用于激光加工的方法和用于执行该方法的激光加工系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于通过激光加工系统(100)激光加工工件(1)、特别是激光切割工件(1)的方法，包括：通过激光射束(10)将刺入孔(2)刺入所述工件(1)；在所述刺入进程期间通过至少一个光学测量射束(13)测量所述刺入孔(2)的当前刺入深度；和在所述刺入进程期间基于当前刺入深度调设所述激光加工系统(100)的至少一个过程参数以用于调节刺入进程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于激光加工的方法和用于执行该方法的激光加工系统
本专利技术涉及一种用于激光加工系统的设备、一种具有该设备的激光加工系统、和一种用于运行激光加工系统的方法。本专利技术特别是涉及具有光学相干干涉仪的激光切割头。
技术介绍
在用于借助激光进行材料加工的设备中，譬如在用于激光切割的激光加工头中，由激光光源或激光导送纤维的一末端出来的激光射束借助射束引导光学器件和聚焦光学器件聚焦或集束到待加工的工件上。按标准地，使用具有准直光学器件和聚焦光学器件的激光加工头，其中，激光光线经由光纤(也被称为激光源)供应。在激光材料加工的范畴内，可进行激光射束在工件中的刺入过程(Einstechprozess)。对于激光切割，所述刺入过程存在于实际的切割过程之前。在所述刺入过程中，在所述工件中生成初始孔，该初始孔作为切割过程的起点。所述刺入过程的持续时间是加工过程效率的关键因素。为了改善刺入过程，譬如从文献DE112014006885T5中公开了一种用于形成刺穿(Durchstich)的激光加工方法，其方式是，借助激光射束照射工件并且从刺穿开始切割工件。所述方法包括：用于形成刺穿的第一刺穿进程，形成盲孔，所述盲孔从所述工件的上表面延伸至中心区域；用于冷却工件的冷却进程；用于刺穿直至工件的下表面的第二刺穿进程；用于切割工件的切割进程。然而，该过程效率并不最优，因为刺入进程的持续时间进而过程效率譬如与工件的特性相关。特别是，同一类型的工件可能具有这样的制造允差，这些制造允差影响到刺入进程的持续时间进而影响过程效率。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提出一种用于激光加工系统的设备、一种具有该设备的激光加工系统和一种用于运行激光加工系统的方法，本专利技术能够改善刺入进程的效率。本专利技术的任务特别是在于缩短在切割过程之前到工件中的刺入进程的时间。该任务通过独立权利要求的主题解决。本专利技术有利的构造方案在从属权利要求中给出。根据本专利技术的实施方式提出了一种用于激光加工系统(特别是激光切割头)的设备。所述设备包括光学测量装置，所述光学测量装置设置用于：在刺入进程期间，在使用至少一个光学测量射束的情况下，对借助激光射束在工件中生成的刺入孔的当前(或瞬时)刺入深度进行确定，所述设备还包括控制装置，所述控制装置设置用于：在刺入进程期间，基于当前刺入深度，对所述激光加工系统的至少一个过程参数进行调设(einstellen)。根据本专利技术，在刺入进程的任意时刻可已知刺入深度。可基于当前刺入深度有针对性地调设(或调节)所述激光加工系统的至少一个过程参数。由此可进行所述刺入过程(和譬如穿孔识别)的内联调节(Inline-Regelung)，通过这种方式可最小化所述刺入过程的持续时间、可优化所述刺入孔的品质、和/或可最大化过程稳定性。譬如，所述刺入孔的品质可由沉积在工件上侧上的材料隆起部的数量和形状和/或由所述刺入孔沿着传播方向的直径来确定。通过这种内联调节可这样调设一个或多个过程参数，使得所述材料隆起部的数量和形状和/或所述刺入孔的直径满足预先确定的品质标准。所述光学测量装置优选设置用于：在所述刺入进程期间，不断地(或持续地)测量刺入深度。所述控制装置可设置用于：在所述刺入进程期间，基于持续测得的刺入深度，不断地(或持续地)调设或调节所述至少一个过程参数。在此，在一时间段或在所述刺入进程的整个持续时间上，能够以按时间分辨的方式持续地测量所述刺入深度。同样，所述至少一个过程参数的调设或调节可相应在所述时间段或在所述刺入进程的整个持续时间上进行。所述设备(譬如所述光学测量装置或所述控制装置)优选还设置用于：确定所述刺入深度s(t)的变化率ds/dt(即刺入深度变化)。所述控制装置可设置用于：基于所述刺入深度s(t)的变化率ds/dt，对所述至少一个过程参数进行调设。通过确定或记录这种变化率ds/dt，可分析所述刺入过程的效率(譬如关于当前材料排出方面)。所述刺入过程的持续时间可与所述刺入深度的变化率ds/dt相关，所述持续时间可被定义为激活所述激光射束至刺穿所述工件的时间段。譬如，所述刺入深度s(t)的变化率ds/dt可随着所述刺入孔的深度增加而减小。这原因可能在于：激光射束在所述刺入基底上可耦入的强度随着刺入深度s(t)的增加而降低。此外，所述刺入深度s(t)的变化率ds/dt可直接反映出过程效率。根据本专利技术，在所述刺入进程期间的任意时刻可已知当前刺入深度s(t)和优选所述变化率ds/dt，由此可更有针对性地适配和调节所述激光加工系统的一个或多个过程参数。优选地，所述控制装置还设置用于：将所述刺入深度s(t)的变化率ds/dt与(譬如预先确定的)阈值进行比较，以便基于该比较来确定是否能够以当前经调设的过程参数实现对所述工件的刺穿。所述阈值特别是能够给出从何时开始就无法再以当前的过程参数来实现材料穿透。在一些实施方式中，所述控制装置可设置用于：当确定了无法以当前经调设的过程参数来实现工件的刺穿时，中断所述刺入进程，或者将所述至少一个过程参数调设为至少一个预先定义的值。如果所述变化率ds/dt达到该定义的阈值，那么可譬如调用针对这种情况设计的调节算法。替换地，可中断所述刺入过程和/或向操作者输出报错信息。在中断所述刺入过程之后，所述刺入过程可自动在所述工件上的另一位置重新开始。优选地，所述设备还设置用于：识别所述激光射束对所述工件的刺穿。譬如，当所述光学测量装置不再接收到从所述刺入孔的基底(或底部)反射的光学测量射束时，则可识别到刺穿。也可基于所述变化率ds/dt来确定(或识别)刺穿。优选地，所述控制装置设置用于：在识别到刺穿之后，在所述工件上进行激光切割进程。譬如，刺穿的时刻能够以通讯方式传给所述控制单元并且直接和无迟疑地开始随后的切割过程。为了所述切割过程，所述激光切割头可沿着所述工件运动，以便形成切割轮廓。优选地，所述控制单元设置用于：基于在所述激光射束刺穿所述工件的某个时刻的刺入深度，确定所述工件的厚度(或材料厚度)。这个信息可譬如以通讯方式传给所述控制单元。基于此，所述控制单元可针对随后的切割过程自动地选择正确的过程参数，这些过程参数可譬如与材料厚度相关。补充地或替换地，这个信息可被用于在额定材料厚度与实际材料厚度之间进行(譬如自动化地)比较。如果存在偏差，那么可譬如向机器操作者(或机器控制部)输出报错信息，以便能够尽早地对材料厚度中的偏差做出反应。优选地，所述控制装置设置用于：在所述刺入过程期间，离散地、连续地、或者离散与连续相结合地调设所述至少一个过程参数。譬如，针对所述刺入深度或变化率ds/dt可确定多个值范围，其中，针对多个值范围中的每个值范围配属相应的离散的过程参数。在另一示例中，可持续地根据当前刺入深度或变化率ds/dt调设所述至少一个过程参数。在另一示例中，可在所述刺入过程的持续时间上进行离散与连续相结合的调设。譬如，可针对所述刺入深度或变化率ds/dt的至少一个第一值范围进行离散地调设，而针对所述刺入深度或变化率ds/dt的不同于所述至少一个第一值范围的至少一个第二值范围进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于借助激光加工系统(100)对工件(1)进行激光加工、特别是对工件(1)进行激光切割的方法，所述方法包括：/n-借助激光射束(10)给所述工件(1)刺入一刺入孔(2)；/n-在刺入进程期间，通过至少一个光学测量射束(13)测量所述刺入孔(2)的当前刺入深度；和/n-在刺入进程期间，基于当前刺入深度，调设所述激光加工系统(100)的至少一个过程参数，用于控制和/或调节刺入进程。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181122 DE 102018129416.61.一种用于借助激光加工系统(100)对工件(1)进行激光加工、特别是对工件(1)进行激光切割的方法，所述方法包括：
-借助激光射束(10)给所述工件(1)刺入一刺入孔(2)；
-在刺入进程期间，通过至少一个光学测量射束(13)测量所述刺入孔(2)的当前刺入深度；和
-在刺入进程期间，基于当前刺入深度，调设所述激光加工系统(100)的至少一个过程参数，用于控制和/或调节刺入进程。


2.根据权利要求1所述的方法，
其中，确定所述刺入深度的变化率，并且
基于所述变化率，调设所述至少一个过程参数。


3.根据权利要求2所述的方法，
其中，将所述刺入深度的变化率与阈值进行比较，并且
基于所述比较，确定是否能够刺穿所述工件(1)。


4.根据前述权利要求任一项所述的方法，
其中，在刺入过程期间，离散地、连续地、或者离散与连续相结合地调设所述至少一个过程参数。


5.根据前述权利要求任一项所述的方法，
其中，所述激光加工系统(100)的至少一个过程参数包括如下参数中的至少一个或者是如下参数中的至少一个：脉冲参数、脉冲长度、脉冲周期持续时间、脉冲峰值功率、激光功率、激光射束(10)的焦点位置、激光射束(10)的焦点直径、过程气体组分、过程气体压力、以及激光加工头(101)与工件(1)的表面(3)之间的间距。


6.根据前述权利要求任一项所述的方法，
其中，基于所述光学测量射束(13)从所述刺入孔(2)的刺入基底的反射，确定刺入深度，并且
其中，基于不再获得从所述刺入基底的反射，识别所述激光射束(10)刺穿所述工件(1)，并且
其中，在识别所述刺穿之后，在所述工件(1)上进行激光加工进程。


7.根据前述权利要求任一项所述的方法，
其中，基于在所述激光射束(10)刺穿所述工件(1)之前最后求得的刺入深度，确定所述工件(1)的厚度。


8.根据前述权利要求任一项所述的方法，
其中，在所述激光加工系统(100)、特别是所述激光加工系统(100)的激光加工头(101)与所述工件(1)的表面(3)之间的间距被预给定为基本上恒定的情况下，在刺入进程期间，基于预给定的间距以及基于当前的测量值，确定当前刺入深度。


9.根据前述权利要求任一项所述的方法，
其中，在所述激光加工系统(100)、特别是所述激光加工系统(100)的激光加工头(101)与所述工件(1)的表面(3)之间的间距随着时间发生改变的情况下，在刺入进程期间，基于当前间距以及基于所述光学测量装置(200)从所述刺入孔(2)的刺入基底获得的当前测量值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·韦肯曼，
申请(专利权)人：普雷茨特两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE