적인 도면에서는, 본 발명의 실시예들이 이하의 설명으로 보다 상세하게 도시되고 설명된다. 도면들에서,
도 1은 레이저 장비의 일부의 개략도이다.
도 2는 초점 위치의 개념을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 레이저 절삭 헤드 및 판형 부재의 도면이다.
도 4는 엣지 검출을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 최소 절개부 폭을 확정하기 위한 예시를 나타내는 그래프이다.

도 1에 따르면, 레이저 장비(1)에서, 특히 레이저 절삭 장비에서, 레이저 빔(2)은, 스크래퍼 미러로서 구축된 미러(3)에 의해, 레이저 가공 헤드(5) 내에 배열된 재지향 미러(4) 상으로 지향된다. 레이저 빔(2)은 렌즈로서 구축된 포커싱 장치(6)에 의해 포커싱되고 레이저 노즐(7)을 통해 워크피스(8) 상으로 지향된다.

레이저 빔(2)이 워크피스(8)에 부딪칠 때, 처리 방사선이 생성된다. 이 처리 방사선은 미러(4)를 통해 되반사되고, 레이저 빔 경로(9)로부터 미러(3)에 의해 디커플링되어 측정 장치(10) 상으로 지향된다. 측정 장치(10)는 대응하는 전자 시스템을 갖춘 포토다이오드를 포함한다. 측정 장치(10)의 정보는 평가 및 제어 장치(11)에 전송된다. 평가 및 제어 장치(11)에서, 후술될 엣지 검출이 수행될 수 있다.

레이저 빔(2)을 사용한 워크피스(8)의 조사(irradiation) 동안, 방사선이 처리 광선(처리 방사선) 및/또는 반사된 레이저 방사선으로서 생성된다. 처리 광선 및 반사된 레이저 방사선 또는 이와 연관된 변수들은 워크피스(8)의 조사와 관련된 본 발명의 구성에 있어서의 파라미터들이다.

도 2는 또한 노즐(7)을 갖춘 레이저 가공 헤드(5)를 개략도로서 도시한다. 레이저 빔(2)은 위치(15)에서 레이저 빔의 최소 직경(즉, 초점)을 갖는다. 따라서, 위치(15)는 초점 위치에 대응한다. 초점 위치는 포커싱 장치(6)가 이동되고/이동되거나 워크피스(8)에 대한 노즐(7)(즉, 가공 헤드(5))의 간격이 변경됨으로써 워크피스(8)의 표면과 관련하여 변경될 수 있다. 초점 위치(15)가 워크피스(8) 위에 있는 경우, 워크피스(8) 내에서는, 아래쪽으로 팽창하는 개구(16)가 생성된다. 초점 위치(15)가 워크피스(8) 아래에 있는 경우에는, 위쪽으로 팽창하는 개구(17)가 생성된다. 초점 위치(15)가 워크피스(8)의 표면(18) 상에 위치한 경우에는, 실질적으로 평행한 측벽을 갖는 개구(19)가 생성된다. 워크피스 가공 작업 동안, 레이저 빔(2)의 초점은, 예를 들어, 워크피스(8)의 상면(18) 상에 있거나 또는 워크피스(8) 내부에 있다.

도 3은 복수의 절개부(21, 22)가 레이저 장비(1)의 레이저에 의해 도입되어 있는 판형 부재(20)의 평면도이다. 절개부(21, 22)는 상이한 초점 위치를 통해 도입되었다. 절개부(21, 22)의 폭은 단일 절삭 갭 폭보다 넓다. 특히, 절개부(21, 22)는 도입될 절개부(21, 22)의 길이방향(23)으로 먼저 이동되는 레이저 빔(2)에 의해 도입되었다. 이어서, 레이저 빔(2)은 길이방향(23)에 대해 수직으로 이동되고, 그 후, 화살표 방향(23) 반대로 이동되었다. 이러한 방식으로, 절개부(21, 22)가 생성되었다. 절개부(21, 22)의 폭을 결정하기 위해, 절개부(21, 22)가 빗 형상(comb-like) 방식으로 구현된 결과로서의 판형 부재(20)가 레이저 빔(2)으로 조사된다. 레이저 빔(2)은, 조사 동안, 절개부(21, 22)가 생성될 때보다 더 낮은 전력을 갖지만, 처리 광선이 생성되기에 충분히 높은 전력을 갖는다.

이를 위해, 레이저 가공 헤드(5)와 판형 부재(20)는 서로 상대적 이동된다. 특히, 레이저 가공 헤드(5)는 화살표 방향(24)으로, 즉 절개부(21, 22) 위에서 절개부(21, 22)의 길이방향(23)에 대하여 횡방향으로 이동된다.

원칙적으로, 레이저 가공 헤드(5)와 판형 부재(20)를 서로에 대해 한 번만 상대적 이동시키고 화살표 방향(23)으로 연장하는 절개부(21, 22)의 양쪽 엣지(26, 27)를 검출하는 것이 고려될 수 있다. 그러나, 가공 헤드(5)와 판형 부재(20)가 서로에 대해 두 번 상대적 이동될 때, 특히 가공 헤드(5)가 먼저 판형 부재(20)에 대해 화살표 방향(24)으로 이동되고, 이어서 화살표 방향(25)으로의 오프셋을 가질 때 향상된 측정 결과가 얻어진다. 화살표 방향(24)으로의 이동 동안에는, 엣지(27)가 검출되고, 화살표 방향(25)으로의 이동 동안에는, 엣지(26)가 검출된다.

도 4는 레이저 빔(2)이 판형 부재(20)에 대해 이동할 때 검출되는 파라미터(30), 특히 처리 광선 전력을 도시한다. 엣지를 검출하기 위해, 이는 파라미터(30)가 기준값(REF)을 통과할 때 확정된다. 따라서, 파라미터(30)가 기준값(REF)을 초과하거나 또는 기준값(REF) 아래로 떨어질 때, 절개부(21)의 좌측 엣지(26)는, 예를 들어, 위치(31)에서 검출되고, 우측 엣지(27)는 위치(32)에서 검출된다. 이들 두 개의 위치들(31, 32) 사이의 간격은 절개부(21)의 폭(b)을 생성한다. 이러한 방식으로, 모든 절개부(21, 22)의 폭이 확정될 수 있다. 최소 폭을 갖는 절개부(21, 22)와 연관된 초점 위치는 기준 초점 위치를 나타낸다.

추가적으로 또는 대안적으로, 파라미터(30)의 구배(gradient)가 또한 확정될 수 있고, 이 구배는 제2 기준값과 비교된다. 따라서, 기준값(REF)을 통과하거나 또는 제2 기준값을 통과하거나 또는 양쪽 기준값들을 동시에 통과할 때 엣지가 검출될 수 있다.

도 5에서, 본 발명에 따른 방법은 흐름도로 개략적으로 도시된다. 제1 단계(100)에서, 레이저 장비의 레이저 빔으로 적어도 두 개의 절개부들이 판형 부재에서 생성되고, 여기서는 절개부들에 대해 상이한 초점 위치가 설정된다. 이어서, 단계(101)에서, 레이저 빔을 이용하여 판형 부재의 조사가 수행되며, 여기서는 레이저 빔과 판형 부재가 서로에 대해 상대적 이동되는 것이 바람직하다.

단계(102)에서, 판형 부재의 조사와 관련이 있는 하나 이상의 파라미터가 검출되는 것에 의해 절개부의 엣지가 검출된다. 예를 들어, 생성된 처리 광선이 검출된다.

단계(103)에서, 절개부의 폭이 검출된 파라미터를 사용하여 확정된다.

도 6은 절개부의 확정된 폭의 수학적 평가를 설명하는 그래프이다. X축 상에서는, 상이한 초점 위치 이동들이 mm단위로 주어진다. x자 표시(40)는 조정된 초점 위치들에 대해 확정된 절개부 폭을 나타낸다. 측정된 절개부 폭(40)은 곡선(41)과의 곡선 피팅(curve fit)을 사용하여 근사화되었다. 곡선(41)의 최소값으로부터, 최소 절삭 갭 폭 또는 최소 폭을 갖는 절개부 및 연관된 초점 위치가 결정될 수 있다. 본 예시에서, 절개부의 최소 폭은 측정 위치(42)에 있거나 또는 측정 위치들(42, 44) 사이에 있지만, 측정 위치(43) 또는 확정된 절개부 폭(43)이 더 작다. 그러나, 이 값은 곡선(41)으로부터 멀리 떨어져 있기 때문에, 이 확정된 폭은 나머지 폭에 대응하지 않는다는 것을 알 수 있는데, 즉, 계산된 곡선(41)으로부터 명백하게 벗어난다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 폭은 평가에서 무시될 수 있다. 곡선 피팅의 정확도의 평가의 결과로서, 측정 품질이 더욱 검증될 수 있다.

Claims

워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법에 있어서,
상기 레이저 장비(1)의 상기 레이저 빔(2)을 이용하여 제1 레이저 출력으로 적어도 두 개의 절개부들(incisions)(21, 22)을 판형 부재(20)에 생성하는 단계 - 상기 적어도 두 개의 절개부들(21, 22)에 대해 상이한 초점 위치가 설정됨 -;
상기 판형 부재(20)에, 상기 제1 레이저 출력보다 감소된 제2 레이저 출력으로, 상기 레이저 장비(1)의 상기 레이저 빔(2)을 조사(irradiate)하는 단계;
상기 제2 레이저 출력으로의 상기 판형 부재의 상기 조사에 의해 야기된 처리 방사선 및 반사된 레이저 방사선 중 적어도 하나의 방사선의 하나 이상의 파라미터(30)가 검출되는 것에 의해, 상기 절개부들(21, 22)의 엣지들(edges)(26, 27)을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 파라미터(30)를 이용하여 상기 절개부들(21, 22)의 폭(b)을 확정하는 단계
를 포함하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔(2)과 상기 판형 부재(20)는, 상기 절개부들(21, 22)의 길이방향(23)에 대해 횡방향으로 서로에 대해 상대 이동되는 것을 특징으로 하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 레이저 빔(2)은, 상기 레이저 빔(2)을 방출하는 가공 헤드(5)의 상기 판형 부재(20)에 대한 일정한 간격으로, 상기 판형 부재(20)에 대해 일정한 속도로 이동되는 것을 특징으로 하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절개부들(21, 22)은 단일 절삭 갭 폭보다 큰 폭(b)으로 생성되는 것을 특징으로 하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 빔(2)과 상기 판형 부재(20)는, 반대 방향(24, 25)으로 두 번 서로에 대해 상대 이동되며, 여기서 각각의 상대 이동마다 상기 절개부의 엣지들(26, 27) 중 하나의 엣지만이 검출되는 것을 특징으로 하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 각각의 상대 이동마다, 이동 방향으로 상기 절개부(21, 22)에 뒤따르도록 배열된 상기 절개부(21, 22)의 엣지(26, 27)가 검출되는 것을 특징으로 하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
생성될 상기 절개부(21, 22)의 길이방향(23)으로 상기 레이저 빔(2)을 사용하여 제1 단일 절삭 갭이 생성되는 것에 의해, 이어서, 상기 길이방향(23)에 대한 횡방향으로 뒤이어 상기 길이방향(23)이되 상기 제1 단일 절삭 갭의 생성과는 반대 방향으로 제2 단일 절삭 갭이 생성되는 것에 의해, 그리고 상기 판형 부재(20)의 일부가 절삭될 때까지 제3 단일 절삭 갭이 생성되는 것에 의해, 상기 절개부들(21, 22)이 생성되는 것을 특징으로 하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
검출된 파라미터가 제1 미리결정된 기준값(REF)을 초과하거나 또는 상기 제1 미리결정된 기준값(REF) 아래로 떨어질 때, 상기 절개부(21, 22)의 엣지가 검출되는 것을 특징으로 하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출된 파라미터(30)의 구배가 형성되고, 상기 구배가 제2 기준값을 초과하거나 또는 상기 제2 기준값 아래로 떨어질 때, 상기 절개부(21, 22)의 엣지가 식별되는 것을 특징으로 하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 샘플링 포인트들에 걸쳐 검출되는 상기 파라미터(30)로부터 구배가 형성되고, 구배들의 평균값이 형성되고, 상기 평균값은 제3 기준값과 비교되며, 여기서 상기 평균값이 상기 제3 기준값을 초과하거나 또는 상기 제3 기준값 아래로 떨어질 때 상기 절개부(21, 22)의 엣지가 검출되는 것을 특징으로 하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
최소 폭을 갖는 절개부가 생성되었던 초점 위치가, 기준 초점 위치로서 확정되는 것을 특징으로 하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
수학적 곡선 피팅(curve fit)이 상기 확정된 폭에서 수행되고, 상기 곡선의 최소값으로부터, 최소 절삭 갭 폭 및 연관된 초점 위치가 기준 초점 위치로서 결정되는 것을 특징으로 하는 워크피스 가공 처리를 위한 레이저 장비(1)의 레이저 빔(2)의 기준 초점 위치(15)를 결정하는 방법.