【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
技術(shù)介紹
1、在激光材料加工中，越來越多地將測(cè)量掃描儀，尤其是oct測(cè)量掃描儀作為距離測(cè)量傳感器投入使用在激光加工裝置上。借助這些傳感器可以確保激光焊接或激光打標(biāo)在期望的地方進(jìn)行。測(cè)量掃描儀與加工激光光束方向幾乎同軸地掃描工件。在此，測(cè)量光束可以獨(dú)立于加工激光光束在工件上偏轉(zhuǎn)。測(cè)量值由圖像處理設(shè)施分析處理，從而可以對(duì)處理過程進(jìn)行光學(xué)控制。
2、當(dāng)測(cè)量光束相對(duì)于加工激光光束的光束軸發(fā)生側(cè)向偏轉(zhuǎn)時(shí)，該測(cè)量光束的光學(xué)路徑長度發(fā)生變化。針對(duì)光學(xué)路徑長度的變化的一個(gè)原因是，由于測(cè)量掃描儀鏡和/或激光加工光學(xué)器件的鏡的偏轉(zhuǎn)角度的調(diào)整而導(dǎo)致路徑長度發(fā)生幾何上的變化。針對(duì)測(cè)量光束的光學(xué)路徑長度的變化的另一個(gè)原因在于，當(dāng)測(cè)量光束穿過(hindurchbewegt)光學(xué)元件，例如f-theta物鏡時(shí)，測(cè)量光束的玻璃穿透長度不同。這兩種原因疊加并導(dǎo)致測(cè)量誤差。例如，如果測(cè)量光束沿著一條線在平坦的上表面上移動(dòng)，這條線在由測(cè)量掃描儀產(chǎn)生的圖像中看起來是彎曲的，盡管它是筆直的。
3、通過激光加工光學(xué)器件的偏轉(zhuǎn)鏡使測(cè)量光束在激光加工裝置的整個(gè)工作空間中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這被稱為光學(xué)路徑長度的全局變化。這種全局變化通常為數(shù)毫米。相反，如果測(cè)量光束僅通過測(cè)量掃描儀的偏轉(zhuǎn)鏡在加工激光光束的周圍環(huán)境中偏轉(zhuǎn)，那么該光學(xué)路徑長度的變化被稱作局部變化。局部變化處于幾百微米的范圍內(nèi)。對(duì)于分辨率應(yīng)有±50微米的測(cè)量系統(tǒng)來說，在這個(gè)大小范圍中的變化是一個(gè)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的任務(wù)在于，消除局部光學(xué)
2、該任務(wù)通過一種用于校正激光加工光學(xué)器件中的測(cè)量掃描儀的光學(xué)路徑長度測(cè)量誤差的方法來解決，其中，測(cè)量掃描儀用于距離測(cè)量的測(cè)量光束被同軸地耦合到加工激光光束中，并且在x-y平面內(nèi)在工件上橫向移動(dòng)，其特征在于，測(cè)量掃描儀在工件的不同采樣點(diǎn)處測(cè)量到的距離值在z方向上通過變化值被校正，其中，這些變化值基于計(jì)算出的或預(yù)先已知的在x-y平面內(nèi)不同選擇點(diǎn)處的測(cè)量光束的光學(xué)路徑長度獲取得到。此外，該任務(wù)通過使用根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求9所述的激光加工裝置的圖像處理設(shè)施來解決。
3、通過對(duì)測(cè)量掃描儀的測(cè)量值進(jìn)行這種校正，可以消除在由測(cè)量掃描儀生成的工件的圖像中的失真。在該校正之后，工件的距離數(shù)據(jù)在z方向上也精確到幾微米。在此，圖像的校正在接收測(cè)量值之后直接進(jìn)行。
4、選擇點(diǎn)對(duì)應(yīng)于在測(cè)量掃描儀中和/或在激光加工光學(xué)器件中的測(cè)量光束的不同的偏轉(zhuǎn)角度。因此，它們與在測(cè)量掃描儀中和/或在激光加工光學(xué)器件中的偏轉(zhuǎn)鏡的調(diào)節(jié)直接相關(guān)。
5、在第一種方法變體中，針對(duì)選擇點(diǎn)的變化值可以被儲(chǔ)存在激光加工裝置的圖像處理設(shè)施中。為此，圖像處理設(shè)施可以包含各種光學(xué)專用的校正數(shù)據(jù)集。在了解激光加工光學(xué)器件以及所使用的測(cè)量掃描儀的情況下，可以選擇相應(yīng)的校正數(shù)據(jù)集并從中提取出變化值，然后將這些變化值應(yīng)用到測(cè)量值上。每個(gè)校正數(shù)據(jù)集包含針對(duì)激光加工光學(xué)器件和測(cè)量掃描儀的偏轉(zhuǎn)鏡的大量角度位置而言的光學(xué)路徑長度的變化值，其中，這些變化值可以呈表格的形式被儲(chǔ)存。
6、在一種替代性的方法變體中，變化值可以基于對(duì)由激光加工光學(xué)器件和測(cè)量掃描儀所形成的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行模擬獲取得到，其方式是，計(jì)算在多個(gè)選擇點(diǎn)處的測(cè)量光束的光學(xué)路徑長度的局部變化并由此確定多項(xiàng)式，該多項(xiàng)式包含激光加工光學(xué)器件和測(cè)量掃描儀的坐標(biāo)，并且使用該多項(xiàng)式計(jì)算在測(cè)量掃描儀的測(cè)量點(diǎn)處的測(cè)量光束的光學(xué)路徑長度。在這里，計(jì)算在測(cè)量期間在對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)處的測(cè)量光束的實(shí)際光學(xué)路徑長度并由此確定測(cè)量值的變化值。
7、在所有方法變體中都可以通過以下變化值來校正測(cè)量光束在與選擇點(diǎn)不一致的測(cè)量點(diǎn)處在z方向上的距離數(shù)據(jù)：該變化值通過對(duì)最鄰近選擇點(diǎn)的變化值進(jìn)行插值而計(jì)算得到。因此，沒有必要在儲(chǔ)存變化值的方法變體中確定針對(duì)非常大量的點(diǎn)的這些值，或者沒有必要在第二種方法變體中為了確定多項(xiàng)式而計(jì)算在大量選擇點(diǎn)處的光學(xué)路徑長度的局部變化，以便達(dá)成測(cè)量值校正的足夠的精度。
8、為了獲得工件的無失真的圖像，可以在在z方向上使用變化值的情況下，通過幾何上的剪切方法(scherungsverfahren)，由圖像處理設(shè)施對(duì)基于測(cè)量掃描儀的測(cè)量數(shù)據(jù)所生成的工件的圖像進(jìn)行校正。在此，圖像的剪切優(yōu)選以列的方式執(zhí)行，其方式是，對(duì)每一列在z方向上按照光學(xué)路徑長度的變化值進(jìn)行偏移。
9、為了達(dá)到盡可能精確的校正結(jié)果，優(yōu)選在考慮激光加工光學(xué)器件的幾何結(jié)構(gòu)以及在激光加工光學(xué)器件和測(cè)量掃描儀中使用的光學(xué)元件及其材料的情況下，也就是在考慮所有與光學(xué)路徑長度有關(guān)的參數(shù)的情況下執(zhí)行光學(xué)路徑長度計(jì)算。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于校正激光加工光學(xué)器件(10)上的測(cè)量掃描儀(15)的光學(xué)路徑長度測(cè)量誤差的方法，其中，所述測(cè)量掃描儀(15)的用于距離測(cè)量的測(cè)量光束(18)被同軸地耦合到加工激光光束(14)中，并且在x-y平面內(nèi)在所述加工激光光束(14)的周圍環(huán)境中在工件上橫向移動(dòng)，其特征在于，由所述測(cè)量掃描儀(15)在所述工件的不同測(cè)量點(diǎn)(M1-M5)處測(cè)量到的距離值在z方向上通過變化值(ΔI1,β、ΔI2,β、ΔI3,β、ΔI4,β)被校正，其中，所述變化值基于計(jì)算出的或預(yù)先已知的在所述x-y平面內(nèi)不同選擇點(diǎn)處的所述測(cè)量光束(18)的光學(xué)路徑長度獲取得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述選擇點(diǎn)相應(yīng)于在所述測(cè)量掃描儀(15)中和/或在所述激光加工光學(xué)器件(10)中的測(cè)量光束(18)的不同的偏轉(zhuǎn)角度(β1，β2；α1，α2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，針對(duì)所述選擇點(diǎn)的所述變化值(ΔI1,β、ΔI2,β、ΔI3,β、ΔI4,β)被儲(chǔ)存在激光加工裝置中的圖像處理設(shè)施(20)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述變
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，通過以下變化值(ΔI1,β、ΔI2,β、ΔI3,β、ΔI4,β)來校正在所述測(cè)量光束(18)的與所述選擇點(diǎn)不一致的所述測(cè)量點(diǎn)(M1-M5)處在z方向上的距離數(shù)據(jù)：所述變化值通過對(duì)最鄰近的選擇點(diǎn)的所述變化值(ΔI1,β、ΔI2,β、ΔI3,β、ΔI4,β)進(jìn)行插值而計(jì)算得到。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在在z方向上使用所述變化值(ΔI1,β、ΔI2,β、ΔI3,β、ΔI4,β)的情況下，通過剪切方法，由所述圖像處理設(shè)施(20)對(duì)由所述測(cè)量掃描儀(15)的測(cè)量數(shù)據(jù)(19)所生成的所述工件的圖像進(jìn)行校正。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述圖像的剪切方法以列的方式執(zhí)行，其方式是，對(duì)每一列在z方向上按照光學(xué)路徑長度的所述變化值(ΔI1,β、ΔI2,β、ΔI3,β、ΔI4,β)進(jìn)行偏移。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在考慮所述激光加工光學(xué)器件(10)的幾何結(jié)構(gòu)、以及在所述激光加工光學(xué)器件(10)和所述測(cè)量掃描儀(15)中使用的光學(xué)元件及其材料的情況下執(zhí)行光學(xué)路徑計(jì)算。
9.一種激光加工裝置的圖像處理設(shè)施(20)，用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法。
...【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
1.一種用于校正激光加工光學(xué)器件(10)上的測(cè)量掃描儀(15)的光學(xué)路徑長度測(cè)量誤差的方法，其中，所述測(cè)量掃描儀(15)的用于距離測(cè)量的測(cè)量光束(18)被同軸地耦合到加工激光光束(14)中，并且在x-y平面內(nèi)在所述加工激光光束(14)的周圍環(huán)境中在工件上橫向移動(dòng)，其特征在于，由所述測(cè)量掃描儀(15)在所述工件的不同測(cè)量點(diǎn)(m1-m5)處測(cè)量到的距離值在z方向上通過變化值(δi1,β、δi2,β、δi3,β、δi4,β)被校正，其中，所述變化值基于計(jì)算出的或預(yù)先已知的在所述x-y平面內(nèi)不同選擇點(diǎn)處的所述測(cè)量光束(18)的光學(xué)路徑長度獲取得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述選擇點(diǎn)相應(yīng)于在所述測(cè)量掃描儀(15)中和/或在所述激光加工光學(xué)器件(10)中的測(cè)量光束(18)的不同的偏轉(zhuǎn)角度(β1，β2；α1，α2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，針對(duì)所述選擇點(diǎn)的所述變化值(δi1,β、δi2,β、δi3,β、δi4,β)被儲(chǔ)存在激光加工裝置中的圖像處理設(shè)施(20)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述變化值(δi1,β、δi2,β、δi3,β、δi4,β)基于對(duì)由所述激光加工光學(xué)器件(10)和所述測(cè)量掃描儀(15)所形成的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行模擬獲取得到，其方式是，計(jì)算在多個(gè)所述選擇點(diǎn)處的所述測(cè)量光束(18)的光學(xué)路徑長度的局部變化并由此確定多項(xiàng)式，所述多項(xiàng)式包含所述激光加工光學(xué)器...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：JP·埃爾馬尼，M·施坦布克，A·特羅斯特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：通快激光有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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