WO2022198249A2 - Verfahren zum festlegen eines laser-ansteuersignals für unterschiedliche lasertypen und laserplotter sowie galvo-markierlaser hierfür - Google Patents

Verfahren zum festlegen eines laser-ansteuersignals für unterschiedliche lasertypen und laserplotter sowie galvo-markierlaser hierfür Download PDF

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Josef Siegfried GREIL
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Trotec Laser Gmbh
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    • H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/1312—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation by controlling the optical pumping

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a laser control signal for different types of laser machines, in particular laser plotters or galvo marking lasers, for cutting, engraving, marking and/or inscribing a workpiece.
  • Laser processing devices are already known from the prior art, in which one or more laser sources are operated alternately.
  • Such laser plotters have a carriage operated by a belt drive, on which a focusing unit, also adjustable, is arranged.
  • Flat workpieces such as paper, panels, textiles, ballpoint pens, mobile phones, tablets, etc. are preferably processed using a laser, in particular a laser beam, which is conveyed from the laser source via deflection elements to the focusing unit and is deflected by the focusing unit in the direction of the workpiece.
  • galvo lasers are also known, in which the laser beam is positioned above the workpiece placed in the processing area via at least one adjustable mirror.
  • the different laser types in particular laser plotters or galvo lasers, have a control unit for controlling and regulating all components. Furthermore, the laser sources are controlled with a PWM signal via a so-called PWM unit (pulse width modulation unit), i.e. the power of the laser sources is controlled by the PWM signal, with the PWM signal being variable in frequency and duty cycle is, depending on the specifications of the control unit.
  • PWM unit pulse width modulation unit
  • the prior art has the disadvantage that, due to non-ideal properties of real laser sources, there are always deviations between the measured actual power and the set target power. This effect varies with frequency and duty cycle and leads to unexpected and undesirable application results in processing, especially engraving. For example, visible differences to the original occur in laser engraving applications with higher-frequency changes in intensity.
  • the object of the invention is to create a method for determining a laser control signal for different types of lasers, in which on the one hand the disadvantages mentioned above are avoided and on the other hand a high engraving quality is created over a large area.
  • the object of the invention is achieved by a method for determining a laser control signal for different types of laser machines, in particular laser plotters or galvo marking lasers, for cutting, engraving, marking and/or inscribing a workpiece, with a defined flank, in particular the falling flank, of the PWM signal, a correction process for generating a preferably changed PWM signal, in particular a laser control signal, is carried out, the correction process determining the previous pause duration and the pulse duration, from which a correction value or correction factor is determined or calculated.
  • the advantage here is that due to the correction, in particular the correction process, the PWM signal is already present at the beginning of the machining process, in particular the engraving process, the best possible quality is achieved, since the correction process takes the laser sources into account, so that the best possible quality is available.
  • the correction or the correction factor of the normal PWM signal usually becomes ever smaller or decreases, so that after a certain duration of the processing, no more correction is required.
  • the laser power must be set very high in order to obtain the fine lines of an engraving, then when the laser source is switched off, i.e. when no engraving is to take place, the laser source continues to emit power (afterglow). , which may result in blurry engraving.
  • a significant advantage of the solution according to the invention is that the correction process allows a lower power setting of the laser source. This results in less tailing, i.e. afterglow from the laser source, which significantly improves the quality of the engraving.
  • a correction value or correction factor is determined as a function of the length of time for the laser pause or pause duration, which changes, in particular lengthens, the PWM signal. This ensures that if the laser source is idle for too long, i.e. if the response behavior of the laser source changes, a higher power or longer correction value is used at the beginning of the work process than with continuous use.
  • the measures in which the correction process is carried out in a separate control module are advantageous. This means that it is possible to retrofit laser devices that are already in use.
  • the control module is simply connected to the PWM generator or PWM unit instead of the laser source, with the control module then being connected to the laser source.
  • the laser device can thus be operated, since the control module independently detects the generated PWM signal, evaluates it and adds a corresponding correction value.
  • the correction process is integrated before the pulse generator, i.e. directly when the PWM signal is generated.
  • the correction process it is also possible for the correction process to be integrated in the control unit or the laser source.
  • the object of the invention is also achieved by a laser plotter, in which the laser plotter, in particular its controller, the PWM generator, the pulse generator, the control module or the laser source, for determining a laser control signal or corrected PWM signal for the laser source for cutting, engraving, marking and/or inscribing a workpiece by means of a correction process according to one of Claims 1 to 7.
  • the object of the invention is also achieved by a galvo marking laser in which the galvo marking laser, in particular its controller, the PWM generator, the pulse generator, the control module or the laser source, is used to define a laser control signal or corrected PWM Signal (19a) for the laser source (4), for cutting, engraving, marking and / or inscribing a workpiece (7) by means of a correction process (21) according to any one of claims 1 to 7 is formed
  • FIG. 1 shows a diagrammatic representation of a laser device for machining a workpiece by means of a laser process, in a simplified, schematic representation
  • FIG. 3 shows a block diagram for the application of the correction process, in a simplified, schematic representation
  • Fig. 4 shows another block diagram for another application of the
  • Fig. 5 is a block diagram for the application of the correction process before
  • FIG. 6 shows a block diagram for the application of the correction process in the laser source, in a simplified, schematic representation.
  • 1 to 5 shows an embodiment of a laser machine type 1, in particular a laser plotter 2 or galvo laser (not shown), in which a method for determining a laser control signal for a laser source of different laser machine types for cutting, engraving, marking and/or labeling of a workpiece is carried out.
  • At least one, in particular two radiation sources 4 or laser sources 4 in the form of lasers 5 , 6 are arranged in a housing 3 .
  • the lasers 5 and 6 preferably act alternately on the workpiece 7 to be processed, the workpiece 7 being positioned in a processing space 8 of the laser plotter 2, in particular on a processing table 9, the processing table 9 preferably being adjustable in its flea.
  • a laser beam 10 emitted by the radiation source 4 is sent via deflection elements 11 to at least one movable focusing unit 12, by which the laser beam 10 is deflected in the direction of the workpiece 7 and is focused for processing.
  • the control in particular the control of the position of the laser beam 10 in relation to the workpiece 7, takes place via software running in a control unit 13, with the workpiece 7 preferably being moved line by line by adjusting a carriage 14, on which the focusing unit 12 is also movably arranged, preferably via a belt drive in XY direction is edited.
  • the machining process of the laser beam 10, in particular the engraving is carried out line by line, ie the focusing unit 12 is moved from one side of the carriage 14 in the opposite direction, whereupon the carriage 14 is adjusted by one line.
  • specific positions in the processing area can be approached directly, ie that first the carriage 14 is adjusted to the line to be processed, whereupon the focusing unit 12 is moved, or this can also be done vice versa.
  • a graphic 16 and/or text 16 is created on an external component 15, in particular a computer or a control unit, using commercially available software 16a, such as Coral Draw, Paint, etc., or your own application software, which is sent to the control unit 13 of the laser plotter 2 is exported or transferred in the form of a job, which converts the transferred data, in particular the graphic 16 and/or the text 16, to control the individual elements of the laser plotter 2.
  • commercially available software 16a such as Coral Draw, Paint, etc., or your own application software
  • the control unit 13 of the laser plotter 2 is exported or transferred in the form of a job, which converts the transferred data, in particular the graphic 16 and/or the text 16, to control the individual elements of the laser plotter 2.
  • the input it is also possible for the input to be made directly on the laser plotter 2 or for a corresponding job to be loaded from a higher-level storage medium, such as a cloud.
  • the laser plotter 2, in particular its controller 13, processes the job. It is possible that several jobs can be stored simultaneously in
  • the operator can then manually or automatically position the laser point or a laser pointer to the inserted workpiece 7, whereupon the job for processing the workpiece 7 can be started.
  • the machining process is ended, the carriage 14 is moved to the starting position and the finished workpiece 7 can be removed so that a new machining process can be started.
  • the laser source 4 or radiation source 4 is controlled via a PWM generator 18, as shown schematically in FIGS.
  • the laser source 4 is usually controlled with each PWM pulse 19, so that the laser beam 10 is generated, ie a corresponding PWM pulse 19 is generated for each pixel 20, as shown schematically in the control diagram in FIG is, which are then sent to the laser source 4.
  • the changed response behavior of the laser source leads to performance losses in the laser beam 10, so that the quality of the engraving produced is often not optimal at the beginning of a machining process, in particular an engraving process, in which the laser source 4 has not yet reached the operating temperature. Quality losses can also occur during the machining process if longer pauses occur, for example due to a long travel path of the carriage 14 and the focusing unit 12 . It can therefore be said that in the case of real laser sources 4, due to the non-ideal properties of the laser sources 4, there are deviations between the measured or recorded actual power of the laser source 4 and the specified setpoint power due to the PWM pulse 19. This effect varies with the frequency and the duty cycle, especially the pulse duration, and leads to undesirable application results.
  • a correction process 21 is carried out in order to improve the quality or to reduce this effect, in which the PWM signal 19 is correspondingly optimized.
  • the correction process 21 can be integrated or have an effect at a wide variety of points, as is shown below in FIGS. 3 to 5.
  • the correction process 21 for generating a preferably changed PWM signal 19a, in particular a changed PWM signal 19a or a laser control signal 19a is synchronized or carried out.
  • the correction process 21 determines the previous pause duration 23 and the pulse duration 24, from which a correction value 25 or correction factor 25 is determined or calculated according to a stored algorithm, as can be seen from the schematic illustration in FIG.
  • the parameters of the pause duration 23, i.e. the time in which no PWM signal 19 is generated or transmitted, and the pulse duration 24 are continuously recorded, so that the correction process 21 can access and process parameters - pause duration 23 and pulse duration 24 - at any time.
  • the pulse durations 24, which are already known from the analysis of the job before processing to also be transferred by the controller 13.
  • the correction factor 25 is calculated from at least the two parameters of the previous pause duration 23 and the pulse duration 24, as a result of which the original PWM signal 19 is changed so that a changed PWM signal 19a is applied to the radiation source 4, so that the laser beam 10 is generated, in particular lengthened or shortened, by the laser source 4 in accordance with the changed PWM signal 19a.
  • using the previous pulse pause or pause duration 23 significantly influences the quality of the machining process, in particular the engraving, since the changed response behavior of the laser 4.5, in particular the laser source 4, can be inferred or taken into account. If there is a longer pause between two pulse durations 24, the response behavior of the laser source 4 changes, so that it cannot immediately output the desired power when it is activated again. Especially with low laser power and with very fine engravings, this can mean that these are not visible on the workpiece 7, but this is corrected by the correction process 21 since the essential parameters are taken into account.
  • FIG. 2 A simplified representation of a signal curve 26 was shown in FIG. 2 for better illustration.
  • the image information 27 from the job to be processed, the PWM signal 19, the correction value 25 and the revised PWM signal 19a for controlling the laser source 4 are shown in chronological order.
  • the positions of the carriage 14 and the focusing unit 12 are known at which the laser beam 10 is switched on and, depending on the duration, is switched off again. These positions are shown in signal curve 26 as image information 27 .
  • the focusing unit 12 is first manually adjusted from the starting position 29, in particular the rest position of the laser plotter 2, to the starting point according to arrow 30, with the pause duration 23a already being monitored and recorded from the beginning of the adjustment.
  • the length of the pulse duration 24a is also recorded by the correction process 21, with the end of the pulse duration 24a, i.e.
  • the correction process 21 generating a corresponding correction value 25a for the first pulse duration 24a determined and the PWM signal 19 updated, so that a corrected PWM signal 19a with a corrected pulse duration 31a, in particular a laser control signal 31a, is sent on to the laser source 4, so that the laser source 4 now has the laser duration that corresponds to the corrected pulse duration 31a is activated.
  • the normally calculated pulse signal 19 with a pulse duration 24a is lengthened by the correction value 25a. For the sake of completeness, it is mentioned that a shortening is also possible.
  • the subsequent pause duration 23b is recorded by the correction process 21, but now from the corrected PWM signal 19a to the next PWM signal 19 or 19a.
  • a corrected PWM pulse 19a is also generated synchronously and sent to the laser source 4, with the pulse duration 24b being monitored up to the next falling edge 28 and recorded and processed to determine the next correction value 25b is, so that a new corrected pulse duration 31b for controlling the laser source 4 is created.
  • This process is repeated until the laser plotter 2 has reached the end position 32 in this line and changes to the next line. In this case, the transition from the end position 32 to the next PWM signal 19 or 19a, as shown schematically by the pause duration 23d, is detected so that the entire adjustment process is taken into account.
  • the PWM signal 19 calculated from the job is changed significantly by the correction process 21 to form the corrected PWM signal 19a in order to improve the quality of the processing.
  • the changes does not take place statically by continuously lengthening the PWM signal 19, as is done in the prior art, but the dynamic parameters, in particular the pause duration 23, which changes constantly due to the image content and the mechanical drive, are also taken into account, i.e. that when the carriage 14 is moved, the acceleration, the adjustment path, braking distance, etc., which play an important role, are also taken into account via the pause duration 23 and the pulse duration 24 .
  • a PWM signal 19 or 19a is only generated when the carriage 14 and the focusing unit 12 have reached the actual position or immediately before.
  • the correction value 25 in addition to the parameters of the pause duration 23 and the pulse duration 24, further information such as the temperature of the laser source 4, the positions of the machining process, the necessary quality, in particular the desired number of dpi, (-> resolution) can be taken into account. These can be set or specified at the beginning of a process so that the correction process 21 is adjusted accordingly. It is also possible that triggering can be carried out or set on the rising edge 28b of a PWM signal 19 or pulse 19 or 19a, since the PWM signals 19 are known from the image information when the job is processed, so that the Pulse duration 24a is taken from the known job positions or can be recorded again and the calculation of the correction value 25 can then or immediately be carried out. This also makes it possible for only the pause duration 23 to be detected and the pulse duration 24 to be accepted, with the triggering or synchronization taking place via the edges 28 .
  • the correction process 21 is carried out after the PWM signal 19 has been generated in the PWM generator or pulse generator 33 .
  • this can take place directly in the pulse generator 33, according to FIG. 3, or in a separate control module 34 according to FIG.
  • the correction process 21 is also integrated directly in the laser source 4, in particular its control unit.
  • the PWM signals 19 are generated corresponding to the image positions 27, ie no continuous PWM signal 19 is generated, but a PWM signal 19, 19a related to the position is generated.
  • control module 34 Through the integration in an additional control module 34, according to Fig. 4, it is possible that already existing laser machine types 1 can be retrofitted with it, i.e. that older laser plotters 2 can be improved by retrofitting the control module 34, since the control module 34 is designed in this way is that the incoming PWM signal 19, in particular the pulse duration 24 and the pause duration 23 are detected and corrected accordingly with the integrated correction process 21, so that the corrected PWM signal 19a is then sent on.
  • the control module 34 can work independently of other components. This only has to be supplied with energy and does not need any connection to the controller 13 of the laser plotter 2.
  • the correction process 21 ensures that fine details that can be engraved become visible at high engraving speeds, in particular with fine lines transverse to the direction of travel of the carriage 14. Furthermore, a lower power of the laser 5.6 can be set because the fine details are improved, whereas in the state of the art, high power is set for displaying the fine lines, but this has the disadvantage that although the fine lines are displayed, the coarser engravings have too much material removed and other laser problems, such as tailing (afterglow of the laser source resulting in a blurred engraving) can be sharpened.
  • the correction process 21 runs from the start of the positioning of the focusing unit 12 or from switching on the laser plotter 2 to the end or switching off of the laser plotter 2, in particular the monitoring of the pulse duration 23.
  • the pause duration 23, 23a, b, c, ... and the pulse duration 24, 24a, b, c, ... is not limited to the number shown, but from a large number of pause durations 23, 23a, b, c, ... and pulse duration 24, 24a, b, c, ... exist, which are not shown for the sake of clarity.
  • the number of pause durations 23, 23a, b,c,... and the pulse duration 24, 24a, b,c,... depends on this the job to be processed or the engraving to be created. The same applies to the correction value (25.25a,b,c,...) or correction factor (25.25a,b,c,).
  • the parameters of the corrected PWM signal 19a are used for the correction process 21, i.e. that the pulse duration 24 and the pause duration 24 are recorded directly from the corrected PWM signal 19a, since this evaluates that signal which the laser source 4 drives.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Laserplotter, einen Galvo-Markierlaser und ein Verfahren zum Festlegen eines Laser-Ansteuersignals (19a) für eine Laserquelle (4) unterschiedliche Lasermaschinentypen (1), insbesondere Laserplotter (2) oder Galvo-Markierlaser, zum Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes (7), bei dem in einem Gehäuse (3) des Lasermaschinentyps (1 ) zumindest eine Laserquelle (4) zum Bearbeiten eines Werkstückes (7) eingesetzt wird, wobei von einer Steuereinheit (13) die aus den eingestellten Parametern und/oder einem geladenen Job ein PWM-Signal (19, 19a) zur Ansteuerung der Laserquelle (4) erzeugt wird, wobei vorzugsweise das Werkstück (7) auf einem Bearbeitungstisch (9) abgelegt wird und die Bearbeitung des Werkstückes (7) zeilenweise erfolgt, wobei für jede Zeile ein eigenes PWM-Signal (19, 19a) zur Ansteuerung der Laserquelle (4) erzeugt wird. Bei einer definierten Flanke (28), insbesondere der fallenden Flanke (28a), des PWM-Signals (19, 19a) wird ein Korrekturprozess (21 ) zum Erzeugen eines vorzugsweise geänderten PWM-Signals (19a), insbesondere eines Laser-Ansteuersignals (19a), durchgeführt, wobei der Korrekturprozess (21 ) die zuvor liegende Pausendauer (23, 23a, b,c,... ) und die Pulsdauer (24,24a,b,c,... ) ermittelt, woraus ein Korrekturwert (25,25a,b,c,... ) bzw. Korrekturfaktor (25,25a,b,c,... ) ermittelt bzw. berechnet wird.

Description

Verfahren zum Festlegen eines Laser-Ansteuersignals für unterschiedliche Lasertypen und Laserplotter sowie Galvo-Markierlaser hierfür
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Festlegen eines Laser-Ansteuersignals für unterschiedliche Lasermaschinentypen, insbesondere Laserplotter oder Galvo- Markierlaser, zum Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes, wie es im Anspruch 1 beschrieben ist.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Laserbearbeitungsgeräte bekannt, bei denen eine oder mehrere Laserquellen abwechselnd betrieben werden. Derartige Laserplotter weisen einen über einen mit Riemenantrieb betriebenen Schlitten auf, an dem eine Fokussiereinheit, ebenfalls verstellbar, angeordnet ist. Vorzugsweise werden dabei flache Werkstücke, wie Papier, Platten, Textilien, Kugelschreiber, Handys, Tabletts usw. über einen Laser, insbesondere Laserstrahl, bearbeitet, der von der Laserquelle über Umlenkelemente an die Fokussiereinheit gefördert wird und von der Fokussiereinheit in Richtung Werkstück abgelenkt wird.
Ebenfalls sind sogenannte Galvo-Laser bekannt, bei denen der Laserstrahl über zumindest einen verstellbaren Spiegel oberhalb des im Bearbeitungsraum abgelegten Werkstückes positioniert wird.
Dabei weisen die unterschiedlichen Lasertypen, insbesondere Laserplotter oder Galvo- Laser, eine Steuereinheit zur Ansteuerung und Regelung aller Komponenten auf. Weiters werden die Laserquellen über eine sogenannte PWM-Einheit (Pulsweitenmodulations- Einheit) mit einem PWM-Signal angesteuert, d.h., dass die Leistung der Laserquellen durch das PWM-Signal gesteuert wird, wobei des PWM-Signal in der Frequenz und Duty- Cycle veränderbar ist, je nach Vorgabe von der Steuereinheit.
Nachteilig ist beim Stand der Technik, dass aufgrund von nicht idealer Eigenschaften realer Laserquellen immer Abweichungen zwischen der gemessenen Ist-Leistung und der eingestellten Soll-Leistung auftreten. Dieser Effekt variiert mit der Frequenz und Duty-Cyle und führt zu unerwarteten und unerwünschten Anwendungsergebnissen in der Bearbeitung, insbesondere der Gravur. Beispielsweise treten bei Lasergravur- Anwendungen bei höherfrequenten Intensitätsänderungen sichtbare Unterschiede zur Vorlage auf.
Speziell treten derartige Fehler meist am Beginn eines Bearbeitungsprozesses auf, sodass Hersteller von derartigen Lasertypen zur Kompensation der Fehler entsprechende Kompensationsmethoden einsetzen, bei der beispielsweise eine konstante Pulsverlängerung, also eine Erhöhung des Duty-Cycle, eingesetzt wird. Dies kompensiert aber nur in einem begrenzten Bereich von Frequenz / Duty-Cycle-Kombinationen unerwünschte Eigenschaften, wobei in anderen Bereichen diese dann sogar verstärkt werden können.
Somit ist es notwendig, dass für die tatsächliche Bearbeitung oftmals einige Versuche mit unterschiedlichsten Einstellungen durchgeführt werden müssen, um ein Werkstück bzw. Gegenstand mit ausreichender Gravurqualität hersteilen zu können.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Festlegen eines Laser- Ansteuersignals für unterschiedliche Lasertypen zu schaffen, bei dem einerseits die obgenannten Nachteile vermieden werden und andererseits eine hohe Gravurqualität über einen großen Bereich geschaffen wird.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen bzw. Verfahrensmaßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Festlegen eines Laser- Ansteuersignals für unterschiedliche Lasermaschinentypen, insbesondere Laserplotter oder Galvo-Markierlaser, zum Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes gelöst, bei einer definierten Flanke, insbesondere der fallenden Flanke, des PWM-Signals ein Korrekturprozess zum Erzeugen eines vorzugsweise geänderten PWM-Signals, insbesondere eines Laser-Ansteuersignals, durchgeführt wird, wobei der Korrekturprozess die zuvor liegende Pausendauer und die Pulsdauer ermittelt, woraus ein Korrekturwert bzw. Korrekturfaktor ermittelt bzw. berechnet wird.
Vorteilhaft ist hierbei, dass aufgrund der Korrektur, insbesondere des Korrekturprozesses, das PWM-Signal bereits am Beginn des Bearbeitungsprozesses, insbesondere des Gravurprozesses, die bestmögliche Qualität erzielt, da über den Korrekturprozess Rücksicht auf die Laserquellen genommen wird, sodass die bestmögliche Qualität zur Verfügung steht. Dabei wird bei länger andauerndem Bearbeitungsprozessee die Korrektur bzw. der Korrekturfaktur des normalen PWM-Signals üblicherweise immer kleiner bzw. verringert sich, sodass nach einer gewissen Dauer der Bearbeitung keine Korrektur mehr erforderlich ist.
Insbesondere bei kalter Laserquelle bzw. Strahlenquelle, wie dies bei längeren Pausen der Fall ist, leidet die Qualität am Beginn des Bearbeitungsprozesses. Dadurch wird oftmals zuerst eine Testgravur beim Stand der Technik durchgeführt, um die Strahlenquelle auf Betriebstemperatur zu erwärmen, worauf anschließend der geplante Bearbeitungsprozess durchgeführt wird. Dies ist jedoch bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht mehr notwendig, da die Laserpause für die Erstellung des Korrekturwertes berücksichtigt wird, sodass bei längerer Laserpause auch ein längeres Korrektursignal erzeugt wird, als wenn der Laser öfters kurzzeitig hintereinander betrieben wird.
Wird, wie aus dem Stand der Technik bekannt, muss die Laserleistung sehr hoch eingestellt werden, um die feinen Linien einer Gravur zu erhalten, so kommt es beim Ausschalten der Laserquelle, also wenn keine Gravur erfolgen soll, zu einerweiteren Leistungsabgabe (Nachleuchten) der Laserquelle, was zu einer verschwommen Gravur führen kann. Ein wesentlicher Vorteil ist bei der erfindungsgemäßen Lösung, dass aufgrund des Korrekturprozesses eine geringere Leistungseinstellung der Laserquelle ermöglicht wird. Dadurch wird ein geringeres Tailing, also Nachleuchten der Laserquelle, erreicht, wodurch die Qualität der Gravur wesentlich verbessert wird.
Durch die geringe Leistungseinstellung wird weiters erreicht, dass eine geringere Materialbeanspruchung des Werkstückes erzielt wird, sodass auch sehr dünne Werkstücke, wie Folien Farbbänder usw., bearbeitet werden können. Somit können sensible Materialien besser verarbeitet werden. Weiters wird dadurch erreicht, dass ein gleichmäßiges Verhalten der Laserleistung bei unterschiedlichen Hublängen des Schlittens während der Gravur erzielt wird. Durch die Anwendung des Korrekturprozesses ist es auch möglich, dass Laserquellen mit hoher Leistung im unteren Leistungsbereich eingesetzt werden können.
Es sind aber auch die Maßnahmen von Vorteil, bei denen nach dem Start des Korrekturprozesses zuerst eine Zeitdauer einer zurückliegenden Laserpause bzw. Pausendauer und der Zeitdauer der Pulsdauer des anschließenden PWM-Signals ermittelt wird. Dadurch wird erreicht, dass aufgrund der zurückliegenden Laserpause bzw. Pausendauer auf das Ansprechverhalten der Laserquelle Rückschluss gezogen werden kann, sodass eine optimale Anpassung des Korrektursignals vorgenommen wird. Wird beispielsweise eine Laserquelle des Öfteren kurzzeitig hintereinander eingesetzt, so verändert sich das AnsprechverhaltenT sodass dies vom Korrekturprozess erkannt wird und somit der Korrekturwert entsprechend angepasst, insbesondere verkürzt wird. Wird der Laser hingegen über eine längere Zeitdauer nicht benützt, so wird davon ausgegangen, dass sich das Ansprechverhalten ändert und somit ein entsprechender Wert herangezogen wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Laserquellen mit Temperatursensoren ausgestattet sind bzw. werden, sodass deren IST-Temperatur erfasst werden kann und bei der Ermittlung des Ansprechverhaltens bzw. Korrekturwertes berücksichtigt wird.
Von Vorteil sind aber auch die Maßnahmen, bei denen in Abhängigkeit der Länge der Zeitdauer für die Laserpause bzw. Pausendauer ein Korrekturwert bzw. Korrekturfaktor ermittelt wird, der das PWM-Signal verändert, insbesondere verlängert. Dadurch wird erreicht, dass bei zu langem Stillstand, also bei geändertem Ansprechverhalten der Laserquelle, am Beginn des Arbeitsprozesses eine höhere Leistung bzw. länger Korrekturwert eingesetzt wird als bei fortlaufender Nutzung.
Von Vorteil sind die Maßnahmen, bei denen der Korrekturprozess in einem eigenen Steuermodul durchgeführt wird. Dadurch wird erreicht, dass eine nachträgliche Nachrüstung bereits eingesetzter Lasergeräte möglich ist. Das Steuermodul wird dabei einfach anstelle der Laserquelle am PWM-Generator bzw. PWM-Einheit angeschlossen, wobei anschließend das Steuermodul mit der Laserquelle verbunden wird. Somit kann das Lasergerät betrieben werden, da das Steuermodul selbstständig das erzeugte PWM- Signal erfasst, auswertet und einen entsprechenden Korrekturwert hinzuaddiert.
Vorteilhaft sind die Maßnahmen, bei denen der Korrekturprozess im Pulsgenerator nach dem erzeugten PWM-Signal durchgeführt wird.
Darüber hinaus ist es auch vorteilhaft, wenn der Korrekturprozess vor dem Pulsgenerator, also direkt bei der Erzeugung des PWM-Signals, integriert wird. Es ist aber auch möglich, dass der Korrekturprozess in der Steuereinheit oder der Laserquelle integriert wird.
Weiters wird die Aufgabe der Erfindung auch durch einen Laserplotter gelöst, bei der der Laserplotter, insbesondere dessen Steuerung, der PWM-Generator, der Pulsgenerator, das Steuermodul oder die Laserquelle, zum Festlegen eines Laser-Ansteuersignals bzw. korrigierten PWM- Signals für die Laserquelle zum Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes mittels eines Korrekturprozess nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
Schließlich wird die Aufgabe der Erfindung auch durch einen Galvo-Markierlaser gelöst, bei dem der Galvo-Markierlaser, insbesondere dessen Steuerung, der PWM-Generator, der Pulsgenerator, das Steuermodul oder die Laserquelle, zum Festlegen eines Laser- Ansteuersignals bzw. korrigierten PWM- Signals (19a) für die Laserquelle (4) , zum Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes (7) mittels eines Korrekturprozesses (21 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist
Die Erfindung wird anschließend in Form eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, dass die Erfindung nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel bzw. Lösung begrenzt ist, sondern auf äquivalente Lösungen übertragen werden kann.
Es zeigen:
Fig.1 eine schaubildliche Darstellung einer Laservorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstückes mittels eines Laserprozesses, in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 2 ein Ausschnitt eines Signalverlaufs des Bearbeitungsprozesses für eine Zeile mit Korrekturprozess, in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 3 ein Blockschaltbild für die Anwendung des Korrekturprozesses, in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 4 ein weiteres Blockschaltbild für eine weitere Anwendung des
Korrekturprozesses in einem zusätzlichen Steuermodul, in vereinfachter, schematischer Darstellung; Fig. 5 ein Blockschaltbild für die Anwendung des Korrekturprozesses vor dem
PWM-Generator bzw. Pulsgenerator, in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 6 ein Blockschaltbild für die Anwendung des Korrekturprozesses in der Laserquelle, in vereinfachter, schematischer Darstellung.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlichen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die beschriebene Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
In den Fig. 1 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Lasermaschinentyps 1 , insbesondere eines Laserplotters 2 oder Galvo-Lasers (nicht dargestellt), gezeigt, bei dem ein Verfahren zum Festlegen eines Laser-Ansteuersignals für eine Laserquelle unterschiedlicher Lasermaschinentypen zum Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes durchgeführt wird.
Dabei ist in einem Gehäuse 3 zumindest eine, insbesondere zwei Strahlenquellen 4 bzw. Laserquellen 4 in Form von Lasern 5, 6 angeordnet. Die Laser 5 und 6 wirken vorzugsweise abwechselnd auf das zu bearbeitende Werkstück 7 ein, wobei das Werkstück 7 in einem Bearbeitungsraum 8 des Laserplotters 2, insbesondere auf einem Bearbeitungstisch 9 positioniert ist, wobei der Bearbeitungstisch 9 vorzugsweise in seiner Flöhe verstellbar ist. Ein von der Strahlenquelle 4 abgegebener Laserstrahl 10 wird über Umlenkelemente 11 an zumindest eine verfahrbare Fokussiereinheit 12 gesendet, von der der Laserstrahl 10 in Richtung Werkstück 7 abgelenkt wird und zur Bearbeitung fokussiert wird. Die Steuerung, insbesondere die Positionssteuerung des Laserstrahls 10 zum Werkstück 7 erfolgt über eine in einer Steuereinheit 13 laufende Software, wobei das Werkstück 7 bevorzugt zeilenweise durch Verstellung eines Schlittens 14, an dem auch die Fokussiereinheit 12 verfahrbar angeordnet ist, über vorzugsweise einen Riemenantrieb in X-Y-Richtung bearbeitet wird. Dabei wird der Bearbeitungsprozess des Laserstrahls 10, insbesondere die Gravur, Zeilenweise vorgenommen, d.h., dass die Fokussiereinheit 12 von einer Seite des Schlittens 14 in die gegenüberliegende Richtung bewegt wird, worauf der Schlitten 14 um eine Zeile verstellt wird. Selbstverständlich ist es möglich, dass bestimmte Positionen im Bearbeitungsraum direkt angefahren werden können, d.h., dass zuerst der Schlitten 14 auf die zu bearbeitende Zeile verstellt wird, worauf die Fokussiereinheit 12 verfahren wird, bzw. dies auch umgekehrt erfolgen kann.
An einer externen Komponente 15, insbesondere einem Computer oder einem Steuergerät, wird eine Grafik 16 und/oder ein Text 16 über eine handelsübliche Software 16a, wie beispielsweise Coral-Draw, Paint, usw., oder der eigenen Anwendungssoftware erstellt, welche an die Steuereinheit 13 des Laserplotters 2 in Form eines Jobs exportiert bzw. übergeben wird, die eine Konvertierung der übergebenen Daten, insbesondere der Grafik 16 und/oder des Textes 16, zum Steuern der einzelnen Elemente des Laserplotters 2 vornimmt. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Eingabe direkt am Laserplotter 2 erfolgen kann oder ein entsprechender Job von einem übergeordneten Speichermedium, wie beispielsweise einer Cloud, geladen wird. Nachdem die Daten übertragen sind, wird vom Laserplotter 2, insbesondere deren Steuerung 13, der Job abgearbeitet. Dabei ist es möglich, dass mehrere Jobs gleichzeitig im Laserplotter 2 gespeichert und nacheinander abgearbeitet werden können.
Bei derartigen Laserplottern 2 ist es bisher üblich, dass zum Starten eines abzuarbeitenden Jobs, ein Deckel 17, der vorzugsweise zumindest teilweise transparent 17a ausgebildet ist, vom Laserplotter 2 geschlossen wird. Anschließend kann das Bedienerpersonal den Laserpunkt bzw. ein Laser-Pointer manuell oder auch automatisch zum eingelegten Werkstück 7 positionieren, worauf der Job für die Bearbeitung des Werkstückes 7 gestartet werden kann. Am Ende des Jobs wird der Bearbeitungsprozess beendet, der Schlitten 14 in die Ausgangsposition verstellt und das fertiggestellte Werkstück 7 kann entnommen werden, sodass ein neuer Bearbeitungsprozess gestartet werden kann.
Zur Erzeugung eines Laserstrahls 10 wird die Laserquelle 4 bzw. Strahlenquelle 4 über einen PWM-Generator 18, wie schematisch in den Fig. 3 bis 6 dargestellt, angesteuert. Dabei wird üblicherweise bei jedem PWM-Puls 19 die Laserquelle 4 angesteuert, sodass der Laserstrahl 10 erzeugt wird, d.h., dass zu jedem Bildpunkt 20, wie schematisch in Ansteuerdiagramm in Fig. 2 eingezeichnet, ein entsprechender PWM-Puls 19 erzeugt wird, der anschließend an die Laserquelle 4 übersendet werden. Aufgrund der nicht idealen Eigenschaften der realen Laserquellen 4 kommt es dabei zu Abweichungen, insbesondere Verzögerungen, zwischen dem PWM-Puls 19 und dem erzeugten Laserstrahl 10, der die Qualität des Bearbeitungsprozesses beeinflusst. Insbesondere bei kalten Laserquellen 4 kommt es durch geändertes Ansprechverhalten der Laserquelle zu Leistungseinbußen beim Laserstrahl 10, sodass oftmals am Beginn eines Bearbeitungsprozesses, insbesondere Gravurprozesses, bei der die Laserquelle 4 noch nicht die Betriebstemperatur erreicht hat, die Qualität der erzeugten Gravur nicht optimal ist. Dabei kann es auch während des Bearbeitungsprozesses zu Qualitätseinbußen kommen, wenn längere Pausen beispielsweise aufgrund eines langen Verfahrweges des Schlittens 14 und der Fokussiereinheit 12 auftreten. Man kann also sagen, dass bei realen Laserquellen 4 aufgrund der nicht idealen Eigenschaften der Laserquellen 4 es zu Abweichungen zwischen der gemessenen bzw. erfassten Ist-Leistung der Laserquelle 4 und der vorgegebenen Soll-Leistung durch den PWM-Puls 19 kommt. Dieser Effekt variiert mit der Frequenz und dem Duty-Cycle, insbesondere der Pulsdauer, und führt dabei zu unerwünschten Anwendungsergebnissen.
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass zur Verbesserung der Qualität bzw. zur Verringerung dieses Effektes ein Korrekturprozess 21 durchgeführt wird, in dem das PWM-Signal 19 entsprechend optimiert wird. Der Korrekturprozess 21 kann dabei an den unterschiedlichsten Stellen integriert werden bzw. einwirken, wie dies nachfolgend in den Figuren 3 bis 5 gezeigt ist. Dabei wird bei einer definierten Flanke 22 des PWM-Signals 19, insbesondere der fallenden Flanke 22, der Korrekturprozess 21 zum Erzeugen eines vorzugsweise geänderten PWM-Signals 19a, insbesondere ein geändertes PWM-Signals 19a bzw. ein Laser-Ansteuersignal 19a, synchronisiert bzw. durchgeführt. Der Korrekturprozess 21 ermittelt die zuvor liegende Pausendauer 23 und die Pulsdauer 24, woraus ein Korrekturwert 25 bzw. Korrekturfaktor 25 nach einem hinterlegten Algorithmus ermittelt bzw. berechnet wird, wie dies aus der schematischen Darstellung in Fig. 2 ersichtlich ist. D.h., dass am Beginn der Bearbeitungsprozesses, insbesondere bei der Positionierung der Fokussiereinheit 12, kontinuierlich die Parameter der Pausendauer 23, also jene Zeit in der kein PWM-Signal 19 erzeugt bzw. ausgesendet wird, und die Pulsdauer 24 erfasst werden, sodass der Korrekturprozess 21 auf Parameter - Pausendauer 23 und Pulsdauer 24 - jederzeit zugreifen und verarbeiten kann. Dabei ist es möglich, dass die Pulsdauern 24, die durch die Analyse des Jobs vor der Bearbeitung bereits bekannt sind, auch von der Steuerung 13 übergeben werden. Wesentlich ist, dass aus zumindest den beiden Parametern der zuvor liegenden Pausendauer 23 und der Pulsdauer 24 die Berechnung des Korrekturfaktor 25 durchgeführt wird, wodurch das ursprüngliche PWM-Signal 19 verändert wird, sodass ein geändertes PWM-Signal 19a an die Strahlenquelle 4 angelegt wird, sodass der Laserstrahl 10 entsprechend des geänderten PWM-Signals 19 a von der Laserquelle 4 erzeugt, insbesondere verlängert oder verkürzt wird. Insbesondere das Heranziehen der zuvor liegenden Pulspause bzw. Pausendauer 23 beeinflusst wesentlich die Qualität des Bearbeitungsprozesses, insbesondere der Gravur, da dabei auf das geänderte Ansprechverhalten des Laser 4,5, insbesondere der Laserquelle 4, rückgeschlossen werden kann bzw. dieses berücksichtig werden kann. Liegt nämlich eine längere Pause zwischen zwei Pulsdauern 24 vor, so ändert sich das Ansprechverhalten der Laserquelle 4, sodass diese beim neuerlichen Ansteuern nicht sofort die gewünschte Leistung abgeben kann. Speziell bei geringen Laserleistungen und bei sehr feinen Gravuren kann dies dazu führen, dass dies am Werkstück 7 nicht sichtbar sind, was jedoch durch den Korrekturprozess 21 korrigiert wird, da die wesentlichen Parameter berücksichtigt werden.
Zur besseren Veranschaulichung wurde in Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung eines Signalverlaufes 26 gezeigt. Dabei ist einerseits die Bildinformation 27 aus dem zu verarbeitenden Job, das PWM-Signal 19, der Korrekturwert 25 und das überarbeitete PWM-Signal 19a zur Ansteuerung der Laserquelle 4 in zeitlicher Reihenfolge dargestellt. Dabei sind aufgrund des zu verarbeitenden Jobs die Positionen des Schlittens 14 und der Fokussiereinheit 12 bekannt, bei denen der Laserstrahl 10 eingeschaltet wird und je nach Dauer wieder ausgeschaltet wird. Diese Positionen sind in Signalverlauf 26 als Bildinformationen 27 dargestellt.
Grundsätzlich kann gesagt werden, dass in den Pulspausen 23 der Schlitten 14 und/oder die Fokussiereinheit 12 mit deaktivierten Laserstrahl 10 verstellt werden, wobei bei den Bildinformationen 27 lediglich die Fokussiereinheit 12 mit aktivierten Laserstrahl 10 zum Bearbeiten des Werkstückes 7 verstellt wird. Durch die Anwendung eines mechanischen Antriebs, insbesondere Riemenantriebs ist es nicht möglich, dass eine definierte, insbesondere ideale Pulspause 23 zum Verstellen des Schlittens 14 und/oder der Fokussiereinheit 12 vorherbestimmt werden kann, da sich die Verstelldauer immer leicht ändern kann, sodass die Überwachung der Signale, insbesondere des PWM-Signals 19 wesentlich ist, um die Qualität des Bearbeitungsprozesses wesentlich zu erhöhen. In dem Signalverlauf 26 der Figur 2 ist beispielweise ein Ausführungsbeispiel für die Erste Zeile des Bearbeitungsprozesses gezeigt, bei dem die Triggerung auf eine fallende Flanke 28a eines PWM-Signals 19 durchgeführt wird. Am Beginn des Prozesses wird zuerst die Fokussiereinheit 12 von der Ausgansposition 29, insbesondere der Ruheposition der Laserplotters 2, zum Startpunkt gemäß Pfeil 30 manuell verstellt, wobei ab Beginn der Verstellung die Pausendauer 23a bereits überwacht und aufgezeichnet wird. Nachdem der Bearbeitungsprozess gestartet wurde, also am Beginn der ersten Pulsdauer 24a wird die Länge der Pulsdauer 24a ebenfalls vom Korrekturprozess 21 erfasst, wobei beim Beenden der Pulsdauer 24a, also der fallenden Flanke 28a, der Korrekturprozess 21 einen entsprechenden Korrekturwert 25a für die erste Pulsdauer 24a ermittelt und das PWM- Signal 19 aktualisiert, sodass an die Laserquelle 4 ein korrigiertes PWM-Signal 19a mit einer korrigierten Pulsdauer 31a, insbesondere ein Laser-Ansteuersignal 31a, weiter gesendet wird, sodass die Laserquelle 4 nunmehr über die Laserdauer, die der korrigierten Pulsdauer 31a entspricht, aktiviert ist. Dabei ist ersichtlich, dass sich das normal berechnete Puls-Signal 19 mit einer Pulsdauer 24a um den Korrekturwert 25a verlängert. Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass auch eine Verkürzung möglich ist.
Anschließend wird wiederum vom Korrekturprozess 21 die nachfolgende Pausendauer 23b, jedoch nunmehr vom korrigierten PWM-Signal 19a bis zum nächsten PWM-Signal 19 bzw. 19a. Wird das nächste PWM-Signal 19 erzeugt, so wird synchron hierzu auch ein korrigierter PWM-Puls 19a erzeugt und an die Laserquelle 4 gesendet, wobei die Pulsdauer 24b bis zur nächsten fallenden Flanke 28 überwacht und für die Festlegung des nächsten Korrekturwerts 25b aufgenommen und verarbeitet wird, sodass eine neue korrigierte Pulsdauer 31 b zur Ansteuerung der Laserquelle 4 geschaffen wird. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis der Laserplotter 2 die Endposition 32 in dieser Zeile erreicht hat und in die nächste Zeile wechselt. Dabei wird der Übergang praktisch von der Endposition 32 bis zum nächsten PWM-Signal 19 bzw. 19a, wie schematisch durch die Pausendauer 23d dargestellt, erfasst, sodass der gesamten Verstellvorgang berücksichtigt wird.
Wie aus dem Signalverlauf 26 der Fig. 2 ersichtlich, wird durch den Korrekturprozess 21 das aus dem Job berechnete PWM-Signal 19, zum korrigierten PWM-Signal 19a wesentlich verändert, um die Qualität der Bearbeitung zu verbessern. Die Veränderungen erfolgt dabei nicht statisch durch ein kontinuierliches verlängern des PWM-Signals 19, wie dies im Stand der Technik vorgenommen wird, sondern werden die dynamischen Parameter, insbesondere die Pausendauer 23, die sich aufgrund des Bildinhaltes und des mechanischen Antriebes ständig ändert, mitberücksichtigt, d.h., dass beim Verfahren des Schlittens 14 die Beschleunigung, der Verstellweg, Bremsweg, usw., die eine wesentliche Rolle spielen, über die Pausendauer 23 und Pulsdauer 24 mitberücksichtigt. Die Erzeugung eines PWM-Signals 19 bzw. 19a wird erst dann durchgeführt, wenn der Schlitten 14 und die Fokussiereinheit 12 die tatsächliche Position erreicht hat bzw. unmittelbar bevor.
Weiters ist es möglich, dass für die Berechnung des Korrekturwertes 25 zusätzlich zu den Parametern der Pausendauer 23 und der Pulsdauer 24 auch weitere Informationen, wie die Temperatur der Laserquelle 4, die Positionen des Bearbeitungsprozesses, die notwendige Qualität, insbesondere die gewünschte Anzahl an dpi, (->Auflösung) berücksichtigt werden können. Diese können am Beginn eines Prozesse eingestellt oder festgelegt werden, sodass der Korrekturprozess 21 entsprechend angepasst wird. Auch ist es möglich, dass eine Triggerung auf die steigende Flanke 28b eines PWM-Signals 19 bzw. Puls 19 bzw. 19a durchgeführt bzw. eingestellt werden kann, da die PWM-Signale 19 durch die Bildinformationen beim Verarbeiten des Jobs bekannt sind, sodass die Pulsdauer 24a aus den bekannten Job-Positionen übernommen wird oder wiederum erfasst werden und die Berechnung des Korrekturwertes 25 anschließend bzw. sofort durchgeführt werden kann. Dadurch ist es auch möglich, dass dadurch nur die Pausendauer 23 erfasst wird und die Pulsdauer 24 übernommen wird, wobei die Triggerung bzw. Synchronisation über die Flanken 28 erfolgt.
Bei dem in Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Korrekturprozess 21 nach der Erzeugung des PWM-Signals 19 im PWM-Generator bzw. Pulsgenerator 33 durchgeführt. Dies kann einerseits direkt im Pulsgenerator 33, gemäß Fig. 3, oder in einem eigenen Steuermodul 34 gemäß Fig. 4, welches zwischen Pulsgenerator 33 und der Laserquelle 4 integriert wird erfolgen. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Korrekturprozess 21 bereits bei der Erzeugung des PWM-Signals 19, also vor dem Pulsgenerator 33 gemäß Fig. 5, zu integrieren, sodass direkt das korrigierte PWM-Signal 19a erzeugt wird und somit kein PWM-Signal 19 vorhanden ist. Weiters ist eine Variante möglich, bei der der Korrekturprozess 21 auch direkt in der Laserquelle 4, insbesondere deren Steuereinheit, integriert ist. Grundsätzlich ist zu erwähnen, dass die PWM-Signale 19 entsprechen den Bildpositionen 27 erzeugt werden, also kein kontinuierliches PWM-Signal 19 erzeugt wird, sondern ein auf die Position bezogenes PWM-Signal 19, 19a erzeugt wird.
Durch die Integration in einem zusätzlichen Steuermoduls 34, gemäß Fig. 4, ist es möglich, dass bereits bestehende Lasermaschinentypen 1 nachträglich damit ausgerüstet werden können, d.h., dass ältere Laserplotter 2 durch Nachrüstung des Steuermoduls 34 verbessert werden können, da das Steuermodul 34 derart ausgebildet wird, dass das eingehenden PWM-Signal 19, insbesondere die Pulsdauer 24 und die Pausendauer 23 erfasst werden und entsprechend mit dem integrierten Korrekturprozess 21 korrigiert wird, sodass anschließend das korrigierte PWM-Signal 19a weitergesendet wird. Das Steuermodul 34 kann dabei unabhängig von weiteren Komponenten alleinstehend arbeiten. Dieses muss lediglich mit Energie versorgt werden und braucht keinerlei Anbindung an die Steuerung 13 des Laserplotters 2.
Durch den Korrekturprozess 21 wird erreicht, dass dadurch feine gravierbare Details bei hohen Gravurgeschwindigkeiten Sichtbarwerden, insbesondere bei feinen Linien quer zur Verfahrrichtung des Schlittens 14. Weiters kann dadurch eine geringere Leistung des Lasers 5,6 eingestellt werden, da die feinen Details aufgebessert werden, wogegen beim Stand der Technik hierzu eine hohe Leistung zur Darstellung der feinen Linien eingestellt wird, was jedoch den Nachteil hat, dass zwar die feinen Linien dargestellt werden, jedoch die gröberen Gravuren übermäßig viel Material abgetragen wird und andere Laserprobleme, wie das Tailing (Nachleuchten der Laserquelle wodurch eine verschwommene Gravur entsteht), verschärft werden.
Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass der Korrekturprozess 21 vom Start der Positionierung der Fokussiereinheit 12 oder vom Einschalten des Laserplotters 2 bis zum Beenden bzw. Ausschalten des Laserplotters 2 läuft, insbesondere die Überwachung der Pulsdauer 23.
Weiters wird erwähnt, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Pausendauer 23,23a,b,c,... und die Pulsdauer 24, 24a, b,c, ... nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist, sondern aus einer Vielzahl an Pausendauer 23, 23a, b,c,... und Pulsdauer 24, 24a, b,c, ... bestehen, die jedoch der Übersichtshalber nicht dargestellt sind. Die Anzahl an Pausendauer 23, 23a, b,c,... und die Pulsdauer 24, 24a, b,c, ... hängt dabei an den zu verarbeitenden Job bzw. die zu erstellende Gravur ab. Gleiches gilt für den Korrekturwert (25,25a,b,c,...) bzw. Korrekturfaktor (25,25a,b,c,...).
Vorteilhaft ist, wenn für den Korrekturprozess 21 die Parameter des korrigierten PWM- Signals 19a verwendet werden, d.h., dass die Pulsdauer 24 und die Pausendauer 24 direkt vom korrigierten PWM-Signal 19a erfasst werden, da dadurch jenes Signal ausgewertet wird, welches die Laserquelle 4 ansteuert.
Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen bilden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Verfahren zum Festlegen eines Laser-Ansteuersignals (19a) für eine Laserquelle (4) unterschiedliche Lasermaschinentypen (1), insbesondere Laserplotter (2) oder Galvo-Markierlaser, zum Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes (7), bei dem in einem Gehäuse (3) des Lasermaschinentyps (1) zumindest eine Laserquelle (4) zum Bearbeiten eines Werkstückes (7) eingesetzt wird, wobei von einer Steuereinheit (13) die aus den eingestellten Parametern und/oder einem geladenen Job ein PWM-Signal (19, 19a) zur Ansteuerung der Laserquelle (4) erzeugt wird, wobei vorzugsweise das Werkstück (7) auf einem Bearbeitungstisch (9) abgelegt wird und die Bearbeitung des Werkstückes (7) zeilenweise erfolgt, wobei für jede Zeile ein eigenes PWM-Signal (19, 19a) zur Ansteuerung der Laserquelle (4) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer definierten Flanke (28), insbesondere der fallenden Flanke (28a), des PWM- Signals (19, 19a) ein Korrekturprozess (21) zum Erzeugen eines vorzugsweise geänderten PWM-Signals (19a), insbesondere eines Laser-Ansteuersignals (19a), durchgeführt wird, wobei der Korrekturprozess (21) die zuvor liegende Pausendauer (23, 23a, b,c,...) und die Pulsdauer (24,24a,b,c,...) ermittelt, woraus ein Korrekturwert (25,25a,b,c,...) bzw. Korrekturfaktor (25,25a,b,c,...) ermittelt bzw. berechnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Start des Korrekturprozesses (21) zuerst eine Zeitdauer einer zurückliegenden Laserpause bzw. Pausendauer (23, 23a, b,c,...) und der Zeitdauer der Pulsdauer (24,24a,b,c,...) des anschließenden PWM-Signals (19, 19a) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Länge der Zeitdauer für die Laserpause bzw. Pausendauer (23, 23a, b,c,...) ein Korrekturwert (25,25a,b,c,...) bzw. Korrekturfaktor (25,25a,b,c,...) ermittelt wird, der das PWM-Signal (19,19a) verändert, insbesondere verlängert.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturprozess (21) in einem eigenen Steuermodul (34) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturprozess (21) im Pulsgenerator (33) nach dem erzeugten PWM-Signal (19) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturprozess (21) vor dem Pulsgenerator (33), also direkt bei der Erzeugung des PWM-Signals (19, 19a) integriert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturprozess (21) in der Steuereinheit oder der Laserquelle (4) integriert wird.
8. Laserplotter (2) zum Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes (7), der einen Bearbeitungsraum (8) zum Positionieren eines Werkstückes (7), zumindest eine vorzugsweise jedoch zwei Strahlenquellen (4) in Form von Lasern (5,6) mit entsprechenden Umlenkelementen (11) und einer vorzugsweise verfahrbaren Fokussiereinheit (12) und einer Steuereinheit (13) zum Steuern eines über vorzugsweise einen Riemenantrieb betriebenen Schlitten (14) mit daran verfahrbar angeordneter Fokussiereinheit (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserplotter (2), insbesondere dessen Steuerung (13), der PWM- Generator (18), der Pulsgenerator (33), das Steuermodul (34) oder die Laserquelle (4), zum Festlegen eines Laser-Ansteuersignals bzw. korrigierten PWM- Signals (19a) für die Laserquelle (4) , zum Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes (7) mittels eines Korrekturprozesses (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
9. Galvo-Markierlaser zum Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes (7), der einen Bearbeitungsraum (8) zum Positionieren eines Werkstückes (7), zumindest eine Strahlenquelle (4) in Form eines Lasers (5,6) mit entsprechenden Umlenkelementen (11) und einer vorzugsweise verfahrbaren Fokussiereinheit (12) und einer Steuereinheit (13), dadurch gekennzeichnet, dass der Galvo-Markierlaser, insbesondere dessen Steuerung (13), der PWM-Generator (18), der Pulsgenerator (33), das Steuermodul (34) oder die Laserquelle (4), zum Festlegen eines Laser-Ansteuersignals bzw. korrigierten PWM- Signals (19a) für die Laserquelle (4) , zum Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes (7) mittels eines Korrekturprozesses (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
PCT/AT2022/060078 2021-03-24 2022-03-17 Verfahren zum festlegen eines laser-ansteuersignals für unterschiedliche lasertypen und laserplotter sowie galvo-markierlaser hierfür WO2022198249A2 (de)

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