WO2020078912A1 - Verfahren zum ermitteln einer korrigierten bearbeitungskopf-position und bearbeitungsmaschine - Google Patents

Verfahren zum ermitteln einer korrigierten bearbeitungskopf-position und bearbeitungsmaschine Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a corrected machining position of a machining head relative to a heated one
  • the invention also relates to an associated processing machine, in particular a laser processing machine, for processing a workpiece, comprising: a processing head, in particular a laser processing head, for processing the workpiece, which preferably for aligning a workpiece
  • Machining beam in particular a laser beam
  • a movement device for moving the machining head and the workpiece relative to one another
  • an optical detector which is fixedly connected to the machining head, for the spatially resolved detection of
  • Machining the workpiece especially when laser beam cutting large workpiece parts made of materials such as steel, aluminum or non-ferrous metals, can lead to a deterioration in the dimensional accuracy of workpiece parts cut from the heated workpiece, since the positioning of the machining head relative to the workpiece when cutting the workpiece is determined by the machine control along a predetermined cutting contour
  • DE102012217081 A describes a device for controlling the position of a laser processing beam relative to topographical structure marks in surfaces of workpieces.
  • the device comprises a camera for recording a reflection of the surface, modified by the structure marks
  • the camera image can be evaluated for the position detection of the structure marks and for the corresponding position control of the laser processing beam.
  • the track scanned by the laser processing beam can be
  • DE102005022095A1 describes a method and a device for determining a lateral relative movement between a machining head and a workpiece when machining the workpiece.
  • the surface of the workpiece in the region of the machining head is illuminated with optical radiation, and optical radiation reflected from the surface of the workpiece is repeatedly detected with an optical detector in order to obtain optical reflection patterns of the surface of the workpiece at different times.
  • the lateral relative movement is determined by comparing the successive reflection patterns.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned and a processing machine which enable precise machining of a workpiece heated during processing.
  • a method of the type mentioned at the outset which comprises the following steps: locally resolved detection of a surface area of the not yet heated workpiece at at least one predetermined processing head position by means of an optical detector which is firmly connected to the processing head, processing of the workpiece by means of the machining head while the workpiece is heated, the machining preferably aligning a machining beam, in particular one
  • Workpiece parts are essentially due to incorrect positioning of the machining head relative to the heated workpiece, which is deformed due to thermal expansion.
  • the method according to the invention ensures that (cutting or welding) contours of a workpiece part to be manufactured run precisely along cutting contours after cooling, which are from a
  • Path planning unit or a control device were specified.
  • Workpiece for example a sheet, introduced a plurality of cutting contours in the workpiece. While the workpiece is only slightly warmed in the first workpiece parts to be cut, so that the heat distortion is usually almost negligible, the workpiece is gradually heated by the energy input by means of the machining beam so strongly that a correction of the machining head position relative to the heated workpiece
  • the machining head is positioned at those or those predetermined machining head positions which are particularly critical for the machining or for the contour to be welded or cut, for example because these form a starting position of a respective one to be formed during machining Show contour.
  • the specified machining head positions at which the machining head is positioned in order to detect a surface area of the workpiece in a spatially resolved manner before machining are typically in one
  • Control device of a processing machine stored. By moving to the specified machining head positions and the spatially resolved detection of the respective surface area of the workpiece on a respective one
  • the idle time is only slightly increased when machining the workpiece; for example, the time period for the
  • the method is preferably used in surface-processing machine tools, for example in 2D laser cutting machines.
  • the processing head is generally moved in two dimensions (X / Y direction) over the workpiece and the workpiece remains stationary.
  • the predefined machining head position relative to the workpiece corresponds to the predefined machining head position relative to the processing machine, more precisely to its machine frame.
  • Other examples include hybrid laser cutting machines and punch-laser combination machines in which the workpiece is moved in one or two dimensions (X and / or Y direction) relative to the machining head and the machining head is stationary or the
  • Machining head is moved in one or two dimensions, but at least in the missing dimension of the X-Y plane, if the workpiece can only be moved in one dimension.
  • the method enables the production of workpiece parts with a precision that lies in the range of the positioning accuracy of the positioning of the processing head by means of the processing machine or with its servomotors.
  • the predefined machining head position forms one
  • the plunge position is corrected before the machining beam is used to pierce the workpiece.
  • the starting position can also be the starting point of a contour in the form of a weld seam, which is generated during welding in order to connect two workpiece parts to one another.
  • a corrected machining head position is determined, and a contour section of the predetermined contour that is still to be machined is corrected on the basis of a lateral offset between the corrected machining head position and the predetermined machining head position.
  • This variant of the method is particularly advantageous if long (cut) contours are generated during processing.
  • a correction is made at at least one predetermined machining head position along the contour that does not match the starting position of the contour
  • Machining head position determined and compared with the predetermined machining head position in order to determine a target / actual position deviation.
  • the correction can take place, for example, in the form of a distortion or a change in size (scaling) of the contour section to be machined, depending on the amount determined and the direction of the lateral offset, which is included in the specification for the contour section still to be machined.
  • a plurality of surface regions of the workpiece which has not yet been heated are along a predetermined contour to be machined at a plurality of predetermined machining head positions
  • Machining the workpiece is used to keep track of the given one
  • a detector for example in the form of a camera, can be used by a
  • Surface areas of the workpiece are recorded in a spatially resolved manner, the entire contour to be machined is traversed before machining, and the spatially resolved surface areas can be stored in the form of images or as an image sequence in a memory device or in an evaluation device.
  • the contour created during machining can be continuously corrected during machining, i.e. the processing head is not processed at the path specified by the path planning
  • Machining head can be realized. In this way, a
  • Heat distortion of the workpiece can be compensated for, which is caused during the machining by the heat introduced into the workpiece by means of the machining head at the currently generated contour.
  • the workpiece is recorded in a spatially resolved manner
  • Detector Part of the illuminating radiation is reflected on the illuminated surface area of the workpiece, as a result of which characteristic structural features of the workpiece can be recognized in the surface area that is detected in a spatially resolved manner when the image or image is generated. Both characteristic structural features can be irregularities or markings on the surface of the workpiece, but this is not necessary for carrying out the method. Rather, the usual one
  • the lateral offset preferably being determined by cross-correlations.
  • a sub-pixel estimate can be carried out, i.e. the corrected machining head position can be determined with a resolution that is higher than the pixel size of the image on the detector surface of the spatially resolving detector.
  • the machining head is laterally displaced until a corrected machining head position is reached, at which the surface area of the heated workpiece shown on the detector surface and the surface area of the non-heated workpiece shown on the surface
  • the shift in the position of the machining head corresponds to the lateral offset between the predetermined machining head position and the corrected machining head position, which is due to the heat distortion of the workpiece.
  • the determination of the corrected machining head position can serve to the Position the machining head at the corrected machining head position.
  • the machining head can be, for example, of the specified one
  • Machining head position to the corrected machining head position laterally, for example to correct the plunge position.
  • the determined machining head position or the lateral offset can also be used to influence the machining of the workpiece by appropriately changing the specified contour in a contour section that is still to be machined without the machining head being on the corrected machining head position.
  • the illumination and the spatially resolved detection of the surface area take place through processing optics, in particular through focusing optics, of the processing head.
  • the surface area is usually coaxial or only slightly inclined to the machining beam, which is aligned with the workpiece.
  • Such lighting has proven to be cheap, because in this of the
  • Reflection patterns generated in the image on the detector which facilitate the comparison between the spatially resolved surface areas. Also a coaxial observation or spatially resolved detection of the surface area, the
  • the detector which is e.g. is a camera, typically arranged coaxially to the processing beam or to an extension of the beam axis of the processing beam.
  • Both the illumination source and the detector can also be on the processing head outside of the processing optics or
  • the surface area typically contains the position on the workpiece at which the machining beam strikes the workpiece, i.e. the so-called interaction area, this is for a non-coaxial
  • Detection of the surface area is not necessarily the case, ie the location-resolved detected surface area of the workpiece does not necessarily include the interaction area of the machining beam with the workpiece.
  • the spatially resolved surface area and the processing head or the processing beam are at a predetermined distance from one another.
  • Another aspect of the invention relates to a processing machine of the type mentioned at the outset, further comprising: an evaluation device which is configured to perform a corrected processing head position on the heated workpiece
  • the evaluation device is typically connected to the detector, which is a camera, e.g. can be a CMOS camera.
  • the evaluation device can have an image evaluation algorithm or can carry out an image evaluation algorithm that softens the surface area or a partial area of the spatially resolved image of the surface area of the not yet heated workpiece in the image of the at least partially
  • Similarity functions are used to determine the lateral offset between the two surface areas, which is due to a change in the geometry of the heated workpiece due to heat distortion.
  • the processing machine comprises one
  • Control device for controlling the movement of the machining head and the workpiece relative to one another for machining the workpiece along a predetermined contour, for example along a predetermined cutting contour.
  • the control device controls one or more motor drives of the processing machine.
  • the control device is also designed or programmed, the machining head to position at (at least) a given machining head position along the specified contour before machining.
  • the evaluation device is configured to at least one predetermined machining head position along the predetermined
  • the control device is designed on the basis of a deviation or on the basis of a lateral offset of the corrected one
  • Correct machining head position from the specified machining head position of a contour section of the specified contour that is still to be machined is corrected during machining, i.e. it is deliberately deviated from the originally planned contour during machining in order to correct the heat distortion of the workpiece during machining.
  • the evaluation device (and also the detector) is configured to surface areas of the not yet heated workpiece along a predetermined contour to be machined at a plurality of predetermined machining head positions, in particular continuously
  • control device has one
  • Control device which is designed during the processing of the
  • the machining head Position the machining head at a corrected machining head position in order to track the specified contour.
  • the deviation or the lateral offset between the actual machining head position and the target machining head position determined for a workpiece that has not yet been heated is determined quasi-continuously and with the help the control device corrects the deviation between the actual and the desired machining head position, so that the machining head always remains positioned at the corrected machining head position when moving along the contour.
  • the processing machine has an illumination source for illuminating the surface area of the workpiece
  • Illumination radiation preferably coaxial to the processing beam. How to continue has been described above, it is for the spatially resolved detection of the
  • the illumination coaxial to the processing beam and thus typically through processing optics of the processing head is cheap, but not absolutely necessary.
  • the illumination can also be carried out, for example, by means of an illumination source attached to the outside of the processing head, in which case the beam path of the illuminating radiation does not overlap with the beam path of the processing beam in the processing head. If necessary, an illumination source for illuminating the surface area can also be dispensed with.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • FIG. 4a, b representations analogous to Fig. 3a, b with a predetermined cutting contour before and during the machining of the workpiece
  • Fig. 5a, b representations analogous to Fig. 4a, b, in which the processing head corrected during processing on a respective
  • Machining head position is positioned to follow a predetermined cutting contour.
  • FIG. 1 shows a laser processing machine 1 with a laser source 2, a
  • Laser processing head 4 and a workpiece support 5 A laser beam 6 generated by the laser source 2 is guided by means of a beam guide 3 with the aid of deflecting mirrors (not shown) to the laser processing head 4 and is focused therein as well as with the aid of mirrors (also not shown) perpendicular to the surface 8a of a Workpiece 8 aligned, ie the beam axis (optical axis) of the laser beam 6 runs perpendicular to the workpiece 8.
  • the laser source 2 is a C02 laser source.
  • the laser beam 6 can be generated, for example, by a solid-state laser.
  • the laser beam 6 is first used to pierce, i.e. the workpiece 8 is melted or oxidized at a puncture position E and the resulting melt becomes
  • the laser beam 6 is then moved over the workpiece 8, so that a continuous cutting contour 9 is formed, on which the workpiece 8 is cut along the laser beam 6.
  • Both grooving and laser cutting can be supported by adding a gas.
  • Oxygen, nitrogen, compressed air and / or application-specific gases can be used as cutting gases 10.
  • Particles and gases that arise can be extracted from a suction device 11
  • Suction chamber 12 are suctioned off.
  • the laser processing machine 1 also comprises a movement device 13 for moving the laser processing head 4 and the workpiece 8 relative to one another.
  • the workpiece 8 rests on the during machining Workpiece support 5 and the laser processing head 4 are moved during processing along two axes X, Y of an XYZ coordinate system.
  • the movement device 13 has one with the help of one
  • Double arrow indicated drive 14 in the X-direction movable portal The laser machining head 4 can be displaced in the X direction with the aid of a further drive of the movement device 13, indicated by a double arrow, in order to move to any machining head positions B in the X direction and in the Y direction, due to the displaceability of the laser machining head 4 or the workpiece 8 predetermined work area to be moved.
  • the laser beam 6 has an (instantaneous) feed speed V.
  • the laser beam 6 is focused on the workpiece 8 by means of a focusing device in the form of a focusing lens 15 in order to carry out a cutting machining on the workpiece 8.
  • the focusing lens 15 is a lens made of zinc selenide, which focuses the laser beam 6 onto the workpiece 8 through a laser processing nozzle 16, more precisely through its nozzle opening 16a, specifically in the example shown onto a focus position F on the upper side 8a of the workpiece 8.
  • the laser beam 6 there forms an interaction region 17 with the workpiece 8, behind which against the machining direction V or against the cutting direction of the
  • Laser cutting process the cutting contour 9 shown in FIG. 1 is generated.
  • a focusing lens made of quartz glass, for example can be used.
  • FIG. 2a also shows a partially transparent deflection mirror 18, which reflects the incident laser beam 6 (for example with a wavelength of approx. 10.6 pm) and transmits observation radiation relevant for process monitoring to a further partially transparent deflection mirror 19.
  • a partially transparent deflection mirror 18 which reflects the incident laser beam 6 (for example with a wavelength of approx. 10.6 pm) and transmits observation radiation relevant for process monitoring to a further partially transparent deflection mirror 19.
  • Deflecting mirror 18 is partially transparent in the example shown for observation radiation in the form of thermal radiation at wavelengths l of approximately 700 nm to 2000 nm.
  • An illumination source 21 serves for the coaxial illumination of the workpiece 8 with illumination radiation 22.
  • the illumination radiation 22 is emitted by the further partially transmissive deflection mirror 19 and by the deflection mirror 18 transmitted and directed through the nozzle opening 16a of the laser processing nozzle 16 onto the workpiece 8.
  • Reflect edge area are used to supply the illumination radiation 22 to the workpiece 8. At least one mirror introduced laterally into the beam path of the laser beam 6 can also be used to enable the observation.
  • Diode lasers or LEDs or flash lamps can be provided as the illumination source 21, which, as shown in FIG. 2a, coaxially, but also off-axis
  • Laser beam axis 24 can be arranged.
  • the illumination source 21 can, for example, also be arranged outside (in particular next to) the laser processing head 4 and directed towards the workpiece 8; alternatively, the
  • Illumination source 21 arranged within the laser processing head 4, but not aligned coaxially to the laser beam 6 on the workpiece 8.
  • the laser processing head 4 can also be used without one
  • Illumination source 21 are operated.
  • a spatially resolving detector in the form of a geometrically high-resolution camera 25 is arranged in an observation beam path 23 behind the further partially transparent deflection mirror 19.
  • the camera 25 can be a high-speed camera, which is arranged coaxially to the laser beam axis 24 or to the extension of the laser beam axis 24 and thus independent of the direction.
  • images are recorded by the camera 25 in the incident light method in the NIR / IR wavelength range, around that
  • a filter can be arranged in front of the camera 25 if further radiation or wavelength components are to be excluded from the detection with the camera 25.
  • the filter can e.g. when
  • narrow-band bandpass filter with a half-width of, for example, approximately 15 nm, which transmits wavelengths l in the range of approximately 800 nm.
  • Laser processing head 4 an imaging optics 27.
  • the imaging optics 27 have a diaphragm 28 which is rotatably mounted about a central axis of rotation D, so that the position of an eccentrically arranged diaphragm opening 28a moves on a circular arc around the axis of rotation D during the rotation (cf. .
  • observation beam path 23 which passes through an edge region of the focusing lens 15 and is aligned in the convergent beam path after the focusing lens 15 at an angle ⁇ to the beam axis 24 of the laser beam 6, through the aperture 28a arranged eccentrically to the extension of the beam axis 24 of the laser beam 6 and forms an observation beam 23a, which is imaged on the detector surface 25a.
  • an observation direction R1 of the observation beam 23a runs parallel to the direction of the projection in the XY plane or in the workpiece plane
  • the angle ⁇ at which the observation direction R1 is aligned with the beam axis 24 of the laser beam 6 is in the example shown between approximately 1 ° and approximately 5 °, for example approximately 4 °.
  • an electrically adjustable diaphragm for example in the form of an LCD array, can also be used, in which individual pixels or groups of pixels are electronically switched on or off in order to produce the diaphragm effect.
  • the mechanical diaphragm 28 can also be moved or shifted transversely to the observation beam path 23, for example in the YZ plane, in a manner different from that shown in FIGS. 2a, b
  • the panel 28 can also be realized in the form of one or more mechanical elements that can be opened and closed.
  • the diaphragm 28 can also be completely dispensed with, ie the processing beam path 23 as a whole is imaged on the detector surface 25a.
  • Workpiece 8 leads in the form of thermal expansion. In order to compensate for this thermal expansion or to correct the machining head position B in the X / Y direction relative to the stationary, heated workpiece 8 during machining, before machining, i.e. with workpiece not yet heated 8
  • Plunging positions E with the laser cutting head 4 are approached one after the other, each of which represents a starting position for cutting machining of the workpiece 8 along a respective cutting contour 9.
  • the laser cutting head 4 is positioned such that the processing head position B or the so-called tool center point (TCP), at which the laser beam 6 strikes the workpiece 8, with the predetermined plunge position E on the workpiece 8 that has not yet been machined matches.
  • TCP tool center point
  • the processing head position B is located in the center of the nozzle opening 16a, which corresponds to the center of a circular surface area O of the not yet heated workpiece 8, which passes through the processing nozzle 16 by means of the imaging optics 27 is imaged on the detector surface 25a.
  • the spatially resolved detection of a respective surface area O before machining is generally carried out at a number of different machining head positions B, at each of which a plunge position E is provided as the starting position for the cutting machining of the workpiece 8 along a respective cutting contour 9.
  • a surface area O which is imaged on the detector surface 25a at a respective predetermined machining head position B is in the form of an image in a
  • Evaluation device 30 is stored, which has a signal connection with the detector 25.
  • the procedure is as follows: The laser beam 6 or the laser cutting head 4 is initially positioned during machining at the predetermined machining head position B, which with the predetermined piercing position E on the workpiece 8 that has not yet been heated
  • a surface area 0 of the heated workpiece 8 is detected in a spatially resolved manner at the predetermined machining head position B.
  • FIG. 3 b in which the surface area O detected on the workpiece 8 that has not yet been heated is shown in broken lines, a comparison of this surface area O with the image recorded in the evaluation device 30 of the surface area recorded after the workpiece 8 has been heated 0 'a deviation in the form of a lateral offset 31 can be determined on the detector surface 25a of the detector 25, which is indicated in FIG. 3b by an arrow.
  • the predetermined machining head position B can be corrected on the basis of the lateral offset 31 between the surface regions 0, 0 ', specifically by the laser machining head 4 around the same - possibly depending on the imaging ratio at the Imaging of the surface areas 0, 0 'scaled - amount laterally offset is shifted to a corrected machining head position Bc.
  • the surface area 0 ′ imaged on the heated workpiece 8 coincides with the surface area O detected before the heating of the workpiece 8. As can be seen in FIG.
  • the corrected machining head position Bc therefore also corresponds to the predefined piercing position E, so that when the laser beam 6 is switched on, the piercing position E is predefined in the workpiece 8 by the path planning, typically by one To produce a closed cutting contour 9, along which a workpiece part is separated from the (remaining) workpiece 8.
  • Image evaluation algorithms are used. For example, the lateral Offset 31 based on a cross correlation between the two shown
  • Sub-pixel estimation i.e. the corrected machining head position Bc can be determined with a spatial resolution which is higher than the pixel size of a single pixel on the detector surface 25a of the spatially resolving detector 25.
  • the piercing position E on the workpiece 8 can be marked by briefly activating the laser beam 6.
  • Piercing position E makes it easier to determine the lateral offset 31 by means of an image evaluation algorithm.
  • a corrected machining head position Bc can also be determined at several positions along a predetermined cutting contour 9, as will be described below with reference to FIGS. 4a, b.
  • FIG. 4a shows a predetermined, straight-line cutting contour 9 on the workpiece 8 which has not yet been heated.
  • the machining head 4 is positioned at a machining head position B along the cutting contour 9, which is spaced from the piercing position E.
  • a surface area O of the workpiece 8 is detected in a spatially resolved manner at the processing head position B, i.e. mapped onto the detector surface 25a and stored in the evaluation device 30.
  • 4b shows the surface area 0 'of the heated workpiece 8 on the predetermined one
  • FIG. 4b a first contour section 9a has already been cut on the workpiece 8, which extends from the piercing position E to the current machining head position B and which has a deviation from the straight line predetermined contour 9 shown in FIG. 4a or the corresponding contour section 9a which is exaggerated for clarification in FIG. 4a.
  • Laser cutting machine 1 takes over, is in signaling connection with the evaluation device 30. Based on the deviation of the corrected
  • the control device 34 can correct a second, not yet machined contour section 9b of the cutting contour 9 in order to correct the heat distortion of the workpiece 8.
  • the originally straight-line contour section 9b becomes the specified one for this purpose
  • Cutting contour 9 changed into a curved contour section 9b 'in order to have the desired rectilinear running on the heated workpiece 8
  • FIG. 5a shows, analogously to FIG. 4a, a predetermined cutting contour 9 on the workpiece 8 which has not yet been heated.
  • the entire cutting contour 9 is quasi-continuously by means of the example shown in FIG. 5a of the laser processing head 6 on a plurality of
  • Machining positions Bj traversed and a respective surface area Oj is recorded in a spatially resolved manner.
  • the predetermined cutting contour 9 can be tracked on the heated workpiece 8:
  • the laser processing head 6 or its current processing head position B, shown in FIG. 5b, is controlled here with the aid of a control device 35 integrated in the control device 34 so that the current one
  • Machining head position B (ideally) always with the corrected one
  • Machining head position Bc matches.
  • the control device 35 which may have a PID controller or the like, for example, becomes quasi-instantaneous in FIG. 4a , b corrected or minimized the lateral offset 31 shown, so that the predetermined (actual
  • Machining head position B always corresponds to the corrected (target) machining head position Bc. In this way, when editing the
  • Workpiece 8 particularly precise cutting contours 9 are produced. Although the method was described above in connection with a cutting process, this can also be used in other machining processes, for example in the welding machining of one
  • Workpiece 8 with the aid of a processing machine 1 designed for this purpose, e.g. in the form of a laser welding machine.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer korrigierten Bearbeitungs-Position (Bc) eines Bearbeitungskopfs relativ zu einem erwärmten Werkstück (8), umfassend: Ortsaufgelöstes Erfassen eines Oberflächenbereichs (O) des noch nicht erwärmten Werkstücks (8) an mindestens einer vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position (B) mittels eines optischen Detektors, der fest mit dem Bearbeitungskopf verbunden ist, Bearbeiten des Werkstücks (8) mittels des Bearbeitungskopfs unter Erwärmung des Werkstücks (8), wobei das Bearbeiten bevorzugt das Ausrichten eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls, mittels des Bearbeitungskopfs auf das Werkstück (8) umfasst, ortsaufgelöstes Erfassen eines Oberflächenbereichs (O') des erwärmten Werkstücks (8) mittels des optischen Detektors, der zumindest teilweise mit dem Oberflächenbereich (O) des nicht erwärmten Werkstücks (8) an der vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position (B) überlappt, sowie Ermitteln der korrigierten Bearbeitungskopf-Position (Bc) durch Vergleichen des ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereichs (O') des erwärmten Werkstücks (8) mit dem ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereich (O) des noch nicht erwärmten Werkstücks (8). Die Erfindung betrifft auch eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Laserbearbeitungsmaschine, zum Bearbeiten eines Werkstücks (8).

Description

Verfahren zum Ermitteln einer korrigierten Bearbeitunqskopf-Position und
Bearbeitunqsmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer korrigierten Bearbeitungs-Position eines Bearbeitungskopfs relativ zu einem erwärmten
Werkstück. Die Erfindung betrifft auch eine zugehörige Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Laserbearbeitungsmaschine, zum Bearbeiten eines Werkstücks, umfassend: einen Bearbeitungskopf, insbesondere einen Laserbearbeitungskopf, zum Bearbeiten des Werkstücks, der bevorzugt zum Ausrichten eines
Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls, auf das Werkstück ausgebildet ist, eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Bearbeitungskopfs und des Werkstücks relativ zueinander, sowie einen optischen Detektor, der fest mit dem Bearbeitungskopf verbunden ist, zum ortsaufgelösten Erfassen von
Oberflächenbereichen des Werkstücks. Bei der Bearbeitung von Werkstücken z.B. mittels eines Bearbeitungsstrahls, beispielsweise eines Plasma- oder eines Laserstrahls, wird kontinuierlich Wärme in das Werkstück eingebracht. Die eingebrachte Wärme führt zu einer
Wärmeausdehnung des Werkstücks, die zu einem Wärmeverzug und somit zu einer Geometrieabweichung des erwärmten Werkstücks im Vergleich zum kalten, noch nicht erwärmten Werkstück führt. Bei der schneidenden oder schweißenden
Bearbeitung des Werkstücks, insbesondere beim Laserstrahlschneiden großflächiger Werkstückteile aus Materialien wie Stahl, Aluminium oder Buntmetallen, kann dies zu einer Verschlechterung der Maßhaltigkeit von aus dem erwärmten Werkstück geschnittenen Werkstückteilen führen, da die von der Maschinensteuerung vorgegebene Positionierung des Bearbeitungskopfs relativ zum Werkstück beim Schneiden des Werkstücks entlang einer vorgegebenen Schnittkontur die
Wärmeausdehnung des Werkstücks nicht berücksichtigt. Beim Schneiden des erwärmten Werkstücks wird daher zwar die vorgegebene Schnittkontur erzeugt, nach dem Erkalten des Werkstücks bzw. des geschnittenen Werkstückteils kommt es aber zu einer Geometrie-Abweichung von der vorgegebenen Schnittkontur.
Aus der US 2012/0296463A1 ist eine Vorrichtung zum Führen eines Werkzeugs bekannt geworden, welche mindestens eine Kamera zur Aufnahme von Bildern einer Oberfläche aufweist, um eine Karte der Oberfläche zu erzeugen. Ein nachfolgend aufgenommenes Bild der Oberfläche wird dazu verwendet, die Lage und die
Orientierung des Werkzeugs relativ zur Karte zu bestimmen, um das Werkzeug an eine gewünschte Position zu bewegen.
In der DE102012217081 A ist eine Vorrichtung zur Positionssteuerung eines Laser- Bearbeitungsstrahls relativ zu topographischen Strukturmarken in Oberflächen von Werkstücken beschrieben. Die Vorrichtung umfasst eine Kamera zur Aufnahme eines von der Oberfläche reflektierten, durch die Strukturmarken veränderten
Strahlenbündels. Das Kamerabild ist zur Lageerkennung der Strukturmarken und zur dementsprechenden Positionssteuerung des Laser-Bearbeitungsstrahls auswertbar. Beispielsweise kann die vom Laser-Bearbeitungsstrahl abgetastete Spur zur
Erstellung der Schweißnaht entsprechend der von der Kamera gelieferten Lagedaten der Strukturmarken modifiziert werden. In der DE102005022095A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Relativbewegung zwischen einem Bearbeitungskopf und einem Werkstück bei der Bearbeitung des Werkstücks beschrieben. Bei dem Verfahren wird die Oberfläche des Werkstücks im Bereich des Bearbeitungskopfs mit optischer Strahlung beleuchtet und von der Oberfläche des Werkstücks reflektierte optische Strahlung wird wiederholt mit einem optischen Detektor ortsaufgelöst erfasst, um optische Reflexionsmuster der Oberfläche des Werkstücks zu unterschiedlichen Zeiten zu erhalten. Die laterale Relativbewegung wird durch Vergleich der zeitlich aufeinander folgenden Reflexionsmuster ermittelt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren der eingangs genannten Art und eine Bearbeitungsmaschine bereitzustellen, welche eine präzise Bearbeitung eines beim Bearbeiten erwärmten Werkstücks ermöglichen.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches folgende Schritte umfasst: Ortsaufgelöstes Erfassen eines Oberflächenbereichs des noch nicht erwärmten Werkstücks an mindestens einer vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position mittels eines optischen Detektors, der fest mit dem Bearbeitungskopf verbunden ist, Bearbeiten des Werkstücks mittels des Bearbeitungskopfs unter Erwärmung des Werkstücks, wobei das Bearbeiten bevorzugt das Ausrichten eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines
Laserstrahls, mittels des Bearbeitungskopfs auf das Werkstück umfasst,
ortsaufgelöstes Erfassen eines Oberflächenbereichs des erwärmten Werkstücks mittels des optischen Detektors, der zumindest teilweise mit dem Oberflächenbereich des nicht erwärmten Werkstücks an der vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position überlappt, sowie Ermitteln der korrigierten Bearbeitungskopf-Position durch
Vergleichen des ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereichs des erwärmten
Werkstücks mit dem ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereich des noch nicht erwärmten Werkstücks. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Annahme zugrunde, dass die
Geometrieabweichung von beim schneidenden Bearbeiten hergestellten
Werkstückteilen im Wesentlichen auf eine Fehlpositionierung des Bearbeitungskopfs relativ zum erwärmten und hierbei aufgrund der Wärmedehnung deformierten Werkstück zurückzuführen ist. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sicher, dass (Schneid- bzw. Schweiß-)Konturen eines zu fertigenden Werkstückteils nach dem Erkalten präzise entlang von Schnittkonturen verlaufen, die von einer
Bahnplanungseinheit bzw. einer Steuereinrichtung vorgegeben wurden.
In der Regel wird bei der schneidenden Bearbeitung eines plattenförmigen
Werkstücks, beispielsweise eines Blechs, eine Mehrzahl von Schnittkonturen in das Werkstück eingebracht. Während bei den ersten zu schneidenden Werkstückteilen das Werkstück nur geringfügig erwärmt ist, so dass der Wärmeverzug in der Regel nahezu vernachlässigbar ist, wird nach und nach das Werkstück durch den mittels des Bearbeitungsstrahls eingebrachten Energieeintrag so stark erwärmt, dass eine Korrektur der Bearbeitungskopf-Position relativ zum erwärmten Werkstück
erforderlich ist. Für die Korrektur wird vor dem Bearbeiten des Werkstücks, d.h. bei noch nicht erwärmtem Werkstück, der Bearbeitungskopf an der- bzw. an denjenigen vorgegebenen Bearbeitungskopf-Positionen positioniert, die für die Bearbeitung bzw. für die zu schweißende oder zu schneidende Kontur besonders kritisch sind, beispielsweise weil diese eine Startposition einer jeweiligen beim Bearbeiten zu bildenden Kontur darstellen.
Die vorgegebenen Bearbeitungskopf-Positionen, an denen der Bearbeitungskopf positioniert wird, um bereits vor dem Bearbeiten einen Oberflächenbereich des Werkstücks ortsaufgelöst zu erfassen, sind typischerweise in einer
Steuerungseinrichtung einer Bearbeitungsmaschine hinterlegt. Durch das Anfahren der vorgegebenen Bearbeitungskopf-Positionen und die ortsaufgelöste Erfassung des jeweiligen Oberflächenbereichs des Werkstücks an einer jeweiligen
Bearbeitungskopf-Position wird die Nebenzeit bei der Bearbeitung des Werkstücks nur unerheblich vergrößert; so liegt beispielsweise die Zeitdauer für die
ortsaufgelöste Erfassung eines Oberflächenbereichs mittels eines ortsauflösenden Detektors in Form einer Kamera - ohne Berücksichtigung der (deutlich größeren) Zeitdauer für das Anfahren - in der Größenordnung von ca. 10 ms.
Das Verfahren wird bevorzugt bei flächig bearbeitenden Bearbeitungsmaschinen, beispielsweise bei 2D-I_aserschneidmaschinen, eingesetzt. Bei einer derartigen Bearbeitungsmaschine wird in der Regel der Bearbeitungskopf in zwei Dimensionen (X/Y-Richtung) über das Werkstück bewegt und das Werkstück bleibt ortsfest. Die vorgegebene Bearbeitungskopf-Position relativ zum Werkstück entspricht in diesem Fall der vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position relativ zur Bearbeitungsmaschine, genauer gesagt zu deren Maschinenrahmen. Andere Beispiele umfassen Hybrid- Laserschneidmaschinen und Stanz-Laser-Kombinationsmaschinen, bei denen das Werkstück in einer bzw. zwei Dimensionen (X- und/oder Y-Richtung) relativ zum Bearbeitungskopf bewegt wird und der Bearbeitungskopf feststeht oder der
Bearbeitungskopf in ein oder zwei Dimensionen bewegt wird, zumindest aber in der fehlenden Dimension der X-Y-Ebene, wenn das Werkstück nur in einer Dimension bewegt werden kann.
Das weiter oben beschriebene Verfahren zum Korrigieren der Bearbeitungskopf- Position durch Vergleichen der Oberflächenbereiche ist robust, da dieses
unabhängig von der Ausdehnungs-Richtung und von einem ggf. vorhandenen Fixpunkt bei der Wärme-Dehnung des Werkstücks ist. Das Verfahren ermöglicht trotz des Wärmeverzugs die Herstellung von Werkstückteilen mit einer Präzision, die im Bereich der Stellgenauigkeit der Positionierung des Bearbeitungskopfs mittels der Bearbeitungsmaschine bzw. mit deren Stellmotoren liegt.
Bei einer Variante bildet die vorgegebene Bearbeitungskopf-Position eine
Startposition für das Bearbeiten des Werkstücks entlang einer vorgegebenen Kontur, insbesondere eine Einstechposition für das schneidende Bearbeiten des Werkstücks entlang einer Schnittkontur. An der Einstechposition wird mittels des
Bearbeitungsstrahls in das Werkstück eingestochen, bevor zum Erzeugen der Schnittkontur eine Relativbewegung zwischen dem Bearbeitungskopf und dem Werkstück erfolgt. Bei der vorliegenden Variante wird unmittelbar vor dem
Einstechen der Bearbeitungskopf an der vorgegebenen Einstechposition positioniert, der Oberflächenbereich des erwärmten Werkstücks wird ortsaufgelöst erfasst und die Einstechposition wird korrigiert, bevor mit dem Bearbeitungsstrahl in das Werkstück eingestochen wird. Bei der Startposition kann es sich auch um den Startpunkt einer Kontur in Form einer Schweißnaht handeln, die beim schweißenden Bearbeiten erzeugt wird, um zwei Werkstückteile miteinander zu verbinden.
Bei einer weiteren Variante wird an mindestens einer vorgegebenen
Bearbeitungskopf-Position entlang einer vorgegebenen Kontur eine korrigierte Bearbeitungskopf-Position ermittelt und anhand eines lateralen Versatzes zwischen der korrigierten Bearbeitungskopf-Position und der vorgegebenen Bearbeitungskopf- Position wird ein noch zu bearbeitender Kontur-Abschnitt der vorgegebenen Kontur korrigiert. Diese Variante des Verfahrens ist insbesondere günstig, wenn bei der Bearbeitung lange (Schnitt-)Konturen erzeugt werden. Bei dieser Variante wird an mindestens einer vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position entlang der Kontur, die nicht mit der Startposition der Kontur übereinstimmt, eine korrigierte
Bearbeitungskopf-Position ermittelt und mit der vorgegebenen Bearbeitungskopf- Position verglichen, um eine Soll-Ist-Positionsabweichung zu ermitteln.
Anhand der Richtung und des Betrags der Abweichung bzw. des lateralen Versatzes zwischen der jeweiligen vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position und der korrigierten Bearbeitungskopf-Position kann der wärmebedingte Verzug des
Werkstücks an der jeweiligen vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position ermittelt und zur Korrektur des noch zu bearbeitenden Kontur-Abschnitts verwendet werden. Die Korrektur kann beispielsweise in Form einer Verzerrung bzw. einer Größenänderung (Skalierung) des zu bearbeitenden Kontur-Abschnitts in Abhängigkeit vom ermittelten Betrag und der Richtung des lateralen Versatzes erfolgen, der in die Vorgabe für den noch zu bearbeitenden Kontur-Abschnitt eingerechnet wird.
Bei einer alternativen Variante wird eine Mehrzahl von Oberflächenbereichen des noch nicht erwärmten Werkstücks entlang einer vorgegebenen zu bearbeitenden Kontur an einer Mehrzahl von vorgegebenen Bearbeitungskopf-Positionen
insbesondere (quasi-)kontinuierlich ortsaufgelöst erfasst und während des
Bearbeitens des Werkstücks wird zur Verfolgung der vorgegebenen zu
bearbeitenden Kontur der Bearbeitungskopf jeweils an einer korrigierten
Bearbeitungskopf-Position positioniert. Für die Herstellung von hochpräzisen Werkstückteilen z.B. durch Laserschneiden kann bei einem Detektor z.B. in Form einer Kamera, welcher bei einer
kontinuierlichen Bewegung des Bearbeitungskopfs (quasi-)kontinuierlich
Oberflächenbereiche des Werkstücks ortsaufgelöst erfasst, die gesamte zu bearbeitende Kontur vor dem Bearbeiten abgefahren werden und die ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereiche können in Form von Bildern bzw. als Bildfolge in einer Speichereinrichtung bzw. in einer Auswerteeinrichtung abgespeichert werden.
Während der Bearbeitung kann in diesem Fall kontinuierlich eine Korrektur der beim Bearbeiten erzeugten Kontur vorgenommen werden, d.h. der Bearbeitungskopf wird bei der Bearbeitung nicht an der von der Bahnplanung vorgegebenen
Bearbeitungskopf-Position sondern direkt an der korrigierten Bearbeitungskopf- Position positioniert, die auf die weiter oben beschriebene Weise praktisch instantan ermittelt wird. Die beim Bearbeiten gebildete Kontur wird somit anhand der vor der Bearbeitung an dem noch nicht erwärmten Werkstück ortsaufgelöst erfassten
Oberflächenbereiche der von dem Bearbeiten an dem noch nicht erwärmten
Werkstück vorgegebenen Kontur nachgeführt, ähnlich wie dies bei einer
Nahtfolgeregelung der Fall ist. Eine solche Nachführung des Bearbeitungskopfs, d.h. eine quasi-kontinuierliche Konturverfolgung, erfordert eine schnelle Positions- Regelung des Bearbeitungskopfs, die in Form einer direkten regelnden Ansteuerung von ggf. vorhandenen schnellen Zusatz-Achsen für die Bewegung des
Bearbeitungskopfs realisiert werden kann. Auf diese Weise kann auch ein
Wärmeverzug des Werkstücks kompensiert werden, der während der Bearbeitung durch die mittels des Bearbeitungskopfs an der momentan erzeugten Kontur in das Werkstück eingebrachte Wärme hervorgerufen wird.
Bei einer Variante wird das Werkstück in dem ortsaufgelöst erfassten
Oberflächenbereich beleuchtet und beim ortsaufgelösten Erfassen wird der beleuchtete Oberflächenbereich des Werkstücks auf einer Detektorfläche des
Detektors abgebildet. An dem beleuchteten Oberflächenbereich des Werkstücks wird ein Teil der Beleuchtungsstrahlung reflektiert, wodurch beim Erzeugen des Bildes bzw. bei der Abbildung charakteristische Strukturmerkmale des Werkstücks in dem ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereich erkennbar werden. Bei den charakteristischen Strukturmerkmalen kann es sich um Unregelmäßigkeiten oder Markierungen an der Oberfläche des Werkstücks handeln, dies ist jedoch für die Durchführung des Verfahrens nicht erforderlich. Vielmehr ist die übliche
Oberflächenrauigkeit des Werkstücks bereits ausreichend, um das hier beschriebene Verfahren durchzuführen.
Bei einer weiteren Variante wird beim Vergleichen ein lateraler Versatz zwischen dem auf die Detektorfläche abgebildeten Oberflächenbereich des erwärmten
Werkstücks und dem auf die Detektorfläche abgebildeten Oberflächenbereich des noch nicht erwärmten Werkstücks ermittelt, wobei der laterale Versatz bevorzugt durch Kreuzkorrelationen ermittelt wird. Für Details zur Ermittlung eines lateralen Versatzes zwischen zwei Bildern mit Hilfe von Kreuzkorrelationen sei auf die eingangs zitierte DE102005022095A1 verwiesen, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Für die Ermittlung der Abweichung zwischen der vorgegebenen bzw. der momentanen Bearbeitungskopf- Position und der korrigierten Bearbeitungskopf-Positionen können an Stelle von Kreuzkorrelationen bzw. eines Kreuzkorrelationskoeffizienten auch andere bekannte Verfahren der Bildverarbeitung wie differenzbasierte Ähnlichkeitsfunktionen (Sum of Absolute Differences - SAD, median absolute deviation - MAD, Mean-squared- Difference - MSD), Optical Flow, etc. verwendet werden. Zur Erhöhung der
Messauflösung kann eine Subpixelabschätzung durchgeführt werden, d.h. die korrigierte Bearbeitungskopf-Position kann mit einer Auflösung ermittelt werden, die höher ist als die Pixelgröße des Bildes auf der Detektorfläche des ortsauflösenden Detektors.
Bei einer Weiterbildung wird der Bearbeitungskopf lateral verschoben, bis eine korrigierte Bearbeitungskopf-Position erreicht wird, an welcher der abgebildete Oberflächenbereich des erwärmten Werkstücks auf der Detektorfläche mit dem abgebildeten Oberflächenbereich des nicht erwärmten Werkstücks auf der
Detektorfläche übereinstimmt. Die Verschiebung der Position des Bearbeitungskopfs entspricht dem lateralen Versatz zwischen der vorgegebenen Bearbeitungskopf- Position und der korrigierten Bearbeitungskopf-Position, der auf den Wärmeverzug des Werkstücks zurückzuführen ist. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die Ermittlung der korrigierten Bearbeitungskopf-Position dazu dienen, um den Bearbeitungskopf an der korrigierten Bearbeitungskopf-Position zu positionieren. In diesem Fall kann der Bearbeitungskopf beispielsweise von der vorgegebenen
Bearbeitungskopf-Position an die korrigierte Bearbeitungskopf-Position lateral verschoben werden, beispielsweise um die Einstechposition zu korrigieren. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die ermittelte Bearbeitungskopf-Position bzw. der laterale Versatz auch dazu verwendet werden, die Bearbeitung des Werkstücks zu beeinflussen, indem die vorgegebene Kontur in einem noch zu bearbeitenden Kontur-Abschnitt geeignet verändert wird, ohne dass der Bearbeitungskopf an der korrigierten Bearbeitungskopf-Position positioniert wird.
Bei einer Weiterbildung erfolgen das Beleuchten und das ortsaufgelöste Erfassen des Oberflächenbereichs durch eine Bearbeitungsoptik, insbesondere durch eine Fokussieroptik, des Bearbeitungskopfs hindurch. Die Beleuchtung des
Oberflächenbereichs erfolgt in diesem Fall in der Regel koaxial oder nur leicht geneigt zum Bearbeitungsstrahl, der auf das Werkstück ausgerichtet wird. Eine solche Beleuchtung hat sich als günstig erwiesen, da bei dieser von dem
Oberflächenbereich reflektierte Beleuchtungsstrahlung unregelmäßige
Reflexionsmuster in dem Bild auf dem Detektor erzeugt, die den Vergleich zwischen den ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereichen erleichtern. Auch eine koaxiale Beobachtung bzw. ortsaufgelöste Erfassung des Oberflächenbereichs, die
beispielsweise mit Hilfe einer Abbildungsoptik erfolgt, hat sich für die Durchführung des Vergleichs als günstig erwiesen. In diesem Fall ist der Detektor, bei dem es sich z.B. um eine Kamera handelt, typischerweise koaxial zum Bearbeitungsstrahl bzw. zu einer Verlängerung der Strahlachse des Bearbeitungsstrahls angeordnet.
Sowohl das Beleuchten als auch das ortsaufgelöste Erfassen des
Oberflächenbereichs durch eine Bearbeitungsoptik des Bearbeitungskopfs ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Sowohl die Beleuchtungsquelle als auch der Detektor können an dem Bearbeitungskopf auch außerhalb der Bearbeitungsoptik bzw.
außerhalb des Gehäuses des Bearbeitungskopfs angeordnet sein. Während bei der koaxialen Erfassung der Oberflächenbereich typischerweise die Position auf dem Werkstück enthält, an welcher der Bearbeitungsstrahl auf das Werkstück auftrifft, d.h. den so genannten Wechselwirkungsbereich, ist dies bei einer nicht koaxialen
Erfassung des Oberflächenbereichs nicht zwingend der Fall, d.h. der ortsaufgelöst erfasste Oberflächenbereich des Werkstücks umfasst nicht zwingend den Wechselwirkungsbereich des Bearbeitungsstrahls mit dem Werkstück. Für die Durchführung des Verfahrens ist lediglich relevant, dass der ortsaufgelöst erfasste Oberflächenbereich und der Bearbeitungskopf bzw. der Bearbeitungsstrahl einen fest vorgegebenen Abstand zueinander aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art, weiter umfassend: eine Auswerteeinrichtung, die konfiguriert ist, eine korrigierte Bearbeitungskopf-Position an dem erwärmten Werkstück durch
Vergleichen eines ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereichs des noch nicht erwärmten Werkstücks an einer vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position mit einem ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereich des erwärmten Werkstücks zu ermitteln, der zumindest teilweise mit dem Oberflächenbereich des noch nicht erwärmten Werkstücks überlappt. Die Auswerteeinrichtung ist zu diesem Zweck typischerweise mit dem Detektor verbunden, bei dem es sich um eine Kamera, z.B. um eine CMOS- Kamera, handeln kann. Die Auswerteeinrichtung kann zum Ermitteln der korrigierten Bearbeitungskopf-Position einen Bildauswertungsalgorithmus aufweisen bzw. einen Bildauswertungsalgorithmus durchführen, weicher den Oberflächenbereich bzw. einen Teilbereich des ortsaufgelöst erfassten Bildes des Oberflächenbereichs des noch nicht erwärmten Werkstücks in dem Bild des zumindest teilweise
überlappenden Oberflächenbereichs des erwärmten Werkstücks erkennt. Wie weiter oben beschrieben wurde, können bekannte Verfahren der Bildverarbeitung, beispielsweise Kreuzkorrelationen oder andere differenzbasierte
Ähnlichkeitsfunktionen dazu dienen, den lateralen Versatz zwischen den beiden Oberflächenbereichen zu ermitteln, der auf eine Geometrieänderung des erwärmten Werkstücks aufgrund eines Wärmeverzugs zurückzuführen ist.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Bearbeitungsmaschine eine
Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der Bewegung des Bearbeitungskopfs und des Werkstücks relativ zueinander zur Bearbeitung des Werkstücks entlang einer vorgegebenen Kontur, beispielsweise entlang einer vorgegebenen Schnittkontur. Die Steuerungseinrichtung steuert zu diesem Zweck einen oder mehrere motorische Antriebe der Bearbeitungsmaschine an. Die Steuerungseinrichtung ist im hier beschriebenen Beispiel auch ausgebildet bzw. programmiert, den Bearbeitungskopf auch vor dem Bearbeiten an (mindestens) einer vorgegebenen Bearbeitungskopf- Position entlang der vorgegebenen Kontur zu positionieren.
Bei einer Weiterbildung ist die Auswerteeinrichtung konfiguriert, an mindestens einer vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position entlang der vorgegebenen zu
bearbeitenden Kontur während des Bearbeitens die korrigierte Bearbeitungskopf- Position zu ermitteln, und die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, anhand einer Abweichung bzw. anhand eines lateralen Versatzes der korrigierten
Bearbeitungskopf-Position von der vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position einen noch zu bearbeitenden Kontur-Abschnitt der vorgegebenen Kontur zu korrigieren. Wie weiter oben beschrieben wurde, wird in diesem Fall die vorgegebene Kontur bzw. ein noch zu bearbeitender Kontur-Abschnitt während des Bearbeitens korrigiert, d.h. es wird beim Bearbeiten gezielt von der ursprünglich geplanten Kontur abgewichen, um den Wärmeverzug des Werkstücks beim Bearbeiten zu korrigieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung (und auch der Detektor) konfiguriert, Oberflächenbereiche des noch nicht erwärmten Werkstücks entlang einer vorgegebenen zu bearbeitenden Kontur an einer Mehrzahl von vorgegebenen Bearbeitungskopf-Positionen insbesondere kontinuierlich
ortsaufgelöst zu erfassen und die Steuerungseinrichtung weist eine
Regelungseinrichtung auf, die ausgebildet ist, während des Bearbeitens des
Werkstücks zur Verfolgung der vorgegebenen Kontur den Bearbeitungskopf an einer jeweils korrigierten Bearbeitungskopf-Position zu positionieren. Wie weiter oben beschrieben wurde, wird in diesem Fall ähnlich wie bei einer Nahtfolgeregelung quasi-kontinuierlich die Abweichung bzw. der laterale Versatz zwischen der Ist- Bearbeitungskopf-Position und der bei noch nicht erwärmtem Werkstück ermittelten Soll-Bearbeitungskopf-Position ermittelt und mit H ilfe der Regelungseinrichtung die Abweichung zwischen der Ist- und der Soll-Bearbeitungskopf-Position korrigiert, so dass der Bearbeitungskopf bei der Bewegung entlang der Kontur stets an der korrigierten Bearbeitungskopf-Position positioniert bleibt.
Bei einer Ausführungsform weist die Bearbeitungsmaschine eine Beleuchtungsquelle zur Beleuchtung des Oberflächenbereichs des Werkstücks mit
Beleuchtungsstrahlung, bevorzugt koaxial zum Bearbeitungsstrahl, auf. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es für das ortsaufgelöste Erfassen des
Oberflächenbereichs günstig, wenn dieser mit Beleuchtungsstrahlung beleuchtet wird. Die Beleuchtung koaxial zum Bearbeitungsstrahl und somit typischerweise durch eine Bearbeitungsoptik des Bearbeitungskopfs hindurch ist günstig, aber nicht zwingend erforderlich. Die Beleuchtung kann beispielsweise auch mittels einer an der Außenseite des Bearbeitungskopfs angebrachten Beleuchtungsquelle erfolgen, wobei sich in diesem Fall der Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung nicht mit dem Strahlengang des Bearbeitungsstrahls in dem Bearbeitungskopf überschneidet. Gegebenenfalls kann auch auf eine Beleuchtungsquelle zur Beleuchtung des Oberflächenbereichs verzichtet werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeich- nung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschlie- ßende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Laserbearbeitungsmaschine zum schneidenden Bearbeiten eines Werkstücks,
Fig. 2a, b Darstellungen eines Laserbearbeitungskopfs der
Laserbearbeitungsmaschine von Fig. 1 ,
Fig. 3a, b Darstellungen eines auf eine Detektorfläche abgebildeten
Oberflächenbereichs des Werkstücks mit einer Einstechposition vor und nach dem Erwärmen bei einer schneidenden Bearbeitung,
Fig. 4a, b Darstellungen analog zu Fig. 3a, b mit einer vorgegebenen Schnittkontur vor und während des Bearbeitens des Werkstücks, sowie Fig. 5a, b Darstellungen analog zu Fig. 4a, b, bei welcher der Bearbeitungskopf während des Bearbeitens an einer jeweiligen korrigierten
Bearbeitungskopf-Position positioniert wird, um eine vorgegebene Schnittkontur zu verfolgen.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw.
funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 zeigt eine Laserbearbeitungsmaschine 1 mit einer Laserquelle 2, einem
Laserbearbeitungskopf 4 und einer Werkstückauflage 5. Ein von der Laserquelle 2 erzeugter Laserstrahl 6 wird mittels einer Strahlführung 3 mit Hilfe von (nicht gezeigten) Umlenkspiegeln zum Laserbearbeitungskopf 4 geführt und in diesem fokussiert sowie mit Hilfe von ebenfalls nicht bildlich dargestellten Spiegeln senkrecht zur Oberfläche 8a eines Werkstücks 8 ausgerichtet, d.h. die Strahlachse (optische Achse) des Laserstrahls 6 verläuft senkrecht zum Werkstück 8. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei der Laserquelle 2 um eine C02-Laserquelle. Alternativ kann der Laserstrahl 6 beispielsweise durch einen Festkörperlaser erzeugt werden.
Zum Laserschneiden des Werkstücks 8 wird mit dem Laserstrahl 6 zunächst ein- gestochen, d.h. das Werkstück 8 wird an einer Einstechposition E punktförmig aufgeschmolzen oder oxidiert und die hierbei entstehende Schmelze wird
ausgeblasen. Nachfolgend wird der Laserstrahl 6 über das Werkstück 8 bewegt, so dass eine durchgängige Schnittkontur 9 entsteht, an der entlang der Laserstrahl 6 das Werkstück 8 durchtrennt.
Sowohl das Einstechen als auch das Laserschneiden können durch Hinzufügen eines Gases unterstützt werden. Als Schneidgase 10 können Sauerstoff, Stickstoff, Druckluft und/oder anwendungsspezifische Gase eingesetzt werden. Entstehende Partikel und Gase können mit Hilfe einer Absaugeinrichtung 11 aus einer
Absaugkammer 12 abgesaugt werden.
Die Laserbearbeitungsmaschine 1 umfasst auch eine Bewegungseinrichtung 13 zur Bewegung des Laserbearbeitungskopfs 4 und des Werkstücks 8 relativ zueinander. Im gezeigten Beispiel ruht das Werkstück 8 während der Bearbeitung auf der Werkstückauflage 5 und der Laserbearbeitungskopf 4 wird bei der Bearbeitung entlang von zwei Achsen X, Y eines XYZ-Koordinatensystems bewegt. Zu diesem Zweck weist die Bewegungseinrichtung 13 ein mit Hilfe eines durch einen
Doppelpfeil angedeuteten Antriebs in X-Richtung verschiebbares Portal 14 auf. Der Laserbearbeitungskopf 4 kann mit Hilfe eines weiteren durch einen Doppelpfeil angedeuteten Antriebs der Bewegungseinrichtung 13 in X-Richtung verschoben werden, um an beliebige Bearbeitungskopf-Positionen B in X-Richtung und in Y- Richtung in einem durch die Verschiebbarkeit des Laserbearbeitungskopfs 4 bzw. durch das Werkstück 8 vorgegebenen Arbeitsfeld bewegt zu werden. An einer jeweiligen Bearbeitungskopf-Position B weist der Laserstrahl 6 eine (instantane) Vorschubgeschwindigkeit V auf.
Wie in Fig. 2a zu erkennen ist, wird der Laserstrahl 6 für die Durchführung einer schneidenden Bearbeitung an dem Werkstück 8 mittels einer Fokussiereinrichtung in Form einer Fokussierlinse 15 auf das Werkstück 8 fokussiert. Bei der Fokussierlinse 15 handelt es sich im gezeigten Beispiel um eine Linse aus Zinkselenid, die den Laserstrahl 6 durch eine Laserbearbeitungsdüse 16, genauer gesagt durch deren Düsenöffnung 16a, auf das Werkstück 8 fokussiert, und zwar im gezeigten Beispiel auf eine Fokusposition F an der Oberseite 8a des Werkstücks 8. Der Laserstrahl 6 bildet dort einen Wechselwirkungsbereich 17 mit dem Werkstück 8, hinter dem entgegen der Bearbeitungsrichtung V bzw. entgegen der Schnittrichtung des
Laserschneidprozesses die in Fig. 1 gezeigte Schnittkontur 9 erzeugt wird. Im Falle eines Laserstrahls 6 aus einem Festkörperlaser kann eine Fokussierlinse bspw. aus Quarzglas eingesetzt werden.
In Fig. 2a ebenfalls zu erkennen ist ein teildurchlässig ausgebildeter Umlenkspiegel 18, welcher den einfallenden Laserstrahl 6 (bspw. mit einer Wellenlänge von ca. 10,6 pm) reflektiert und für eine Prozessüberwachung relevante Beobachtungsstrahlung zu einem weiteren teildurchlässigen Umlenkspiegel 19 transmittiert. Der
Umlenkspiegel 18 ist im gezeigten Beispiel für Beobachtungsstrahlung in Form von Wärmestrahlung bei Wellenlängen l von ca. 700 nm bis 2000 nm teildurchlässig ausgebildet. Eine Beleuchtungsquelle 21 dient zur koaxialen Beleuchtung des Werkstücks 8 mit Beleuchtungsstrahlung 22. Die Beleuchtungsstrahlung 22 wird von dem weiteren teiltransmissiven Umlenkspiegel 19 sowie von dem Umlenkspiegel 18 transmittiert und durch die Düsenöffnung 16a der Laserbearbeitungsdüse 16 hindurch auf das Werkstück 8 gelenkt.
Alternativ zu den teildurchlässigen Umlenkspiegeln 18, 19 können auch
Scraperspiegel oder Lochspiegel, welche einfallende Strahlung nur aus einem
Randbereich reflektieren, eingesetzt werden, um die Beleuchtungsstrahlung 22 dem Werkstück 8 zuzuführen. Auch mindestens ein seitlich in den Strahlengang des Laserstrahls 6 eingebrachter Spiegel kann verwendet werden, um die Beobachtung zu ermöglichen.
Als Beleuchtungsquelle 21 können Diodenlaser oder LEDs oder Blitzlampen vorgesehen werden, die wie in Fig. 2a gezeigt koaxial, aber auch off-axis zur
Laserstrahlachse 24 angeordnet werden können. Die Beleuchtungsquelle 21 kann beispielsweise auch außerhalb (insbesondere neben) dem Laserbearbeitungskopf 4 angeordnet und auf das Werkstück 8 gerichtet sein; alternativ kann die
Beleuchtungsquelle 21 innerhalb des Laserbearbeitungskopfs 4 angeordnet, jedoch nicht koaxial zum Laserstrahl 6 auf das Werkstück 8 ausgerichtet sein.
Gegebenenfalls kann der Laserbearbeitungskopf 4 auch ohne eine
Beleuchtungsquelle 21 betrieben werden.
In einem Beobachtungsstrahlengang 23 hinter dem weiteren teildurchlässigen Umlenkspiegel 19 ist ein ortsauflösender Detektor in Form einer geometrisch hochauflösenden Kamera 25 angeordnet. Bei der Kamera 25 kann es sich um eine Hochgeschwindigkeitskamera handeln, die koaxial zur Laserstrahlachse 24 bzw. zur Verlängerung der Laserstrahlachse 24 und somit richtungsunabhängig angeordnet ist. Beim dargestellten Beispiel erfolgt die Aufnahme von Bildern durch die Kamera 25 im Auflichtverfahren im NIR/IR-Wellenlängenbereich, um das
Prozesseigenleuchten bzw. ein Wärmebild des Schneidprozesses aufzunehmen. Bei dem in Fig. 2a gezeigten Beispiel kann ein Filter vor der Kamera 25 angeordnet werden, wenn weitere Strahlungs- bzw. Wellenlängenanteile von der Erfassung mit der Kamera 25 ausgeschlossen werden sollen. Der Filter kann z.B. als
schmalbandiger Bandpassfilter mit einer Halbwertsbreite von beispielsweise ca. 15 nm ausgebildet sein, der Wellenlängen l im Bereich um ca. 800 nm transmittiert. Zur ortsaufgelösten Erfassung von in Fig. 3a, b gezeigten Oberflächenbereichen O,
0‘ des Werkstücks 8 auf einer Detektorfläche 25a der Kamera 25 weist der
Laserbearbeitungskopf 4 eine Abbildungsoptik 27 auf. Im gezeigten Beispiel weist die Abbildungsoptik 27 eine Blende 28 auf, die um eine zentrale Drehachse D drehbar gelagert ist, so dass sich bei der Drehung die Position einer exzentrisch angeordneten Blendenöffnung 28a auf einem Kreisbogen um die Drehachse D bewegt (vgl. Fig. 2b).
Durch die Anordnung der Blende 28 in dem mittels einer Linse 29 fokussierten Strahlengangs der Abbildungsoptik 27 tritt nur ein Teil des
Beobachtungsstrahlengangs 23, welcher einen Randbereich der Fokussierlinse 15 durchläuft und im konvergenten Strahlengang nach der Fokussierlinse 15 unter einem Winkel ß zur Strahlachse 24 des Laserstrahls 6 ausgerichtet ist, durch die exzentrisch zur Verlängerung der Strahlachse 24 des Laserstrahls 6 angeordnete Blendenöffnung 28a hindurch und bildet einen Beobachtungsstrahl 23a, welcher auf der Detektorfläche 25a abgebildet wird. Bei dem in Fig. 2a gezeigten Beispiel verläuft eine Beobachtungsrichtung R1 des Beobachtungsstrahls 23a in der Projektion in die XY-Ebene bzw. in die Werkstückebene parallel zur Richtung des
Bearbeitungsvektors V, entlang derer der Laserstrahl 6 und das Werkstück 8 in der XY-Ebene relativ zueinander bewegt werden, um die gewünschte Schnittkontur zu bilden, d.h. es erfolgt eine stechende Beobachtung. Der Winkel ß, unter dem die Beobachtungsrichtung R1 zur Strahlachse 24 des Laserstrahls 6 ausgerichtet ist, liegt im gezeigten Beispiel zwischen ca. 1 ° und ca. 5°, beispielsweise bei ca. 4°.
An Stelle einer mechanisch verstellbaren Blende 28 kann auch eine elektrisch verstellbare Blende, beispielsweise in Form eines LCD-Arrays, verwendet werden, bei der einzelne Pixel oder Pixelgruppen elektronisch an- bzw. ausgeschaltet werden, um die Blendenwirkung zu erzeugen. Auch kann die mechanische Blende 28 anders als in Fig. 2a, b gezeigt quer zum Beobachtungsstrahlengang 23, beispielsweise in der YZ-Ebene, bewegt bzw. verschoben werden, um
unterschiedliche Teile des Beobachtungsstrahlengangs 23 abzuschatten bzw. für die Beobachtung zu öffnen. Die Blende 28 kann auch in Form eines oder mehrerer auf- und zuklappbarer mechanischer Elemente realisiert werden. Anders als dies in Fig. 2a, b dargestellt ist, kann auf die Blende 28 auch vollständig verzichtet werden, d.h. der Bearbeitungsstrahlengang 23 als Ganzes wird auf die Detektorfläche 25a abgebildet.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Bearbeitung des Werkstücks 8 mittels des Laserstrahls 6 wird Wärme in das Werkstück 8 eingebracht, die zu einer Deformation des
Werkstücks 8 in Form einer Wärmeausdehnung führt. Um diese Wärmeausdehnung zu kompensieren bzw. um die Bearbeitungskopf-Position B in X/Y-Richtung relativ zum ortsfesten, erwärmten Werkstück 8 während der Bearbeitung zu korrigieren, werden vor der Bearbeitung, d.h. bei noch nicht erwärmtem Werkstück 8
nacheinander Einstechpositionen E mit dem Laserschneidkopf 4 angefahren, welche jeweils eine Startposition zum schneidenden Bearbeiten des Werkstücks 8 entlang einer jeweiligen Schnittkontur 9 darstellen. Der Laserschneidkopf 4 wird hierbei jeweils derart positioniert, dass die Bearbeitungskopf-Position B bzw. der so genannte Tool Center Point (TCP), an welcher der Laserstrahl 6 auf das Werkstück 8 auftrifft, mit der vorgegebenen Einstechposition E auf dem noch nicht bearbeiteten Werkstück 8 übereinstimmt.
Wie in Fig. 3a, b zu erkennen ist, befindet sich die Bearbeitungskopf-Position B hierbei im Zentrum der Düsenöffnung 16a, welche dem Zentrum eines kreisförmigen Oberflächenbereichs O des noch nicht erwärmten Werkstücks 8 entspricht, welcher durch die Bearbeitungsdüse 16 hindurch mittels der Abbildungsoptik 27 auf die Detektoroberfläche 25a abgebildet wird. Das ortsaufgelöste Erfassen eines jeweiligen Oberflächenbereichs O vor dem Bearbeiten wird in der Regel an mehreren unterschiedlichen Bearbeitungskopf-Positionen B durchgeführt, an denen jeweils eine Einstechposition E als Startposition für die schneidende Bearbeitung des Werkstücks 8 entlang einer jeweiligen Schnittkontur 9 vorgesehen ist. Ein an einer jeweiligen vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position B auf die Detektorfläche 25a abgebildeter Oberflächenbereich O wird in Form eines Bildes in einer
Auswerteeinrichtung 30 gespeichert, die mit dem Detektor 25 in signaltechnischer Verbindung steht.
Um sicherzustellen, dass mittels des Laserstrahls 6 an dem erwärmten Werkstück 8, welches bei der Bearbeitung einen Wärmeverzug erfahren hat, an der vorgegebenen Einstechposition E eingestochen wird, wird wie folgt vorgegangen: Der Laserstrahl 6 bzw. der Laserschneidkopf 4 wird während des Bearbeitens zunächst an der vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position B positioniert, die mit der vorgegebenen Einstechposition E am noch nicht erwärmten Werkstück 8
übereinstimmt. Um die vorgegebene Einstechposition E am erwärmten Werkstück 8 aufzufinden, wird ein Oberflächenbereich 0 des erwärmten Werkstücks 8 an der vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position B ortsaufgelöst erfasst. Wie in Fig. 3b zu erkennen ist, in welcher der an dem noch nicht erwärmten Werkstück 8 erfasste Oberflächenbereich O gestrichelt dargestellt ist, kann durch einen Vergleich dieses Oberflächenbereichs O mit dem in der Auswerteeinrichtung 30 aufgenommenen Bild des nach dem Erwärmen des Werkstücks 8 erfassten Oberflächenbereichs 0‘ eine Abweichung in Form eines lateralen Versatzes 31 auf der Detektorfläche 25a des Detektors 25 ermittelt werden, der in Fig. 3b durch einen Pfeil angedeutet ist.
Um an der vorgesehenen Einstechposition E in das Werkstück 8 einzustechen, kann anhand des lateralen Versatzes 31 zwischen den Oberflächenbereichen O, 0‘ die vorgegebene Bearbeitungskopf-Position B korrigiert werden, und zwar indem der Laserbearbeitungskopf 4 um denselben - ggf. abhängig vom Abbildungsverhältnis bei der Abbildung der Oberflächenbereiche O, 0‘ skalierten - Betrag lateral versetzt an eine korrigierte Bearbeitungskopf-Position Bc verschoben wird. An der korrigierten Bearbeitungskopf-Position Bc stimmt der beim erwärmten Werkstück 8 abgebildete Oberflächenbereich 0‘ mit dem vor dem Erwärmen des Werkstücks 8 ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereich O überein. Wie in Fig. 3b zu erkennen ist, stimmt daher auch die korrigierte Bearbeitungskopf-Position Bc mit der vorgegebenen Einstechposition E überein, so dass beim Einschalten des Laserstrahls 6 an der von der Bahnplanung vorgegebenen Einstechposition E in das Werkstück 8 eingestochen wird, um eine typischerweise geschlossene Schnittkontur 9 zu erzeugen, entlang derer ein Werkstückteil vom (Rest-)Werkstück 8 getrennt wird.
Für die Ermittlung des lateralen Versatzes 31 bzw. der Abweichung zwischen dem abgebildeten Oberflächenbereich O des noch nicht erwärmten Werkstücks 8 und dem abgebildeten Oberflächenbereich 0‘ des erwärmten Werkstücks 8 auf der Detektorfläche 25a können in der Auswerteeinrichtung 30 bekannte
Bildauswertungsalgorithmen verwendet werden. Beispielsweise kann der laterale Versatz 31 anhand einer Kreuzkorrelation zwischen den beiden abgebildeten
Oberflächenbereichen O, 0‘ bzw. den beiden zugehörigen Bildern ermittelt werden, wie dies in der eingangs zitierten DE102005022095A1 beschrieben ist. Auch andere differenzbasierte Ähnlichkeitsfunktionen, Optical Flow, etc. können verwendet werden, um eine Ähnlichkeit zwischen den Oberflächenbereichen O, 0‘ und somit den lateralen Versatz 30 zu ermitteln. Hierbei wird ausgenutzt, dass die beleuchtete Oberfläche 8a des Werkstücks 8 charakteristische Strukturmerkmale aufweist, wie dies in Fig. 3a, b angedeutet ist, wobei die ohnehin vorhandene Oberflächenrauigkeit des Werkstücks 8 für den Vergleich bzw. für die Bestimmung des lateralen Versatzes 31 ausreichend ist. Zur Erhöhung der Messauflösung kann eine
Subpixelabschätzung durchgeführt werden, d.h. die korrigierte Bearbeitungskopf- Position Bc kann mit einer Orts-Auflösung ermittelt werden, die höher ist als die Pixelgröße eines einzelnen Pixels auf der Detektorfläche 25a des ortsauflösenden Detektors 25.
Vor oder beim Erfassen des Oberflächenbereichs O des noch nicht erwärmten Werkstücks 8 kann die Einstechposition E auf dem Werkstück 8 markiert werden, indem der Laserstrahl 6 kurzzeitig aktiviert wird. Durch das Markieren der
Einstechposition E wird das Ermitteln des lateralen Versatzes 31 mittels eines Bildauswertealgorithmus erleichtert.
Zusätzlich (oder ggf. alternativ) zum Korrigieren einer jeweiligen Einstechposition E am erwärmten Werkstück 8 kann eine korrigierte Bearbeitungskopf-Position Bc auch an mehreren Positionen entlang einer vorgegebenen Schnittkontur 9 ermittelt werden, wie nachfolgend anhand von Fig. 4a, b beschrieben wird. Fig. 4a zeigt eine vorgegebene, geradlinig verlaufende Schnittkontur 9 am noch nicht erwärmten Werkstück 8. Der Bearbeitungskopf 4 ist in Fig. 4a an einer Bearbeitungskopf- Position B entlang der Schnittkontur 9 positioniert, der von der Einstechposition E beabstandet ist. Analog zu Fig. 3a wird ein Oberflächenbereich O des Werkstücks 8 an der Bearbeitungskopf-Position B ortsaufgelöst erfasst, d.h. auf die Detektorfläche 25a abgebildet, und in der Auswerteeinrichtung 30 gespeichert. Fig. 4b zeigt den Oberflächenbereich 0‘ des erwärmten Werkstücks 8 an der vorgegebenen
Bearbeitungskopf-Position B während des Bearbeitens. Wie in Fig .4b zu erkennen ist, wurde an dem Werkstück 8 bereits ein erster Kontur-Abschnitt 9a geschnitten, der sich von der Einstechposition E bis zur momentanen Bearbeitungskopf-Position B erstreckt und der eine in Fig. 4b zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellte Abweichung von der in Fig. 4a gezeigten geradlinigen vorgegebenen Kontur 9 bzw. dem entsprechenden Kontur-Abschnitt 9a aufweist.
An der in Fig. 4b gezeigten Bearbeitungskopf-Position B wird auf die weiter oben beschriebene Weise erneut der laterale Versatz 31 zwischen den am noch nicht erwärmten bzw. am erwärmten Werkstück 8 ortsaufgelöst erfassten
Oberflächenbereich O, 0‘ und eine korrigierte Bearbeitungskopf-Position Bc ermittelt, an welcher der Laserbearbeitungskopf 7 auf dem Werkstück 8 positioniert sein müsste, um die vorgegebene, geradlinige Schnittkontur 9 zu erzeugen. Eine in Fig. 1 gezeigte Steuerungseinrichtung 34, die Steuerungsaufgaben der
Laserschneidmaschine 1 übernimmt, steht mit der Auswerteeinrichtung 30 in signaltechnischer Verbindung. Anhand der Abweichung der korrigierten
Bearbeitungskopf-Position Bc von der durch die Steuerungseinrichtung 34
vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position B bzw. anhand des lateralen Versatzes 31 kann die Steuerungseinrichtung 34 einen zweiten, noch nicht bearbeiteten Kontur- Abschnitt 9b der Schnittkontur 9 korrigieren, um den Wärmeverzug des Werkstücks 8 zu korrigieren. Bei dem in Fig. 4b gezeigten Beispiel wird zu diesem Zweck der ursprünglich geradlinig verlaufende Kontur-Abschnitt 9b der vorgegebenen
Schnittkontur 9 in einen gekrümmt verlaufenden Kontur-Abschnitt 9b‘ verändert, um auf dem erwärmten Werkstück 8 die gewünschte geradlinig verlaufende
Schnittkontur 9 zu erzeugen. Die oben beschriebene Korrektur des bzw. eines jeweiligen noch zu schneiden Kontur-Abschnitts 9b kann entlang ein- und derselben Schnittkontur 9 mehrfach durchgeführt werden.
Fig. 5a zeigt analog zu Fig. 4a eine vorgegebene Schnittkontur 9 an dem noch nicht erwärmten Werkstück 8. Im Gegensatz zu dem in Fig. 4a, b beschriebenen Beispiel wird bei dem in Fig. 5a gezeigten Beispiel die gesamte Schnittkontur 9 quasi- kontinuierlich mittels des Laserbearbeitungskopfs 6 an einer Mehrzahl von
Bearbeitungspositionen Bj abgefahren und ein jeweiliger Oberflächenbereich Oj wird ortsaufgelöst erfasst. Mit Hilfe der in vergleichsweise geringen Abständen entlang der vorgegebenen Schnittkontur 9 ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereiche Oj bzw. mit Hilfe der zugehörigen in der Auswerteeinrichtung 30 gespeicherten Bilder kann die vorgegebene Schnittkontur 9 an dem erwärmten Werkstück 8 nachverfolgt werden: Der Laserbearbeitungskopf 6 bzw. dessen momentane, in Fig. 5b gezeigte Bearbeitungskopf-Position B wird hierbei mit Hilfe einer in die Steuerungseinrichtung 34 integrierten Regelungseinrichtung 35 so geregelt, dass die momentane
Bearbeitungskopf-Position B (idealerweise) stets mit der korrigierten
Bearbeitungskopf-Position Bc übereinstimmt. Bei dem in Fig. 5a, b gezeigten Beispiel ist es daher nicht erforderlich, die vorgegebene Schnittkontur 9 zu korrigieren, vielmehr wird mit Hilfe der Regelungseinrichtung 35, die beispielsweise einen PID- Regler oder dergleichen aufweisen kann, quasi-instantan der in Fig. 4a, b dargestellte laterale Versatz 31 korrigiert bzw. minimiert, so dass die vorgegebene (Ist-
)Bearbeitungskopf-Position B stets mit der korrigierten (Soll-)Bearbeitungskopf- Position Bc übereinstimmt. Auf diese Weise können bei der Bearbeitung des
Werkstücks 8 besonders präzise Schnittkonturen 9 hergestellt werden. Obgleich das Verfahren weiter oben im Zusammenhang mit einem Schneidprozess beschrieben wurde, kann dieses auch bei anderen Bearbeitungsprozessen eingesetzt werden, beispielsweise bei der schweißenden Bearbeitung eines
Werkstücks 8 mit Hilfe einer zu diesem Zweck ausgebildeten Bearbeitungsmaschine 1 , z.B. in Form einer Laserschweißmaschine.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln einer korrigierten Bearbeitungs-Position (Bc) eines
Bearbeitungskopfs (4) relativ zu einem erwärmten Werkstück (8), umfassend: Ortsaufgelöstes Erfassen eines Oberflächenbereichs (O) des noch nicht erwärmten Werkstücks (8) an mindestens einer vorgegebenen Bearbeitungskopf- Position (B) mittels eines optischen Detektors (25), der fest mit dem
Bearbeitungskopf (4) verbunden ist,
Bearbeiten des Werkstücks (8) mittels des Bearbeitungskopfs (4) unter
Erwärmung des Werkstücks (8), wobei das Bearbeiten bevorzugt das Ausrichten eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls (6), mittels des Bearbeitungskopfs (4) auf das Werkstück (8) umfasst,
ortsaufgelöstes Erfassen eines Oberflächenbereichs (0‘) des erwärmten
Werkstücks (8) mittels des optischen Detektors (25), der zumindest teilweise mit dem Oberflächenbereich (O) des nicht erwärmten Werkstücks (8) an der vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position (B) überlappt, sowie
Ermitteln der korrigierten Bearbeitungskopf-Position (Bc) durch Vergleichen des ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereichs (0‘) des erwärmten Werkstücks (8) mit dem ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereich (O) des noch nicht
erwärmten Werkstücks (8).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die vorgegebene Bearbeitungskopf-Position (B) eine Startposition für das Bearbeiten des Werkstücks (8) entlang einer vorgegebenen Kontur, insbesondere eine Einstechposition (E) für das
schneidende Bearbeiten des Werkstücks (8) entlang einer Schnittkontur (9), bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die korrigierte Bearbeitungskopf- Position (Bc) an mindestens einer vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position (B) entlang einer vorgegebenen zu bearbeitenden Kontur (9) ermittelt wird und anhand einer Abweichung der korrigierten Bearbeitungskopf-Position (Bc) von der vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position (B) ein noch zu bearbeitender Kontur- Abschnitt (9b) der vorgegebenen Kontur (9) korrigiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem eine Mehrzahl von
Oberflächenbereichen (Oj) des noch nicht erwärmten Werkstücks (8) entlang einer vorgegebenen zu bearbeitenden Kontur (9) an einer Mehrzahl von vorgegebenen Bearbeitungskopf-Positionen (Bj) insbesondere kontinuierlich ortsaufgelöst erfasst wird und während des Bearbeitens des Werkstücks (8) zur Verfolgung der vorgegebenen zu bearbeitenden Kontur (9) der Bearbeitungskopf an einer jeweiligen korrigierten Bearbeitungskopf-Position (Bc) positioniert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Werkstück (8) in dem Oberflächenbereich (O, 0‘) beleuchtet wird und bei dem beim ortsaufgelösten Erfassen der beleuchtete Oberflächenbereich (O, 0‘) des
Werkstücks (8) auf eine Detektorfläche (25a) des Detektors (25) abgebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem beim Vergleichen ein lateraler Versatz (31 ) zwischen dem auf die Detektorfläche (25a) abgebildeten Oberflächenbereich (0‘) des erwärmten Werkstücks (8) und dem auf die Detektorfläche (25a)
abgebildeten Oberflächenbereich (O) des noch nicht erwärmten Werkstücks (8) ermittelt wird, wobei der laterale Versatz (31 ) bevorzugt durch Kreuzkorrelationen bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Bearbeitungskopf lateral verschoben wird, bis eine korrigierte Bearbeitungskopf-Position (Bc) erreicht wird, an welcher der abgebildete Oberflächenbereich (0‘) des erwärmten Werkstücks (8) auf der Detektorfläche (25a) mit dem abgebildeten Oberflächenbereich (O) des nicht erwärmten Werkstücks (8) auf der Detektorfläche (25a) übereinstimmt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem das Beleuchten und das ortsaufgelöste Erfassen des Oberflächenbereichs (O, 0‘) durch eine
Bearbeitungsoptik, insbesondere durch eine Fokussieroptik (15), des
Bearbeitungskopfs hindurch erfolgt.
9. Bearbeitungsmaschine, insbesondere Laserbearbeitungsmaschine (1 ), zum Bearbeiten eines Werkstücks (8), umfassend:
einen Bearbeitungskopf, insbesondere ein Laserbearbeitungskopf (4), zum Bearbeiten des Werkstücks (8), der bevorzugt zum Ausrichten eines
Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls (6), auf das Werkstück (8) ausgebildet ist,
eine Bewegungseinrichtung (13) zur Bewegung des Bearbeitungskopfs und des Werkstücks (8) relativ zueinander,
einen optischen Detektor (25), der fest mit dem Bearbeitungskopf verbunden ist, zum ortsaufgelösten Erfassen von Oberflächenbereichen (O, 0‘) des Werkstücks (8),
gekennzeichnet durch
eine Auswerteeinrichtung (30), die konfiguriert ist, eine korrigierte
Bearbeitungskopf-Position (O, 0‘) an dem erwärmten Werkstück (8) durch Vergleichen eines ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereichs (O) des noch nicht erwärmten Werkstücks (8) an einer vorgegebenen Bearbeitungskopf- Position (B) mit einem ortsaufgelöst erfassten Oberflächenbereich (0‘) des erwärmten Werkstücks (8) zu ermitteln, der zumindest teilweise mit dem
Oberflächenbereich (O) des noch nicht erwärmten Werkstücks (8) überlappt.
10. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 9, weiter umfassend:
eine Steuerungseinrichtung (34) zur Ansteuerung der Bewegung des
Bearbeitungskopfs und des Werkstücks (8) relativ zueinander zur Bearbeitung des Werkstücks (8) entlang einer vorgegebenen Kontur (9).
11. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 10, bei welcher die Auswerteeinrichtung (30) konfiguriert ist, an mindestens einer vorgegebenen Bearbeitungskopf- Position (B) entlang der vorgegebenen zu bearbeitenden Kontur (9) während des Bearbeitens die korrigierte Bearbeitungskopf-Position (Bc) zu ermitteln, und bei der die Steuerungseinrichtung (34) ausgebildet ist, anhand eines lateralen Versatzes (31 ) der korrigierten Bearbeitungskopf-Position (Bc) von der vorgegebenen Bearbeitungskopf-Position (B) einen noch zu bearbeitenden Kontur-Abschnitt (9a) der vorgegebenen Kontur (9) zu korrigieren.
12. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , bei welcher die Auswerteeinrichtung (30) konfiguriert ist, eine Mehrzahl von
Oberflächenbereichen (Oj) des noch nicht erwärmten Werkstücks (8) entlang einer vorgegebenen zu bearbeitenden Kontur (9) an einer Mehrzahl von vorgegebenen Bearbeitungskopf-Positionen (Bj) insbesondere kontinuierlich ortsaufgelöst zu erfassen und bei der die Steuerungseinrichtung (34) eine
Regelungseinrichtung (35) aufweist, die ausgebildet ist, während des Bearbeitens des Werkstücks (8) zur Verfolgung der vorgegebenen Kontur (9) den
Bearbeitungskopf an einer jeweils korrigierten Bearbeitungskopf-Position (Bc) zu positionieren.
13. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12, weiter umfassend: eine Beleuchtungsquelle (21 ) zur Beleuchtung des Oberflächenbereichs (O, 0‘) mit Beleuchtungsstrahlung (22), bevorzugt koaxial zum Bearbeitungsstrahl (6).
PCT/EP2019/077794 2018-10-19 2019-10-14 Verfahren zum ermitteln einer korrigierten bearbeitungskopf-position und bearbeitungsmaschine WO2020078912A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112008231B (zh) * 2020-10-26 2021-02-26 快克智能装备股份有限公司 一种激光自动校准机构及其校准方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4249160A1 (de) * 2022-03-24 2023-09-27 Bystronic Laser AG Bestimmung von konturabweichungen zur steuerung einer laserschneidmaschine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06285661A (ja) * 1993-04-06 1994-10-11 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工機
DE102005022095A1 (de) 2005-05-12 2006-11-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Relativbewegung zwischen einem Bearbeitungskopf und einem Werkstück
US20120296463A1 (en) 2011-05-19 2012-11-22 Alec Rivers Automatically guided tools
WO2013108743A1 (ja) * 2012-01-17 2013-07-25 株式会社 アマダ 熱切断加工装置及び熱切断加工方法
DE102012217081A1 (de) 2012-09-21 2014-03-27 Lpkf Laser & Electronics Ag Vorrichtung zur Positionssteuerung eines Laser-Bearbeitungsstrahls

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0770445B1 (de) * 1995-10-06 2001-11-07 Elpatronic Ag Verfahren zum Kontrollieren und Positionieren eines Strahls zum Bearbeiten von Werkstücken
CA2628129C (en) * 2005-11-14 2012-05-01 Precitec Vision Gmbh & Co. Kg, Eschborn (De) Zweigniederlassung Neftenba Ch Method and device for assessing joins of workpieces

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06285661A (ja) * 1993-04-06 1994-10-11 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工機
DE102005022095A1 (de) 2005-05-12 2006-11-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Relativbewegung zwischen einem Bearbeitungskopf und einem Werkstück
US20120296463A1 (en) 2011-05-19 2012-11-22 Alec Rivers Automatically guided tools
WO2013108743A1 (ja) * 2012-01-17 2013-07-25 株式会社 アマダ 熱切断加工装置及び熱切断加工方法
DE102012217081A1 (de) 2012-09-21 2014-03-27 Lpkf Laser & Electronics Ag Vorrichtung zur Positionssteuerung eines Laser-Bearbeitungsstrahls

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112008231B (zh) * 2020-10-26 2021-02-26 快克智能装备股份有限公司 一种激光自动校准机构及其校准方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018217919A1 (de) 2020-04-23

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