用于确定液体射流的位置的方法技术

该申请涉及一种用于确定液体射流(1)、尤其用于光学引导激光射束的液体射流(1)的空间位置的方法，包括如下步骤：提供带有用于与液体射流(1)的相互作用的测量点的碰撞对象(2)；检测液体射流(1)在碰撞对象(2)与液体射流(1)之间的第一种构型中的状态；改变构型，从而使得液体射流(1)的状态改变。检测在第一种与第二种构型之间的构型变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定液体射流的位置的方法
本专利技术涉及一种用于确定液体射流、尤其用于光学引导激光射束的液体射流的空间位置的方法。另外，本专利技术涉及一种用于执行该方法的装置。
技术介绍
由EP0762947B1(Synova)已知一种比如用于加工材料的激光射束可如何被耦入到液体射流中的方法。在EP1833636B1(Synova)中，液体射流额外地被气体射流包围，从而使液体射流稳定。此外，经改善的方法允许以喷嘴的越来越大的距离来工作。因此，对射流的精确位置确定的需求增加。在JP2009-262163A2(Sugino)中描述了一种在其中CCD摄像机不仅观察在撞击在表面上的情形中的激光射束而且观察水射流的方法。然而，该组件的目的是使两个射流彼此相对地定向且因此确定激光到液体射流中的耦入。在DE102010011580A1和DE102012003202A1中也测量液体射流，更确切地说利用两个不仅彼此垂直地而且相对射流轴线垂直的激光测微仪。例如还提出，使用可绕射流被移动的仅一个测量光源和探测器。为了测量点，喷嘴头在高度上相对测量装置被调节。不可以以下为出发点，即喷嘴可在数学上精确地被制造和安装。尤其当喷嘴须被更换时或新工件被夹紧到自动加工机上时，液体射流须被重新测量，当其位置和方向被需要以高的精度时。由现有技术已知的方法在技术上是复杂的或不可自动化的。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现一种属于开头所提及的
的允许以尽可能少的技术成本确定液体射流、尤其用于光学引导激光射束的液体射流的位置的方法。该目的的解决方案通过权利要求1的特征来定义。根据本专利技术，该用于确定液体射流的空间位置的方法包括如下步骤：a)提供具有测量点的碰撞对象。该测量点适合用于与液体射流相互作用。b)在碰撞对象与液体射流之间的第一种构型中检测液体射流的状态。c)该构型改变成，使得液体射流的状态改变。d)检测在第一种与第二种构型之间的变化。根据本专利技术的方法设立了如下前提条件，即，液体射流的位置确定(位置或定向)可被简单且快速地执行。此外，该方法可以较少的技术成本来实现，从而也可利用校准装置改进现有设施。出发点是由喷嘴(例如水射流引导的激光加工机)所产生的液体射流。液体射流应优选是相关联的层状的射流。尤其地，液体射流应适合用于如波导那样在一定长度上引导激光射束。仅由一群微滴构成的喷洒射流在本文中是不感兴趣的。在本专利技术的情况中，原则上液体射流的三种不同状态可被区分：自由的状态、不受干扰的状态和受干扰的状态。然而还可能存在主要不涉及液体射流的外部形状而是涉及其它的特性例如耦入的射流能量的量或该射流的频率的状态。在自由的状态的情形中，液体射流从喷嘴中离开且在环境条件下(例如在空气中)自由飞行地扩散直至其分裂成各个微滴。在不受干扰的状态的情形中，液体射流在一个虚拟的(几何的)测量平面中不被影响且不带有与碰撞对象的相互作用。然而可设置成，液体射流在测量平面下方且在其自发分裂成微滴之前撞击到优选大致垂直于液体射流的纵轴线的面上。在该情况中，液体射流实际平稳地且无偏转地中止。在受干扰的状态的情形中，液体射流(在测量平面中)至少部分与碰撞对象相撞，从而产生液体射流的干扰(偏转、分开且/或中断)。本专利技术的基本思想于是在于，液体射流的状态利用碰撞对象被有目的地改变且状态的改变与构型变化相关联地被观察。在一方面第一状态与另一方面第二状态之间的构型变化越小，液体射流的位置或方向可被越精确地确定。两种状态中的其中一种可例如是“受干扰的”状态而另一种是“不受干扰的”或“自由的”。然而也可利用状态的其它组合。在本专利技术的情况中，空间位置理解成如下：由此应检测不仅合适的参考点的位置而且合适的方向矢量。各个对象的如此通常被检测的位置在空间上可利用6个参数来描述。这可例如是参考点的3个空间坐标(x,y,z)和所选择的方向矢量的3个分量。对于液体射流而言于是提供了喷嘴离开口的空间坐标和射流的传播方向。方向矢量自然也可通过关于合适的平面和零方向的3个角度来描述。这可例如是喷嘴的运动平面且作为零方向可利用工作范围的边界中的其中一个，只要该边界是直的。对于液体射流而言，例如喷嘴出口中心的位置可充当该位置的参考点且液体射流在喷嘴处的传播方向充当方向矢量。该位置然而还可通过在工具头上的相对液体射流不移动的点来给定。同样地可选择在空间中的抽象的点。在碰撞对象的情况中，中心可定义该位置且平行于测量边的方向矢量定义方向。同样良好地，该测量点然而还可被用于位置确定且可选择其它方向矢量。位置和方向矢量须如此地检测液体射流或者测量点，即，可检测液体射流或者测量点关于这些参考的尺寸。于是例如应可表明的是，液体射流的方向和方向矢量区别以矢量差(dx,dy,dz)或测量点相对该位置被移动以矢量(a,b,c)。在此于是须已知矢量差(dx,dy,dz)或距离矢量(a,b,c)。在本专利技术的情况中，“构型”被认为是液体射流和碰撞对象相对于彼此的位置。因此，构型不取决于所选择的坐标系。其同样可以6个参数来描述。因此可例如利用在两个位置之间的平移和在方向矢量之间的转动。为了将构型固定在外部的坐标系中，另外的6个参数是必要的。此处以“外部的坐标系”所表示的是，其不取决于液体射流和对象来限定。这样的坐标系的原点可例如通过被装配在空间中的任意位置处的测量仪器来定义。或坐标系的轴中的其中一个可在如下情况中通过垂直方向来定义，在其中液体射流和对象的方向矢量不取决于垂直方向，因为例如机器作为整体倾斜。对于材料加工而言一般寻找工具相对工件的位置。因为该工具此处是液体射流，当碰撞对象在工件的位置处被用于测量时，所寻找的空间位置相应于构型。于是当液体射流和碰撞对象的位置在该坐标系中被确定时，得出外部的坐标系连同6个必要的参数。这可例如通过摄像系统来进行。利用这样的数据然后还获得恰在该外部坐标系中的空间位置。当碰撞对象或液体射流在仅较少的参数中相对期望坐标系被移动时，则自然仅该移动须是已知的。在一种优选的实施形式中，总是依次改变构型的仅一个参数。其它的参数保持恒定。由此，测量的评估明显简化。构型的改变可被不同地检测。实际上例如测量该改变是可能的。一种对此的可行性方案例如是在以其改变构型的步进电机处的计数器。在带有恒定的速度或已知的运动模式的改变的情形中，还可经由时间测量检测构型变化。检测液体射流和对象的位置然而也是可能的，由此计算出构型且将该构型与最后的构型比较。这可例如借助于摄像机进行。如果仅单个参数被改变，则该知识可被利用且适宜地仅测量该参数的变化。这样的各个参数例如仅是一个或两个参考点在坐标系轴线的方向上的移动。参考点然而还可在空间中被确定且方向矢量的分量通过绕合适轴线的转动被改变。存在不同的用于确定和监控液体射流的状态的可行性方案。以下进一步阐述一些测量方法。在液体射流与碰撞对象之间的构型应如此被改变，即，在一种构型中存在在碰撞对象与液体射流之间的相互作用(“干扰”)而在另一种构型中不存在或存在其它的。无关紧要的是，是液体射流还是碰撞对象或者是两者被移动或转动。因为通常液体射流被用于加工工件且其还须以期望的精度相对液体射流被移动，所以所提供的是，利用总归已在加工装置中存在的移动机构。在利用可移动的加工头工作的机器中因此是有利的是，移动液体射本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定液体射流、尤其用于光学引导激光射束的液体射流的空间位置的方法，包括如下步骤：a.提供带有用于与所述液体射流相互作用的测量点的碰撞对象，b.检测所述液体射流在碰撞对象与液体射流之间的第一种构型中的状态，c.改变所述构型，从而使得所述液体射流的状态改变，d.检测在第一种与第二种构型之间的构型变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.23 EP 14405052.31.用于确定液体射流、尤其用于光学引导激光射束的液体射流的空间位置的方法，包括如下步骤：a.提供带有用于与所述液体射流相互作用的测量点的碰撞对象，b.检测所述液体射流在碰撞对象与液体射流之间的第一种构型中的状态，c.改变所述构型，从而使得所述液体射流的状态改变，d.检测在第一种与第二种构型之间的构型变化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碰撞对象具有至少两个用于与所述液体射流的相互作用的处在不同平面上的测量点，且实施至少两次构型变化。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一次构型变化在仅横向于所述液体射流的纵轴线的方向上被执行。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述液体射流的中心或直径所述碰撞对象首先以第一测量点在所述液体射流的第一侧上被带到相互作用中且然后以第二测量点在所述液体射流的第二侧上被带到相互作用中。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，来自电磁频谱的任意频率范围内的测量光被耦入到所述液体射流中且为了确定所述液体射流的状态探测所述测量光的反散射、去耦或反射。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述液体射流在所述空间构型的其中一种中撞击到相对所述碰撞对象的测量点在所述液体射流的方向上被偏置的参考面上。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述参考面在完整的液体射流的撞击的情形中如此地反射测量光，即，其保持耦入或者被耦入到所述撞击的液体射流中。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述液体射流的状态以有规律的时间间隔来检测。9.根据权利要求1至8所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：B里彻兹哈根，A格赫奥赫，M埃普勒，A里奇曼恩，
申请(专利权)人：辛诺瓦有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH