CN110603117A - 通过激光加工工件表面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于特别是在数控机床上通过激光加工至少一个工件表面，以基于指定待施加到工件表面的至少一个部分的纹理图案的图像的图像数据和指定对应于工件表面的至少一个部分的表面形式的三维几何形状的模型数据，将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分上的方法。为此，基于在图像和模型数据的基础上生成的轨迹区段数据生成控制数据。控制数据为每条轨迹线SP指定一个或多个区段序列10，并且每个区段序列10具有多个轨迹区段，沿着所述轨迹区段所述激光被引导，以将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分，并且其中区段序列10的轨迹区段包括一个或多个激光轨迹区段12，激光在接通状态下以大致恒定的加工设定点速度在所述激光轨迹区段上行进。

Description

通过激光加工工件表面的方法

技术领域

本发明涉及一种通过激光加工工件的方法，特别涉及一种特别是在数控机床上通过激光加工至少一个工件表面以便将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分上的方法。

本发明还涉及一种用于生成轨迹区段数据的方法，所述轨迹区段数据用于生成用于特别是在数控机床上通过激光加工至少一个工件表面以便将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分上的方法的控制数据。

背景技术

微米范围内的加工材料包括最广泛的任务，例如钻孔、蚀刻、结构化或切割。在这种情况下，通常对加工过程中施加极高的精度和速度要求。在该范围内激光扫描过程(包括激光加工，例如激光纹理化)比其他加工方法更普遍。与传统的加工工艺(如铣削和磨削)相比，它们具有更高的动态性和精度。使用这种激光扫描***也能够在工件中以相当好的质量和相当高的速度产生复杂的图案和结构(例如纹理)。在这种情况下，能够加工的材料范围从塑料和所有类型的金属到玻璃和陶瓷。

所使用的一种输出方法，在该输出方法的基础上，可以通过激光装置或激光扫描***在工件上产生精细的结构和图案(例如平面图案或纹理)，这种方法被称为喷码方法。在这种情况下，基于控制数据来控制激光加工，所述控制数据基于控制数据的多个单独的区段序列沿着工件表面上的轨迹引导激光。

在这种情况下，所述控制数据的每个区段序列接收区段或轨迹区段(下文称为加工区段或激光轨迹区段)、起始区段(起始行进区段)、以及制动区段(结束行进区段)，在所述区段或轨迹区段中所述激光被接通并在接通状态下以大致恒定的加工速度行进，在所述起始区段中所述激光在所述加工区段或激光轨迹区段的上游被加速，在所述制动区段中所述激光在加工区段后被再次制动，所述激光在加速和制动期间被关闭。

在实际加工过程中，各个区段的序列用于精确且以恒定的设定点速度在工件上引导激光。

然而，这可能带来的缺点是，在额外地彼此靠近的非常短的加工区段的情况下，制动区段与另一个起始区段重叠。结果，可能的情况是激光在行进通过制动区段之后再次移回，从而能够再次从激光的加速(起始区段)开始。由此产生的激光“朝圣步骤”(在这方面参见图1，顶部图示)导致加工时间的大量增加。

基于上述说明和喷码方法，本发明的一个目的是提供一种通过激光加工工件以施加图案的方法，通过该方法可以显着减少加工时间，并且同时能够保持所生成的图案的质量。

发明内容

根据本发明，为了实现上述目的，提出了如权利要求1所述的方法和如权利要求24所述的另外的方法。还提出了一种用于如权利要求25所述的数控机床的控制装置和一种如权利要求26所述的机床。从属权利要求涉及有利的示例性实施例。

根据本发明的一个方面，提出了一种用于特别是在数控机床上通过激光加工至少一个工件表面的以将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分上的方法。

所述方法包括提供指定待施加到所述工件表面的至少一个部分的纹理图案的一图像的图像数据，以及指定对应于所述工件表面的至少一个部分的表面形式的三维几何形状的模型数据；和/或基于图像数据和模型数据生成轨迹区段数据，其中，所述轨迹区段数据各自根据所述纹理图案为在所述工件表面的所述部分上延伸的多个轨迹线指定沿着相应轨迹线的多个连续的激光轨迹区段。

所述方法还包括基于所生成的轨迹区段数据生成控制数据，其中所述控制数据为每个轨迹线指定一个或多个区段序列，并且每个区段序列具有多个轨迹区段，所述激光被沿着所述多个轨迹区段引导，以将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分，并且其中一个区段序列的多个轨迹区段包括一个或多个激光轨迹区段，所述激光在接通状态下以大致恒定的加工设定点速度在所述激光轨迹区段上行进；并且/或将所生成的控制数据输出到控制激光的激光装置，以便基于控制数据将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分。

轨迹区段数据可以优选地，特别有利地，基于图像数据和模型数据来创建，条件是优选地对于每个轨迹线，被布置成相对彼此大致共线的相邻的激光轨迹区段的数量优选的是增加的，并且特别优选的是最大化的。

然后有利地生成控制数据，使得具有至少两个激光轨迹区段的每个区段序列优选地在彼此大致共线地对齐的两个相邻激光轨迹区段之间具有行进区段，所述激光在关闭状态以大致恒定的加工设定点速度在所述行进区段上行进。

本发明基于如下概念：提供轨迹区段数据，使得在非常小的角度偏差公差(优选地小于3°，特别优选地小于1.5°)的情况下，轨迹线上的多个连续的激光轨迹区段被布置成尽可能地共线，使得一个轨迹线尽可能多的(多达80％)的激光轨迹区段被整合成区段序列，从而尽可能地不必在相邻的激光轨迹区段之间***加速区段或者制动区段以开始新的区段序列，相反地，位于激光轨迹区段之间的区域有利地能够在相同区段序列的背景下不间断地行进而不必制动加工设定点速度。

这具有很大的优点：能够显着减少整体加工时间，因为激光能够不间断地和不必重新对准地行进通过覆盖更多激光轨迹元件的更有效的区段序列，并且还能够实现更高的表面质量，因为可以以更均匀的加工速度行进。

有利地使得可以生成控制数据以使得更多的激光轨迹区段能够被集成到待一起行进通过的共同的区段序列中的本发明的一个方面是，多个激光轨迹区段的生成甚至在创建或选择用于生成控制数据的实际区段序列之前就开始。这是有利的，因为在基于图像数据和模型数据为每个轨迹线编译多个激光轨迹区段时，已经能够检查尽可能共线的多个激光轨迹区段已经能够被连续排列或被连续排列到什么程度。

发明人还发现了数据和坐标的数值准备(例如通过早在确定多个激光轨迹区段时平滑、近似、精确度的异常增加，以及通过在生成包含多个区段序列的控制数据之前对所确定的多个激光轨迹区段的坐标的额外的平滑和修改)具有意想不到的巨大效果，即能够生成优化的控制数据，所述优化的控制数据包括多个区段序列，所述区段序列包括能够被一起行进的多个激光轨迹区段，从而能够显着减少加工时间。这尤其关乎与纯粹的平的表面具有偏差的表面形式，例如在将纹理图案施加于具有多个任意形式的表面的工件时。

根据一种特别有利的配置，为每个轨迹线生成轨迹区段数据的步骤可以进一步包括增加相应轨迹线的相邻激光轨迹区段的共线性的步骤，特别优选地通过例如相对于多个激光轨迹区段或相应轨迹线的方向在大致径向方向上修改多个激光轨迹区段的三维坐标。在这种情况下，“径向”被理解为表示在相应的坐标点处大致径向地(也就是说大致垂直地)远离或朝向轨迹线、相应的激光轨迹区段或延伸穿过激光轨迹区段的内插直线延伸的方向。在最简单的情况下，这可以基于在大致直线(例如延伸穿过轨迹线的几个或所有激光轨迹区段延伸的内插直线)上的投影来执行。

这具有的优点是，即使在基于图像数据和模型数据创建/确定多个激光轨迹区段之后，仍然能够另外地，优选在横向方向上(也就是说，横向于或垂直于多个激光轨迹区段的方向)，修改所确定的多个激光轨迹区段的坐标，以进一步增加轨迹线的多个激光轨迹区段的共线性并允许甚至进一步优化的区段序列。

优选地，在大致径向上的多个激光轨迹区段的三维坐标的修改通过相对于多个激光轨迹区段或相应的轨迹线的方向在大致径向上使多个激光轨迹区段的一个或多个点的坐标偏移来执行。

这具有的优点是，即使在基于图像数据和模型数据创建/确定多个激光轨迹区段之后，仍然能够另外地，特别是在横向方向(也就是说，横向于或垂直于多个激光轨迹区段的方向)上有效地修改所确定的多个激光轨迹区段的坐标，以便进一步增加轨迹线的多个激光轨迹区段的共线性并允许甚至进一步优化的区段序列。

在针对多个激光轨迹区段的三维坐标增加轨迹线的相邻激光轨迹区段的共线性的步骤中，优选地，大致径向的坐标偏移被执行直到最大坐标偏移极限值。

这具有以下优点：坐标偏移仅能够在可容忍的极限值的情况下执行，以便获得待施加的纹理图案的所需或期望的图像质量。

优选地，模型数据的三维坐标系中的第一坐标轴在加工过程中大致平行于激光入射方向排列，并且优选地，在模型数据的三维坐标系中的另外两个坐标轴的平面在加工过程中大致垂直于激光入射方向排列。

优选地，用于在第一坐标轴方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值大于用于在位于另外两个坐标轴的平面中的方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值。

这具有以下优点：可以证明在不显着影响纹理图案的图像质量的激光方向上的坐标修改比在垂直于激光入射方向的方向上的坐标修改更高，以便增加多个激光轨迹区段的共线性。

优选地，相邻轨迹线之间的距离大致小于或等于在工件表面上的激光在其加工过程中的宽度，特别是大于或等于在工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的一半。

优选地，坐标偏移极限值，特别是在位于另外两个坐标轴(大致垂直于激光入射方向)的平面中的方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值，小于或等于工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的5％，特别是小于或等于工件表面上激光在其加工过程中的宽度的1％。

在第一坐标轴方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值优选地大于或等于在加工过程中工件表面上的激光宽度的10％，特别是大于或等于35％；并且/或在第一坐标轴方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值大于或等于激光焦点位置的公差宽度的50％，特别是大于或等于激光焦点位置的公差宽度的75％。

激光轨迹区段的三维坐标的修改优选地在大致垂直于激光入射方向的平面中的大致径向上执行，并且/或激光轨迹区段的三维坐标的修改是优选地在大致平行于激光入射方向的大致径向上执行。

根据一种特别有利的配置，所述模型数据还指定图像数据的第一坐标系的二维坐标在模型数据的表面形式上的第二坐标系的三维坐标上的坐标映射。作为替代或补充，所述模型数据还指定图像数据的第一坐标系的二维坐标在在表面形式上延伸的表面坐标(例如UV坐标)的第三坐标系的二维坐标上的坐标映射。

可以通过描述二维坐标空间到三维坐标空间映射的另外的二维坐标在表面上指定模型数据。这些二维坐标可以是例如UV坐标。

基于图像数据和模型数据生成轨迹区段数据优选地包括以下步骤：对应于所述工件表面的所述至少一个部分，用多个平行延伸的轨迹线使部分阴影化，对应于所述工件表面的所述至少一个部分，将所述多个轨迹线或所述多个轨迹线的多个区段投影到所述表面形式的所述三维几何形状，并且/或确定所述多个轨迹线与所述纹理图案的图像的对应部分中的纹理图案重叠的多个轨迹线区段。

这具有以下优点：直线延伸的轨迹线能够容易且高效地根据模型数据从图像数据的二维空间投影到模型数据的具有三维坐标的空间中，投影到工件的表面形式上，以便能够精确可靠地确定三维工件上的多个激光轨迹区段，即使在多个不平坦的点或多个任意形式的表面上也是如此。

优选地，基于图像数据和模型数据生成轨迹区段数据在这种情况下例如包括以下步骤：对应于所述工件表面的所述至少一个部分，用多个平行延伸的轨迹线使部分阴影化；确定轨迹线与纹理图案的图像的相应部分中的纹理图案重叠的轨迹线段；并且/或基于模型数据的坐标映射，通过将每个轨迹线区段的二维坐标从图像数据的第一坐标系映射到模型数据的表面形式上的三维坐标上，将所确定的轨迹线区段投影到与所述工件表面的至少一个部分对应的表面形状的三维几何形状上，使得对于第一坐标系中的每个轨迹线区段，对应的激光轨迹区段的的三维坐标在第二个坐标系中被确定。

在一些示例性实施例中，可以例如假设平行延伸的直线轨迹线已被布置在纹理图案的像素图像的图像数据的2D坐标空间中，并且早在确定与来自图像数据的2D坐标空间的纹理图案的重叠时，或者早在投影对应于纹理图案已经在的图像数据的2D空间中被确定的多个轨迹线区段时被投影到3D模型数据的表面形式上或同时被投影到3D模型数据的表面形式上。

在这种情况下，例如，多个平行延伸的轨迹线被布置在图像数据的第一坐标系中，以及确定所述多个轨迹线与纹理图案在相应的部分中重叠的轨迹线区段的步骤可以在图像数据的第一坐标系中执行。

在投影轨迹线或轨迹线区段的步骤中，所确定的轨迹线区段可以优选地投影到与工件表面的至少一个部分对应的表面形式的三维几何形状上，特别是例如通过基于模型数据的坐标映射将每个确定的轨迹线区段的二维坐标从图像数据的第一坐标系映射到模型数据的表面形式上的三维坐标，优选地使得，对于第一坐标系中的每个轨迹线区段，在第二坐标系中确定对应的激光轨迹区段的三维坐标。

在其他有利的示例性实施例中，还可以在预定平面中将平行延伸的直线轨迹线布置在图像数据的3D坐标空间中，所述预定平面可以是例如基本垂直于激光入射方向排列的平面(例如图8中的X-Y平面)。然后可以在一个方向上(例如垂直于平面)将所有轨迹线投影到3D模型数据的表面形式上。此外，然后可以针对3D模型数据的表面形式上的每个投影的轨迹线读取二维表面坐标(例如UV坐标)，然后可以从图像数据或像素图像读取其表面坐标像素值或内插像素值。接着可以基于读取的像素值或内插的像素值，在投影的轨迹线上读取相应的激光轨迹区段或激光轨迹区段坐标。

在这种情况下，模型数据的第二坐标系中的多个平行运行轨迹线可以布置在特别地大致垂直于激光入射方向对准是轨迹线平面中。

在投影轨迹线或轨迹线区段的步骤中，模型数据的第二坐标系中的轨迹线，，特别是大致在垂直于轨迹线平面的投影方向上，可以从轨迹线平面投影到对应于工件表面的至少一个部分的表面形式的三维几何形状上。

在确定多个轨迹线与纹理图案的图像的对应部分中的纹理图案重叠的多个轨迹线区段的步骤中，可以通过用于投影的轨迹线的坐标的坐标映射在图像数据的坐标空间中的相应坐标处来确定指定纹理图案的图像数据的图像值，特别是像素值，并且多个轨迹线区段可以优选地基于在模型数据的坐标空间中所确定的图像值(例如，像素值，优选地在子像素插值之后)来确定。

图像数据优选地指定纹理图案的像素图像(光栅图形)，其像素宽度在加工过程中大于或等于工件表面上的激光宽度的10％，特别是大于或等于工件表面上的激光在加工过程中的宽度的25％。

这具有以下优点：图像数据的数据量(例如文件大小)能够保持在限制范围内，并且对于大表面不会产生过度分辨的数据量。

优选地，在确定所述多个轨迹线与纹理图案的像素图像的对应部分中的纹理图案重叠的多个轨迹线区段期间，或者在多个图像值或多个像素值的确定期间，执行子像素内插。

这具有以下优点：尽管图像数据具有有效的数据量(例如，相对小的文件大小)，但是在将多个轨迹线投影到模型数据的空间中时能够避免横向方向上的像素舍入误差。

这里指出，为了确定像素图像中的轨迹线的坐标，这种子像素插值极其出乎意料地提供了优点。像素尺寸通常与加工中激光的宽度大致相同或甚至稍小，使得为了保证所施加的纹理图案的图像质量这种子像素内插既不是必需的也不是有利的。

然而，发明人已经发现，虽然没有子像素内插的可能的像素舍入误差不会引起任何显着的空间分辨率问题，但是它们可能导致出现极短的激光轨迹区段部分，这些部分几乎不可见并且也不会具有任何值得注意的尺寸(这些部分的长度短于像素宽度)，但是可能导致激光轨迹区段上的相当大的角度偏差，使得如果这些部分不能以区段序列行进则可能意外地发生问题，从而导致加工时间由于不明显的原因而不必要地且不利地延长。

这可以，特别优选地，在横向于轨迹线的横向方向上，通过子像素内插来改善，而不必提供具有更大量数据的更多分辨的图像文件。因此，通过进一步优化轨迹区段数据生成，能够进一步减少加工时间。

优选地，在横向方向上的坐标内插在子像素内插中执行，所述横向方向横向于或垂直于相应的轨迹线的方向。

在模型数据中指定的三维几何形状优选地具有多个多边形表面，由于相邻多边形表面之间彼此倾斜的一个或多个过渡，特别是在轨迹区段数据的生成中执行的直线轨迹线到模型数据中指定的三维几何形状上的投影，导致将直线轨迹线映射到具有多个棱角的轨迹线上。

这可以是例如具有三角形表面和/或n边形表面的几何形状，其中n>3。在这种情况下描述二维坐标空间到三维坐标空间的映射的另外的二维坐标也可以已经被提供在表面上。这些二维坐标可以是例如UV坐标。

对通过将直线轨迹线投影到模型数据中指定的三维几何形状上而在轨迹区段数据的生成中确定的轨迹线优选地执行数值平滑。基于数值平滑的轨迹线优选地确定位于对应的轨迹线上的多个激光轨迹区段的坐标。

这具有以下优点：可以对由于多边形表面过渡而可能发生的多个轨迹线或多个轨迹线区段或多个激光轨迹区段中的任何棱角进行数值平滑，由此确定的多个激光轨迹区段的共线性能够在轨迹区段数据的生成中被进一步增加。

优选地，数值平滑具有在三维空间中执行的第一平滑过程，其中对应的轨迹线的棱角被平滑，优选地使得平滑的轨迹线在先前存在的棱角的位置处具有圆滑的轮廓。

这具有以下优点：可以对由于多边形表面过渡而可能发生的多个轨迹线或多个轨迹线区段或多个激光轨迹区段中的任何棱角进行数值平滑，由此确定的多个激光轨迹区段的共线性能够在轨迹区段数据的生成中被进一步增加。

数值平滑优选地具有在激光入射方向上执行的第二平滑过程，其中通过第一平滑过程平滑的轨迹线在平行于激光入射方向排列的方向上被平滑，优选得使得进一步平滑的轨迹线相对于未平滑的轨迹线在垂直于所述激光入射方向排列的平面上更平坦地延伸。

这具有的优点是，由于多边形表面过渡而可能出现的多个轨迹线或多个轨迹线区段或多个激光轨迹区段中的任何棱角都能够进一步地数值平滑，由此确定的多个激光轨迹区段的共线性能够在轨迹区段数据的生成中被进一步增加。在此考虑到激光入射方向上的定位精度显着降低(有利于显着减少的加工时间)并且位置偏差偏离实际表面位置。然而，这是可以容忍的，而没有相对大的不利影响，因为位置保持精确地垂直于激光入射方向定位，并且激光入射方向的任何偏移几乎不影响可实现的图像质量。

然而，在距离方向(激光入射方向)上，由于光束焦散和瑞利长度，激光加工容许的偏差比其在横向上容许的偏差高得多(取决于焦距和光束质量，最高可达十分之几毫米)。结果，可以在这个方向上平滑坐标，或者通过平滑使它们变形到比横向可能的程度大得多的程度。过度平滑导致焦点位置相对于表面的小偏差，这在公差的范围内变得不可见，但是从序列中消除了大量的粗糙度。因此，在三维中观察，曲线看起来大致是共线的，并且就数量而言，输出能够产生更长的区段序列，并且节省更多的时间。

图像数据优选地指定纹理图案的像素图像，优选地为像素图像的每个像素分配像素值，所述像素值优选地在纹理图案的对应位置处指定待施加到工具表面的纹理图案的预定深度。

这具有以下优点：对于多个加工步骤，能够容易且有效地使用像素图像，以便划分到不同的深度，而不必为每个深度层提供单独的图像数据。

优选地，基于像素图像的像素值，针对纹理图案的不同深度水平生成单独的轨迹区段数据，优选地，使得基于相应轨迹区段数据生成的数据在连续加工过程中将纹理图案划分为不同的深度水平。

根据一种特别有利的配置，在该方法的数值计算中，在轨迹区段数据的生成中，图像和/或模型数据的坐标，特别是包括坐标映射所基于的二维坐标和/或三维坐标，以优选地至少具有工件表面上激光宽度、相邻轨迹线之间的距离、模型数据的多边形尺寸、或者图像数据的像素宽度1/1000的分辨率精度，特别优选地是上述变量之一的至少1/10000的精度的一空间分辨率读取。根据一种特别有利的配置，在该方法的数值计算中，在轨迹区段数据的生成中，图像和/或模型数据的坐标，特别是包括坐标映射下的二维和/或三维坐标，以优选地具有至少10nm的分辨率精度，特别是大致1nm的分辨率精度的一空间分辨率读取。

这具有以下优点：尽管选择了与所需图像分辨率和加工中的激光的宽度相关的精度，以便出乎意料地且异常地精确，但是能够避免数值计算中的舍入误差，这种数值计算在图像空间分辨率方面不会发挥作用，但是可能会引起相对于小的激光轨迹区段的方向偏差的令人惊讶的大角度偏差或共线性偏差。因此能够出奇地增加激光轨迹区段的共线性，并且能够显着减少加工时间，因为更多的激光轨迹区段能够被集成到共同的区段序列中。

根据一种特别有利的配置，每个区段序列包括激光在关闭状态下行进以便加速到加工设定点速度的起始行进区段(起始区段)，以及激光在关闭状态下行进以便从加工设定点速度制动的结束行进区段(制动区段)。当存在共线性时，区段序列包括多个连续的激光轨迹区段，每个激光轨迹区段由行进区段分开，当激光关闭时，激光能够以大致恒定的速度“无中断”地通过行进区段。这允许显着减少加工时间。

根据本发明的另一方面，提出了一种用于生成轨迹区段数据的方法，该轨迹区段数据用于生成根据上述方面之一，用于特别是在数控机床上通过激光加工工件表面至少一个工件表面的以便将纹理图案施加于至少一个部分的方法的控制数据。

控制数据优选地为每个轨迹线指定一个或多个区段序列，并且每个区段序列具有多个轨迹区段，所述激光被沿着所述轨迹区段引导，以便将纹理图案施加于工件表面的至少一个部分，并且其中区段序列的轨迹区段包括一个或多个激光轨迹区段，激光在接通状态下以大致恒定的加工设定点速度下在所述激光轨迹区段上行进。

该方法优选地包括：提供指定待施加于工件表面的至少一个部分的纹理图案的图像的图像数据，以及指定对应于工件表面的至少一个的表面形式的三维几何的模型数据；并且基于图像数据和模型数据生成轨迹区段数据，轨迹区段数据各自根据所述纹理图案的每一个为在所述工件表面的部分上运行的多个轨迹线指定沿着相应轨迹线的多个连续的激光轨迹区段。

优选地，基于图像数据和模型数据来创建轨迹区段数据，条件是，对于每个轨迹线，布置成相对于彼此大致共线的相邻激光轨迹区段的数量是增加的，并且特别是最大化的，优选地，使得在控制数据的生成中，大致共线并且能够被集成到共同的区段序列中的轨迹线的相邻激光轨迹区段的数量是增加的，特别是最大化的。

综上，为了提供用于加工工件以便通过激光施加图案的方法提出了多个方面和优选配置。通过该方法，在加工工件期间，特别是施加图案期间的加工时间能够大大减少，同时能够保持所生成的图案的质量。

为了能够尽可能佳地利用这些提出的方法，特别有利的是，用于机床的激光装置或具有这种激光装置的机床用于根据上述方法的多个方面加工工件，所述激光装置具有脉冲频率非常高的激光。这具有以下优点：在平均较长的加工区段(特别是“没有朝圣步骤”)上行进时，能够使用更高的可实现的加工速度，而不会由于过低的最大可实现的脉冲频率，而不利地影响接通的激光行进的激光轨迹区段的线路质量。

为此，可以优选地应用100kHz至1MHz范围内的脉冲频率，使得更高加工设定点速度的速度优势实际上也能够更大程度地传递到工件表面，这是由于布置成共线的加工区段(激光轨迹区段)以及由此优化的多个区段序列(每个区段系列平均更长)，每个区段系列能够以更高的加工设定点速度在许多激光轨迹区段上被行进而“没有朝圣步骤”。这允许甚至进一步或更显着地减少加工时间。

作为示例，优选地实现大于或等于50％的激光脉冲重叠，优选地实现大于或等于75％的激光脉冲重叠，以便保证高加工质量。为此，例如在工件表面上加工过程中激光的预定直径(宽度)的情况下，优选地，选择脉冲频率和最大加工速度(也就是激光在激光轨迹区段上或间断的行进区段上行进的最大速度)使得选择最大加工速度与激光脉冲频率的比率小于或等于激光直径(宽度)的一半，以便例如至少实现大于或等于50％的激光脉冲重叠，或者小于或等于激光直径(宽度)的3/4，以便例如实现至少大于或等于75％的激光脉冲重叠。如果在这种情况下脉冲频率增加，则可以由此同时增加最大加工速度，因为该比率是决定了的。

可能优选地已经包括具有非常高的脉冲频率的激光的机床的另一个特别有利的配置包括将该机床的激光装置(包括激光)扩展为具有附加的散度改变装置。这种散度改变装置例如从DE 10 2012 111 098 B4已知。

激光扫描***通常具有需要在X，Y平面中(也就是说在大致垂直于激光入射方向或激光束方向的平面中)非常快速地(在5m/s至10m/s或甚至更多的范围内)设定的轴，使得能够通过大致垂直于激光入射方向的激光扫描***以快速激光设定速度非常快速地加工平坦表面。

然而，现在要加工3D空间中的任意形式的表面而不是平坦表面，因此***必须再次以较低的速度进行控制，因为对于Z方向的设置(也就是说在激光入射方向上)，通常只有一个可机械驱动的轴可用，使得在3D空间中不能以最佳方式实现高加工速度。此时，可以采用发散改变装置的有利特性，其允许在Z方向上显着更高的设定速度，使得在包含所有三个线性平移自由度X，Y以及Z的3D空间中，可以实现，特别是沿着位于任意形式的表面上的3D空间中的轨迹线的相当高的加工速度。

发散改变装置可以例如设定激光束的发散角，以使其可变，使得激光束的焦点能够以快速可变的焦距聚焦在待加工工件上。由于工件表面的结构，激光源和工件之间可能存在不同的距离，因此可能需要在非常短的时间内聚焦激光束，以便获得从激光束递到工件的有效和精确的传递。

其光学有源元件优选地远心布置的发散改变装置在这种情况下可以具有反射***(例如抛物面反射器)或远心衍射***(例如透镜***)。光束偏转装置(例如旋转镜)将发散改变装置内的激光束偏转到相应的光学有源元件上，因此能够影响激光束的走向及其聚束/聚焦。

通过具有非常高的脉冲频率的激光和发散改变装置，机床得到有利发展，由于多个加工区段被布置成尽可能共线，因此同样可以在三维空间中传递速度优势到工件表面(例如具有3D任意形式的表面)，使得工件表面的加工能够进一步优化，从而能够实现更加显着减少的加工时间。如果这与允许相对高的脉冲频率，特别优选地大于或等于100kHz，特别优选地大于或等于400kHz，或甚至更优选地大于或等于800kHz至高达1MHz以上的激光组合，则这是特别有利的。

此外，提出了一种用于数控机床的控制装置，所述数控机床包括激光装置，所述激光装用于通过所述激光装置的激光加工至少一个工件表面，以将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分上。

控制装置优选地构造成在机床上执行如前述权利要求之一所述的方法。

控制装置优选地被配置成基于在前述权利要求之一所述的方法中生成的控制数据来控制机床，其中控制数据为每个轨迹线和每个区段指定一个或多个区段序列，并且每个区段序列具有多个轨迹区段，所述激光被沿着所述多个轨迹区段引导，以便将纹理图案施加到所述工件表面的至少一个部分，并且其中一个区段序列的多个轨迹区段包括一个或多个激光轨迹区段，所述激光在接通状态以大致恒定的加工设定点速度在所述激光轨迹区段上行进。

控制装置优选地基于所提供的模型数据来配置，所述模型数据指定对应于工件表面的至少一个部分的表面形式的三维几何形状，并且提供指定施加到工件表面的至少一个部分的纹理图案的图像的图像数据，以便生成激光轨迹区段数据，其中，轨迹区段数据各自根据所述纹理图案为在所述工件表面的部分上运行的多个轨迹线指定沿着相应轨迹线的多个连续激光轨迹区段。其中所述轨迹区段数据基于图像数据和模型数据被创建，条件是对于每个轨迹线，被布置为相对于彼此大致共线的相邻激光轨迹区段的数量是增加的，并且特别是最大化的。

优选地，控制装置被配置为基于所生成或提供的激光轨迹区段数据来生成控制数据。

优选地生成控制数据，使得具有至少两个激光轨迹区段的每个区段序列在两个彼此基本上共线地对齐的相邻的激光轨迹区段之间具有行进区段，所述激光在关闭状态下以大致恒定的加工设定点速度在所述行进区段上行进。

此外提出一种具有上述控制装置的机床；和/或具有能够通过机床的控制装置(例如通过上述控制装置)以受控的方式在三个方向上在工件表面上被引导的激光的激光装置，特别是为了通过激光装置的激光将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分上。

优选地，激光能够在大于或等于2m/s，特别是大于或等于4m/s的加工速度下沿相对于激光的激光束方向大致垂直的方向移动，特别优选大于或等于10m/s。

激光装置优选地具有散度改变装置，以便在大致沿激光的激光束方向对准的方向上控制激光。

激光优选能够以大于或等于4m/s，特别优选大于或等于10m/s的加工速度沿激光的激光束方向移动。

优选地，激光能够以最大加工速度在激光的激光束方向上移动，所述最大加工速度大致等于或大于所述激光在相对于激光的激光束的方向大致垂直的方向上的最大加工速度。

激光装置的激光优选地配置成在大于或等于200kHz，特别是大于或等于400kHz，特别优选大于或等于800kHz的脉冲频率下操作。

此外提出的是包含计算机程序的计算机设备或计算机程序产品，该计算机程序具有指令，当在计算机上执行时，所述指令配置计算机以便执行包含上述方面的步骤的方法，特别是生成轨迹区段数据和/或生成控制数据的方法。

在以下描述和解释中描述了其进一步的方面和优点，以及上述方面和特征的优点和具体配置的可能性，但是应该理解，这些描述和解释决不是对附图的限制。

附图说明

图1A以示例的方式示意性地示出了具有相应的多个激光轨迹区段的多个加工序列的区段，用于说明“朝圣步骤”的问题，

图1B作为示例示出了具有两个相邻的共线的激光轨迹区段的加工序列，

图2A作为示例示出了根据本发明的方法的一个示例性实施例的流程图，

图2B作为示例示出了根据一个示例性配置的轨迹区段数据的生成，

图3作为示例示出了基于像素图像的图像数据的各个像素之间的连接线的轮廓，

图4作为示例示出了子像素内插，以便基于像素图像的图像数据确定多个激光轨迹区段的定位，

图5A作为示例示出了根据三维工件的3D多边形模型数据从图像数据的2D空间映射到表面上的轨迹线，

图5B作为示例示出了通过根据多边形模型数据投影到表面上而产生的相对于表面的横截面的投影轨迹线轮廓，

图6A作为示例示出了具有低空间分辨率且没有内插的多个激光轨迹区段的方向矢量的角度方向，

图6B作为示例示出了具有高空间分辨率和内插的多个激光轨迹区段的方向矢量的角度方向，

图7作为示例示出了多个激光轨迹区段的坐标的坐标修改，以便增加轨迹区段数据的多个激光轨迹区段的共线性，

图8示出了在投影之后，在平滑棱角之后以及在激光入射方向Z的方向上平滑轨迹线的曲线之后的投影轨迹线的轮廓，以及

图9作为示例示出了多个平行运行的轨迹线，其具有根据图像数据的纹理图案确定的相应的多个激光轨迹区段。

具体实施方式

下面参考附图详细描述本发明的示例或示例性实施例。需要强调的是，本发明决不限于或限制于下面描述的示例性实施例及其实施例特征，而是还包括示例性实施例的修改，特别是包括那些包含在独立权利要求的保护范围内的通过修改所描述的示例的特征的修改。还要指出的是，所有在说明书中出现的相应附图的附图标记并没有出现在每个附图中。在这种情况下，参考前面的附图说明。

图1A作为示例示出了具有多个加工区段12的加工序列10，基于所述加工区段，激光(例如脉冲激光，例如可实现的脉冲频率大于或等于100kHz，特别是可实现的脉冲频率大于或等于500kHz或大于或等于1MHz的情况下)用于加工工件的表面。

当应用喷码方法时并且在加工彼此过度靠近的区段12(激光轨迹区段)的情况下，起始区段11(起始行进区段)和制动区段13(结束行进结束区段)重叠。由于所述喷码方法，激光之后将制动区段13行进到结束，复位，然后再次从起始区段11开始，如图1A的底部所示。

在非常精细的纹理并且相应地短的加工段12彼此非常靠近的情况下，所得到的激光“朝圣步骤”可能导致加工时间的极大增加。

为了避免这种情况，生成轨迹区段数据使得连续的多个激光轨迹区段12被指定为大致共线，使得它们被集成到共同的加工序列10(区段序列)中。

图1B作为示例示出了具有共同的轨迹线的两个相邻共线的激光轨迹区段12的加工序列10。多个激光轨迹区段分别具有点B和点D的起始坐标以及点C和点E的终点坐标，它们大致上共线在一直线上。在这种情况下，角度偏差应优选小于3°，特别优选小于1.5°。

在点A和点B之间布置起始行进区段11(起始区段)，激光以一加速度在关闭状态下在该起始行进区段11上行进，使得最迟在点B处达到加工设定点速度，并且激光在点B处被接通，使得激光在点B和点C之间以大致恒定的加工速度在第一激光轨迹区段12上行进，并且激光在点C处被关闭。

行进区段14布置在点C和点D之间，在激光关闭时，所述激光以大致恒定的加工速度在所述行进区段14上“不间断地”(即基本上没有制动或加速地)行进，并且激光在点D处接通，使得激光在点D和点E之间以大致恒定的加工速度在第二激光轨迹区段12上行进，并且激光在点E处被关闭。

然后，在激光关闭时激光可以在点E和点F之间的结束行进区段13(制动区段)再次制动。因此，与在每种情况下在加工区段序列中仅有一个激光轨迹区段被加工的喷码方法不同，现在两个或更多个激光轨迹区段12能够被集成到共同的区段序列中，并且在没有间断的制动和重新加速的情况下行进，使得可以显着减少加工时间。

在这种情况下的目的是在生成指定这些坐标的轨迹区段数据期间将多个激光轨迹区段的坐标布置成尽可能共线，或者增加大致共线的多个激光轨迹区段的数量，使得在基于轨迹区段数据生成指定所有区段序列的控制数据之前，提供尽可能多的具有多个激光轨迹区段的区段系列或集成到区段序列中的尽可能多的激光轨迹区段。

首先，作为示例，提供基于光栅图形或像素图像的2D图像数据和3D模型数据，其一方面包含关于待加工工件的表面形式的规范，并且另一方面包含待通过激光施加的纹理的规范。优选地，图像数据，尤其是与待施加的纹理有关的数据可以由位图文件或另一种类型的光栅图形提供。模型数据的相应工件的几何形状信息可以例如通过OBJ文件或在后续步骤中使用的其他3D模型数据格式来提供。

在提供图像数据和模型数据之后，可以数字地准备图像数据和模型数据，并且可以基于图像数据的纹理和模型数据的表面形式来确定轨迹区段或激光轨迹区段，激光必须在接通状态下行进通过所述激光轨迹区段，以便将纹理施加于工件表面。目的是准备在光栅图形中捕获的像素，激光沿着所述像素加工工件的表面，使得轨迹线的尽可能多的激光轨迹区段被布置成大致共线。

为此，可以使用各种各样的数值方法。一个例子是弯曲路径的数学平滑。在这种情况下，曲线旨在被转换成具有较低曲率的曲线，其中，同时，应该具有与原始曲线尽可能小的偏差。具体地，低阶近似多项式可被证明对此非常有利。

另一种可能性是内插光栅图形(例如通过子像素内插)。在这种情况下，可以从光栅图形“移除”各个像素，特别是与彼此靠近排列的周围像素具有相对大的偏差的那些像素，由此能够减少在大致共线的像素之间的连接线的生成中可能发生的方向的变化。在此之后，然后可以再次应用平滑方法等以进一步优化光栅图形。

在下一步骤中，将像素图像或工件表面划分为由激光依次加工的多个加工表面部分。在这种情况下，相应表面部分的加工取决于相应的目标几何形状，所述目标几何形状由关于工件的几何形状信息和待施加的纹理形成。

取决于工件的几何形状特性，所得到的多个表面部分可以相对较大，具有几毫米的边缘长度，或者也可以相对非常小，具有在较低μm范围内的边缘长度。

在接下来的步骤中，通过限定多个线性加工序列10来使每个加工表面部分阴影化，激光沿着所述线性加工序列10由扫描***引导。在这种情况***影化意味着在该部分上铺设多个彼此平行延伸的轨迹线，并根据所述模型数据投影到3D表面上，其中另外确定与图像数据的纹理图案的重叠，以确定位于多个激光轨迹线上的多个激光轨迹区段。

每个线性加工序列随后包括光栅图形/像素图像的一组像素，并且可以大致划分为起始区段11(起始行进区段)和结束区段13(结束行进区段)，其中激光在关闭状态下被加速(起始区段11)或制动(结束区段13)，并进入一个或多个加工区段12(激光轨迹区段)，激光在接通状态下例如以恒定速度在加工区段12中移动，其中相应的行进区段14布置在加工序列(区段序列)的加工区段/激光轨迹区段12之间。

由于来自预先执行的图像数据处理或随后的数据修改的多个像素或多个激光轨迹区段，所述多个像素或多个激光轨迹区段以大致共线的形式存在。特别有利地，这些像素或激光轨迹是能够被映射到线性加工序列上，使得能够形成多个相对长的加工序列(区段序列)，其中一些具有多个加工区段(激光轨迹区段)。

基于所确定的激光轨迹区段或输出在轨迹区段数据中的这些确定的激光轨迹区段的坐标，生成指定所有加工序列(区段序列)的控制数据。

在下一步骤中，然后可将指定加工序列的控制数据输出到扫描***，基于所述控制数据，激光在工件表面上被引导。

由于每个加工序列在开始时具有起始区段而在结束时具有结束区段，但是在其间的多个激光轨迹区段和间隔的行进区段上没有间断地行进，因此对于每个加工表面部分，可以总体上部分显着地减小激光的加速和制动过程的数量。这又导致加工时间的显着减少，这对于大表面的应用，例如用于汽车工业的仪表板，尤其具有相当大的影响。

图2A示出了根据本发明的方法的一个示例性实施例的流程图。图2B作为示例示出了根据一个示例性配置的轨迹区段数据的生成。

图2A作为示例示出了用于特别是在数控机床上通过激光加工至少一个工件表面以将纹理图案施加到所述工件表面的至少一个部分上的方法。

在这种情况下，工件可能已经基于设定点几何形状(如3D模型数据中可能指定的那样)，例如通过铣削加工，直到设定点几何形状被刻出。然后可以在机床上使用激光装置或激光扫描***，以通过激光，例如通过激光纹理化，在工件表面上刻出预定的纹理图案。

该方法包括步骤S1，提供指定要施加到工件表面的至少一个部分的纹理图案的图像的图像数据；以及S2，提供指定对应于所述工件表面的至少一个部分的表面形式的三维几何形状的模型数据。

在步骤S3中，基于所述图像数据和所述模型数据生成轨迹区段数据，其中所述轨迹区段数据各自根据纹理图案为在所述工件表面的部分上延伸的多个轨迹线SP指定沿着相应轨迹线SP的多个连续的激光轨迹区段(12)。

在步骤S4中，基于所生成的轨迹区段数据生成控制数据，其中控制数据为每个轨迹线指定一个或多个区段序列10，并且每个区段序列10具有多个轨迹区段，激光沿着所述轨迹区段被引导，以将所述纹理图案施加于所述工件表面的至少一个部分，并且其中区段序列10的多个轨迹区段包括一个或多个激光轨迹区段12，激光在接通状态下以大致恒定的加工设定速度在所述激光轨迹区段12上行进。

在步骤S5中，将所生成的控制数据输出到激光装置或其控制装置，所述激光装置或其控制装置基于控制数据控制(S6)激光，以将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分。

特别地，在步骤S3中基于图像数据和模型数据创建轨迹区段数据，条件是，对于每个轨迹线，被布置成相对于彼此大致共线的相邻激光轨迹区段的数量是增加的，并且特别是被最大化的。

此外，特别地，生成控制数据，使得具有至少两个激光轨迹区段12的每个区段序列10在彼此大致共线地排列的两个相邻的激光轨迹区段12之间都具有行进区段14，所述激光在关闭状态下以大致恒定的加工设定点速度在所述行进区段上行进。

此外，特别地，生成控制数据，使得每个区段序列10包括起始行进区段11以及结束行进区段13，激光在关闭状态下在所述起始行进区段11上行进以加速到加工设定点速度，激光在关闭状态下在所述结束行进区段13上行进以从加工设定点速度制动。

图2B作为示例示出了用于生成轨迹区段数据的方法的一个示例性实施例的流程图，所述轨迹区段数据用于生成用于特别是在数控机床上通过激光加工至少一个工件表面以将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分的方法的控制数据。

在提供图像数据和模型数据(S1，S2)之后，根据图2B的方法对应于图2A中的步骤S3的示例性实施例。

作为示例，假设所述模型数据还指定所述图像数据的第一坐标系的二维坐标到模型数据的表面形式上的第二坐标系的三维坐标的坐标映射。其中，举例来说，模型数据的三维坐标系中的第一坐标轴Z大致平行于加工过程中的激光入射方向取向，并且所述模型数据的三维坐标系的另外两个坐标轴X和Y的平面大致垂直于加工过程中的所述激光入射方向排列。

作为示例，还假设所述图像数据指定纹理图案的像素图像，其中像素图像的每个像素被分配一像素值，所述像素值在纹理图案的对应位置处指定待施加到工件表面的纹理图案的预定深度，其中基于像素图像的像素值针对纹理图案的不同深度水平生成单独的轨迹区段数据，从而基于在相应的轨迹区段数据的基础上生成的控制数据，在连续的加工过程中，将纹理图案刻至不同的深度水平。

举例来说，因此优选地为工件表面的一个部分确定多个轨迹区段数据集，其中针对纹理图案的特定深度确定每个轨迹区段数据集，并且激光随后基于相应对应的轨迹区段数据集沿着逐层不同的连续的深度水平行进。

在这种情况下，可以相对于相同的工件表面部分行进不同的深度水平，或者根据特定的对应的控制数据在每种情况下沿着本身行进的部分的布置可以针对不同的深度水平移动，这样，不同的部分边界导致不同的深度水平。最后，可以逐个部分和/或逐个深度水平地连续地行进工件表面。然而，总的来说，作为示例，优选在每种情况下针对相应的部分和相应的深度水平生成相应的单独的相关的轨迹区段数据集。

该方法包括步骤S11：对应于所述工件表面的至少一个部分，针对一个部分(并且优选地针对每个深度级别)，用多个平行延伸的轨迹线SP使纹理图案的图像的部分阴影化。

在这种情况下，优选地，多个轨迹线SP是在纹理图案的图像的相应部分上彼此平行地延伸的直线，并且在其中铺设在例如在像素图像(光栅图形)中指定的纹理图案上。

作为示例，该方法还包括确定多个轨迹线区段的步骤S12，在所述多个轨迹线区段处，轨迹线与纹理图案的图像的对应部分中的纹理图案重叠(或者在所述多个轨迹线区段处，所述轨迹线与具有与所述纹理图案的图像的对应部分中的瞬时深度水平相对应的像素值范围的纹理图案区域重叠)。

这使得可以在纹理图案上方的图像数据的平面中确定能够被投影到工件的表面上的进入3D坐标空间中的多个激光轨迹区段12。

为此，作为示例，基于所述纹理图案的像素图像和轨迹线的区域来读取图像数据的坐标系中的各个二维坐标，其中在轨迹线的区域处，轨迹线与在纹理图案的图像的对应部分中的纹理图案重叠，或者在轨迹线的区域处，轨迹线与具有与纹理图案的图像的对应部分中的瞬时深度水平相对应的像素值范围的纹理图案区域重叠。

优选地，在步骤S12中，在确定轨迹线的点的坐标值和/或像素值时执行(可选的)子像素内插(例如参见图4)。优选地，在确定轨迹线与纹理图案的像素图像的对应部分中的纹理图案重叠(或者轨迹线与具有与纹理图案的图像的对应部分中的瞬时深度水平相对应的像素值范围的纹理图案区域重叠)的轨迹线区段中，执行子像素内插，其中在相对于对应轨迹线的方向横向或垂直的横向方向上执行像素值和/或坐标内插。

作为示例，假设图像数据指定纹理图案的像素图像，像素图像的像素宽度大于或等于工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的10％，特别是大于或等于工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的25％。举例来说，像素宽度的值可以在10μm至50μm的范围内，特别优选地在大约15μm至30μm的范围内。

这样的子像素内插使得可以避免结合图3描述的缺点，而不必提供具有不希望的大量数据的更准确的图像分辨率，首先实现所需的图像质量，但是能够在大的区域额外地增加或保证后来确定的轨迹线的多个激光轨迹区段12的共线性。

作为示例，该方法还包括步骤S13：基于模型数据的坐标映射，通过将每个确定的轨迹线区段的二维坐标从所述图像数据的第一2D坐标系映射到所述模型数据的表面形式上的三维坐标，将确定的轨迹线区段投影到对应于工件表面的至少一个部分的表面形式的三维几何形状上，使得在第二坐标系中为第一坐标系中的每个轨迹线区段确定相应激光轨迹区段12的三维坐标。

这种坐标映射可以基于指定映射规则的附加坐标映射数据，或者基于包含在模型数据中的表面形式上的二维表面坐标(例如3D空间的表面上的UV坐标，其将位于表面上的具有相应的二维表面坐标的点映射到3D空间中的三维坐标)进行。

作为示例，结合图5A和图5B示出了轨迹线SP的这种投影。举例来说，在模型数据中指定的三维几何形状具有多个多边形表面(三角形和/或n边形，其中n>3)，特别地，由于相邻多边形表面之间彼此倾斜的一个或多个过渡，在轨迹区段数据的生成中执行的、将直线轨迹线投影到在所述模型数据中指定的三维几何形状导致将直线轨迹线映射到具有多个棱角的轨迹线上(例如参见图5B)。

在步骤S14中，优选地，在模型数据的3D坐标空间中，对投影的多个轨迹线、或者具有多个轨迹线区段的多个轨迹线部分、或者多个轨迹线区段的轮廓执行(可选的)数值平滑(例如参见据图5和/或图8的示例性构造)。

在这种情况下，优选地，对通过将直线轨迹线投影到模型数据中指定的三维几何形状而在轨迹区段数据的生成中确定的轨迹线(或轨迹线的部分或区段)执行数值平滑。然后，优选地，基于数值平滑的轨迹线确定位于对应的轨迹线上的多个激光轨迹区段12的坐标。

在这种情况下，优选地，在三维空间中执行平滑过程，在所述平滑过程中平滑相应轨迹线的棱角，使得平滑的轨迹线在先前存在的棱角的位置处具有圆形轮廓(例如参见图5B中的虚线曲线或图8中的中间曲线)。

在这种情况下，附加地或替代地，在激光入射方向上的平滑过程优选地在三维空间中执行，其中在所述平滑过程中，通过(上面的第一个)平滑过程平滑的投影轨迹线或轨迹线在平行于激光入射方向排列的方向上被平滑，使得进一步或更大程度平滑的轨迹线相对于未平滑的轨迹线在垂直于激光入射方向排列的平面上更平坦地延伸(例如参见图8中的底部的曲线)。

所述方法还包括作为示例的步骤S15：基于投影的和平滑的轨迹线区段确定激光轨迹区段坐标。这大致对应于在步骤S12中确定的并且在投影(并且可选地在子像素内插和/或平滑之后)到3D空间之后的轨迹线与纹理图案重叠的区域的投影坐标。在这种情况下，可以确定激光在接通状态下必须行进的多个激光轨迹区段12的坐标。

该示例性方法可选地包括另一个步骤S16：修改所确定的多个激光轨迹区段的确定的坐标。一方面，可以使用诸如子像素内插和/或平滑方法的数值方法来实现多个激光轨迹区段的共线性的增加或者大致共线的多个激光轨迹区段的数量的增加。但是再次修改确定的多个激光轨迹区段在3D坐标空间中的坐标以增加它们的共线性或大致共线的多个激光轨迹区段的数量，可以进一步增加或最大化多个激光轨迹区段的共线性或大致共线的多个激光轨迹区段的数量(例如参见图7)。

在这种情况下，优选地，通过相对于多个激光轨迹区段或相应轨迹线的方向在大致径向上修改多个激光轨迹区段的三维坐标来增加对应轨迹线的相邻激光轨迹区段的共线性。在这种情况下，“径向”被理解为表示在相应的坐标点处大致径向地(也就是说大致垂直地)远离或朝向轨迹线、对应的激光轨迹区段或延伸穿过多个激光轨迹区段的内插直线延伸的方向。在最简单的情况下，这可以基于在大致直线(例如延伸穿过轨迹线的几个或所有激光轨迹区段的内插直线)上的投影来执行。

优选地，通过相对于多个激光轨迹区段或相应轨迹线的方向在大致径向上使所述多个激光轨迹区段的一个或多个点的坐标偏移来执行在大致径向上的激光轨迹区段的三维坐标的修改。其中，在对多个激光轨迹区段的三维坐标修改坐标以增加轨迹线的相邻激光轨迹区段的共线性的步骤中，执行大致径向的坐标偏移直到最大坐标偏移极限值。

优选地，用于在第一坐标轴Z的方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值大于用于在位于其它两个坐标轴X和Y的平面中的方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值，特别是因为在这种情况下，能够利用激光焦点位置的公差范围(也参见关于图8的说明)。

优选地，相邻轨迹线之间的距离大致小于或等于工件表面上的激光在其加工过程中的宽度(直径)，特别是小于或等于工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的一半(直到小于或等于激光直径的30％，例如大约激光直径的20％，并且优选大于或等于激光直径的10％)，其中坐标偏移极限值，特别是位于另外两个坐标轴(X，Y)的平面内的方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值，小于或等于工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的5％，特别地，小于或者等于工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的1％。

优选地，在第一坐标轴(Z)方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值大于或等于工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的10％，特别地，大于或等于35％；和/或第一坐标轴(Z)方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值大于或等于激光焦点位置的公差宽度的50％，特别地，大于或等于激光焦点位置的公差宽度的75％。其中，激光焦点位置的公差宽度小于或等于1mm，特别地，小于或等于500μm或小于或等于100μm。

在这种情况下，多个激光轨迹区段的三维坐标的修改可以在大致垂直于激光入射方向的平面中的大致径向上执行和/或大致平行于激光入射方向上执行。

在步骤S17中，将确定的(并且可能修改的)对应部分的所确定的多个激光轨迹区段的坐标在轨迹区段数据的生成中存储于相应的轨迹区段数据集中，然后将其用作生成控制数据的基础(基于激光轨迹区段产生区段序列)(例如参见上面的步骤S4)。

另外，在上述示例中，在所述方法的数值计算中，在轨迹区段数据的生成中，图像数据和/或模型数据的坐标，特别是包括坐标映射所基于的二维坐标和/或三维坐标的坐标，可以以对应于工件表面上的激光宽度、相邻轨迹线之间的距离、模型数据的多边形尺寸、或图像数据的像素宽度的至少1/1000的分辨率精度的空间分辨率，特别优选至少为1/10000的精度来读取；和/或在该方法的数值计算中，在轨迹区段数据的生成中，图像数据和/或模型数据的坐标，特别是包括坐标映射所基于的二维坐标和/或三维坐标的坐标，可以以具有至少10nm的分辨率精度的空间分辨率，特别是大致1nm或小于1nm的分辨率精度来读取。

在上述示例性实施例中，例如假设平行延伸的直线轨迹线已被布置在纹理图案的像素图像的图像数据的2D坐标空间中，并且早在确定与来自图像数据的2D坐标空间的纹理图案的重叠时，或者早在投影对应于纹理图案并且已经在图像数据的2D空间中确定的多个轨迹线区段时被投影到3D模型数据的表面形式上或者同时被投影到3D模型数据的表面形式上。

还可以在预定平面中将平行延伸的直线轨迹线布置在图像数据的3D坐标空间中，该预定平面可以是例如能够大致垂直于激光入射方向排列的平面(例如图8中的X-Y平面)。然后可以在一个方向上(例如垂直于平面)将所有轨迹线投影到3D模型数据的表面形式上。此外，然后可以针对3D模型数据的表面形式上的每个投影的轨迹线读取二维表面坐标(例如UV坐标)，然后可以从图像数据或像素图像读取其表面坐标像素值或内插像素值。接着可以基于读取的像素值或内插的像素值，在投影的轨迹线上读取相应的激光轨迹区段或激光轨迹区段坐标。

作为示例，图3示出了在没有子像素内插且没有平滑的情况下，基于像素图像的图像数据的各个像素之间的连接线的轮廓。作为示例，这示出了在像素之间基本上彼此平行地延伸的三条连接线，激光在接通状态下沿着连接线行进。但是，在右侧的连接线中可以看到最后的线轮廓发生了变化。

这种线轮廓的原因可能是相对非常短的连接线的部分，其由像素相对于对应连接线的相对于先前共线像素的轻微横向偏差引起。

这种横向偏移本身构成了一个可忽略的小问题，例如加工质量。然而，随后的加工序列10的生成中的偏移可能导致这样的情况：输出软件在生成控制数据时过大地对连接线的方向变化进行分类，从而中断在此时生成包含多个加工区段12的加工序列的过程，以便然后开始生成另一个加工序列10。

其结果是产生了不必要的大量额外的加工序列10，这同样导致工件表面的加工时间不必要地增加。

因此，如图4所示，如果待施加的纹理的图像数据或光栅图形已经例如通过内插方法(例如子像素内插)准备好是有利的。

作为示例，图4示出了子像素内插，以便基于像素图像的图像数据确定多个激光轨迹区段的定位。

在第一步骤中，在光栅图形或像素图像上铺设轨迹线SP或阴影线，激光旨在基于轨迹线SP或阴影线的轮廓从光栅图形获得信息。结果，能够确定要布置在相应轨迹线上的多个激光轨迹区段，特别是通过确定相应轨迹线与图像数据的纹理或与图像数据的纹理的具体像素值范围(如果还要考虑深度信息)的重叠区域。

轨迹线SP(如在该示例中)例如横向地在光栅图形的多个像素上延伸，其可以另外包含用于随后激光加工(参见阴影像素)的取决于其灰度(或取决于像素值)的深度信息。

借助于光栅图形(像素图像)的分辨率(像素宽度)，当确定轨迹线与图像数据中指定的纹理的重叠区域的坐标时，可能发生像素误差，其中可能发生像素宽度的数量级的误差。虽然这对图像质量几乎没有任何影响，因此这种数量级的误差在这里可以忽略不计，但是这可能导致确定非常短的激光轨迹区段，即使它们不超过像素宽度的长度，但是它们可能导致相对大的角度误差，这可能导致在此时必须结束后一区段序列并且必须开始新的区段序列的情况。

然后，原则上可以更准确地指定图像数据的分辨率，但是这导致在大表面的情况下可能达到几千兆字节的不期望的大量数据，而这不是出于图像质量原因所必需的。除此之外，可以优选地(特别是在横向或垂直于相应的轨迹线的横向方向上)执行子像素内插。

像素的颜色填充(在图4B中以阴影线示出)指示像素指定了定义的深度值。然后尝试使用内插以将内插像素值尽可能集中地放置在轨迹线SP或阴影线上。这可能是由于内插方法而导致像素的深度值改变的情况(参见较小的虚线像素)。在这种情况下，轨迹线SP或阴影线仅覆盖整个像素的非常小的部分，使得由于相邻的部分白色像素(没有填充)，灰度变为更浅的色调，甚至因此，深度值也有些不同。

由于除了深度值之外，像素值的二维位置也已经改变的事实，这对于后面的激光加工工件表面不是问题。在这些情况下，整个像素通常具有比激光束小得多的表面积。另外，由于其光束焦散和瑞利长度，激光束在深度方向上具有一定的焦点公差，使得像素的深度值的微小变化和像素值的位置的偏移对激光纹理的结果具有可忽略不计的小影响。

例如在轨迹线SP或阴影线的横向方向上的内插方法可以适合于这种图像数据的准备，但是具有局部限制到轨迹线的特定部分的动作的内插方法也可以是合适的。在内插方法中，所考虑的像素(及其更高分辨率)也可以提供加权，使得例如更靠近轨迹线的像素接收比所考虑的其他像素之一更高的加权。任一内插方法也可以与其他内插方法一起连续地或交替地应用多次。

然后，如果通过子像素内插准备光栅图形的图像数据，则阴影线(这里以线为示例)可被铺设在3D模型的表面上，如图5中的顶部图示所示。

作为示例，图5A示出了根据三维工件的3D多边形模型数据从图像数据的2D空间映射到表面上的轨迹线SP。

通过描述表面，特别是在具有多个任意形式的表面的点处，通过n边形，产生三角形或四边形，轨迹线铺设在三角形或四边形上。结果，在2D描绘中的直线在3D空间中的应用中接收“有棱角的”轮廓。

为了能够更好地想象这种情况，在图5A的图示中另外示出了具有在轨迹线上的观察方向的“眼睛”。从这个观察角度，可以感知“有棱角的”的轮廓，如图5B的底部的图示中的示例所示。

在这种情况下，由于相应的低分辨率，这里发生的从多边形到多边形的方向变化可能部分地是如此之大，特别是在非常大的多边形的情况下，以致于极有可能产生加工序列10的过程的中断。

为了能够避免这种情况，可以在第一步骤中增加多边形的空间分辨率。为此，可以通过浮点数而不是整数(x，y，z)值来更精确地指定多边形的位置。在这种情况下，点之后的位置越多，每个多边形的位置指定就越准确。这导致更精确的坐标，其中能够避免舍入误差，从而避免由于舍入误差而产生的角度偏差。这导致工件表面的更精确的轮廓，使得多边形过渡角发生。

为了使根据模型数据的几何形状投影到工件表面上的轨迹线的轮廓圆滑，使得轨迹线的“有棱角的”轮廓通常能够相对于更圆滑的过渡从多边形减小到多边形。优选地，执行轨迹线的轮廓的进一步平滑。因此，精度最初增加以避免舍入误差，但是然后通过平滑存在的有棱角的轮廓再次减小，条件是轨迹线不具有任何更多的有棱角的边缘，使得多个激光轨迹区段处和激光轨迹区段之间的角度偏差能够在平滑的轨迹线上被避免并且能够增加多个激光轨迹区段的共线性。

可以再次应用内插方法和/或数值平滑方法，以平滑存在的轨迹线的任何“有棱角的”轮廓。这旨在在图5B的底部图示中参考圆滑虚线阐明。

通过以子像素内插的方式在2D平面中准备图像数据，以及以数值平滑的方式优化工件表面上的轨迹线轮廓，此时已经可以实现对用于后面加工序列的生成的数据的显着改进。这在图6A和图6B中参考沿着轨迹线在后面的步骤中产生的加工区段的方向矢量示出。

图6A作为示例示出了具有坐标的低空间分辨率且没有内插的多个激光轨迹区段的方向矢量的角度方向。图6B作为示例示出了具有坐标的高空间分辨率和内插的多个激光轨迹区段的方向矢量的角度方向。

图6A示出了在坐标的相对粗糙的空间分辨率(1μm)和没有内插的情况下，各个加工区段的方向矢量如何可能分散。尽管方向矢量的集中，如示例所示，能够在176.5°和177.2°的范围内看到，但是非常大量的方向矢量分散在175°至约178°的范围内。

这导致这样的情况，即试图检测连续的加工区段12并将这些加工区段12并入加工序列10中的软件很早且很频繁地中断，以便再次产生新的加工序列10。结果，获得了包含相应频繁的起始区段和结束区段11、13的非常大量的小加工序列10。这不足以有效加工工件表面。

相比之下，在图6B的图示中能够看到，方向矢量如何仅在176.5°至177°的范围内变化，因此方向矢量的分散能够被显着减小。这通过1nm的空间分辨率和内插方法实现(如在该示例中所应用的)。

仍试图检测多个连续(大致共线)的加工区段12(激光轨迹区段)并将这些加工区段12并入加工序列10(区段序列)中的软件随后中断，并因此产生较少的包含平均更高的加工区段12数量的加工序列10。结果，起始区段和结束区段11、13(起始行进区段和结束行进区段)的数量也减少，并且工件表面的加工时间总体上显着减小。

在通过将轨迹线的与图像数据的纹理图案重叠的区域投影到由模型数据指定的工件部分的表面几何形状上(可能包括执行像素图像的像素值的子像素内插和/或平滑投影的轨迹线轮廓)而确多个定激光轨迹区段之后，多个激光轨迹区段的坐标可以作为轨迹区段数据输出。

此外，同样在此时，可以通过分析和修改已经确定的坐标来增加多个轨迹区段的共线性或共线的多个轨迹区段的数量。可以在遵守某些极限值的同时横向移动多个激光轨迹区段的多个像素(特别是起点和终点)，而不会不利地影响图像质量。

作为示例，图7示出了激光轨迹区段的坐标的坐标修改，以便增加轨迹区段数据的多个激光轨迹区段的共线性。

作为示例，图7中的激光轨迹区段12的示例性序列a)具有过大的角度偏差。激光轨迹区段12的坐标(特别是起点和终点)可以在径向上修改(也就是说横向或垂直于相应的激光轨迹区段或内插通过多个激光轨迹区段的曲线或轨迹线)以增加多个激光轨迹区段的共线性，如图7中的激光轨迹区段12的系列b)中的示例所示。

可以用于产生尽可能长的加工序列10的其他效应是激光束在其焦点位置的公差方面的性质，如上所述。

图8示出了投影之后，在平滑棱角之后，以及在激光入射方向Z的方向上平滑轨迹线的曲线之后的投影的轨迹线的轮廓。图8示出了相对于激光入射方向(Z方向)的轨迹线的轮廓。

开始时，轨迹线SP的轮廓仍然有一定程度的“有棱角”(见顶部的图示)，但是这可以通过内插或平滑方法进行平滑，例如上面已经进一步描述的(这方面参见中间的图示)。

如果然后考虑激光焦点位置相对于垂直于激光入射的平面(这里是x、y平面)的公差范围，则可以看出仍有足够的“操纵空间”可用于轨迹线SP的轮廓，在所述“操纵空间”内能够移动轨迹线SP。

在这种情况下的一个很大的优点是，由于激光的光束焦散和瑞利长度，纹理化过程能够容忍激光束纵向上的偏差明显高于横向于激光束方向上可能的偏差。结果，轨迹线SP的轮廓能够在很大程度上有意地变形，以便后面获得尽可能长的加工序列10，而不会在此过程中因此对激光加工的质量产生太大的负面影响。

这可以再次使用已经提到的内插方法或数学平滑方法来实现。

作为示例，图9示出了多个平行延伸的轨迹线SP，其具有根据图像数据的纹理图案确定的多个激光轨迹区段12。通过示例示出，相应轨迹线的这些激光轨迹区段12布置成彼此共线，使得轨迹线的各个激光轨迹区段能够在单个区段序列中行进。因此，能够显着减少加工时间而不损失纹理图案的描绘质量。平行延伸的轨迹线之间的距离大约是表面上激光宽度的75至95％，例如大约25至50μm。

以上参考附图详细描述了本发明的示例或示例性实施例及其优点。

然而，再次强调，本发明决不限于或限制于上述示例性实施例及其实施例特征，而是还包括示例性实施例的修改，特别是包括那些包含在独立权利要求的保护范围的范围内的通过修改所描述的示例的特征或通过组合所描述的示例的各个特征或多个特征的修改。

Claims (31)

1.一种特别是在数控机床上通过激光加工至少一个工件表面以将纹理图案施加到所述工件表面的至少一个部分的方法，包括：

-提供图像数据和模型数据，所述图像数据指定待施加到所述工件表面的所述至少一个部分的所述纹理图案的图像，并且所述模型数据指定与所述工件表面的所述至少一个部分对应的表面形式的三维几何形状；

-基于所述图像数据和所述模型数据生成轨迹区段数据，其中，所述轨迹区段数据各自根据所述纹理图案为在所述工件表面的所述部分上延伸的多个轨迹线(SP)指定沿着相应轨迹线的多个连续的激光轨迹区段(12)；

-基于所生成的轨迹区段数据生成控制数据，其中所述控制数据为每个轨迹线指定一个或多个区段序列(10)，并且每个区段序列(10)具有多个轨迹区段(11，12，13；11，12，14，12，13)，所述激光被沿着所述多个轨迹区段(11，12，13；11，12，14，12，13)引导以将所述纹理图案施加到所述工件表面的所述至少一个部分，并且其中区段序列(10)的所述多个轨迹区段包括一个或多个激光轨迹区段(12)，所述激光在接通状态下以大致恒定的加工设定点速度在所述激光轨迹区段(12)上行进；并且

-将所生成的控制数据输出到激光装置，所述激光装置基于所述控制数据控制激光以将所述纹理图案施加到所述工件表面的所述至少一个部分；

其中，基于所述图像数据和模型数据创建所述轨迹区段数据，条件是，对于每个轨迹线，布置成相对于彼此大致共线的相邻激光轨迹区段(12)的数量是增加的，特别是最大化的，并且

其中，生成所述控制数据，使得具有至少两个激光轨迹区段(12)的每个区段序列(10)在彼此大致共线地对齐的两个相邻的激光轨迹区段(12)之间具有行进区段(14)，所述激光在关闭状态下以所述大致恒定的加工设定点速度在所述行进区段(14)上行进。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

生成轨迹区段数据的步骤还包括，对于每个轨迹线(SP)：通过相对于所述多个激光轨迹区段(12)或所述相应轨迹线(SP)的方向在大致径向上修改所述多个激光轨迹区段(12)的三维坐标来增加对应轨迹线(SP)的相邻激光轨迹区段(12)的共线性。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

通过相对于所述多个激光轨迹区段(12)或所述相应轨迹线(SP)的方向在大致径向上使所述多个激光轨迹区段(12)的一个或多个点的坐标偏移来执行在大致径向上的所述多个激光轨迹区段(12)的三维坐标的修改。

4.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：

在针对多个激光轨迹区段(12)的三维坐标增加轨迹线(SP)的相邻激光轨迹区段(12)的共线性的步骤中，大致径向的坐标偏移被执行直到最大坐标偏移极限值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述模型数据的三维坐标系中的第一坐标轴(Z)大致平行于加工过程中的激光入射方向排列，并且所述模型数据的三维坐标系中的另外两个坐标轴(X，Y)的平面大致垂直于加工过程中的激光入射方向排列，

其中，在第一坐标轴(Z)方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值大于在位于另外两个坐标轴(X，Y)的平面内的方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：

相邻轨迹线(SP)之间的距离大致小于或等于所述工件表面上的激光在其加工过程中的宽度，特别是小于或等于所述工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的一半，

其中所述坐标偏移极限值，特别是在位于另外两个坐标轴(X，Y)的平面内的方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值，小于或等于所述工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的5％，特别是小于或等于所述工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的1％。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：

在第一坐标轴(Z)方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值大于或等于所述工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的10％，特别是大于或等于35％；和/或在第一坐标轴(Z)方向上的坐标偏移的坐标偏移极限值大于或等于激光焦点位置的公差宽度的50％，特别是大于或等于激光焦点位置的公差宽度的75％。

8.根据权利要求2至7之一所述的方法，其特征在于：

所述多个激光轨迹区段(12)的三维坐标的修改是在大致垂直于所述激光入射方向的平面中的大致径向上进行的和/或所述多个激光轨迹区段(12)的三维坐标的修改是在大致平行于所述激光入射方向的大致径向上进行的。

9.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：

所述模型数据还指定所述图像数据的第一坐标系的二维坐标到所述模型数据的所述表面形式上的第二坐标系的三维坐标或到在所述表面形式上延伸的表面坐标(U，V)的第三坐标系的二维坐标的坐标映射，

其中，基于所述图像数据和所述模型数据生成轨迹区段数据包括：

-对应于所述工件表面的所述至少一个部分，用多个平行延伸的轨迹线使部分阴影化，

-对应于所述工件表面的所述至少一个部分，将所述多个轨迹线或所述多个轨迹线的多个区段投影到所述表面形式的所述三维几何形状上，和/或

-确定所述多个轨迹线与所述纹理图案的图像的对应部分中的纹理图案重叠的多个轨迹线区段。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述多个平行延伸的轨迹线被布置在所述图像数据的第一坐标系中，并且确定所述多个轨迹线与所述纹理图案的图像的对应部分中的纹理图案重叠的多个轨迹线区段的步骤是在所述图像数据的第一坐标系中执行的。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：

在投影所述多个轨迹线或所述多个轨迹线的所述多个区段的步骤中，通过基于所述模型数据的坐标映射，将来自所述图像数据的第一坐标系的每个确定的轨迹线区段的二维坐标映射到所述模型数据的所述表面形式上的三维坐标上，使得所确定的轨迹线区段被投影到与所述工件表面的所述至少一个部分对应的表面形式的三维几何形状上，使得对于第一坐标系中的每个轨迹线区段对应的激光轨迹区段的三维坐标在第二坐标系中被确定。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

在所述模型数据的第二坐标系中的所述多个平行延伸的轨迹线被布置在轨迹线平面中，特别地，所述轨迹线平面大致垂直于所述激光入射方向排列，并且

在投影所述多个轨迹线或所述多个轨迹线的多个区段的步骤中，所述模型数据的第二坐标系中的多个轨迹线，特别是在大致垂直于所述轨迹线平面的投影方向上，从所述轨迹线平面投影到对应于所述工件表面的所述至少一个部分的表面形式的三维几何形状上。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：

在确定多个轨迹线与所述纹理图案的图像的对应部分中的纹理图案重叠的多个轨迹线区段的步骤中，通过对投影的轨迹线的坐标的坐标映射，在所述图像数据的坐标空间中的相应坐标处确定指定纹理图案的图像数据的图像值，特别是像素值，并且基于确定的图像值来在所述模型数据的坐标空间中确定所述多个轨迹线区段。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于：

所述图像数据指定所述纹理图案的像素图像，其中所述像素图像的像素宽度大于或等于所述工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的10％，特别是大于或等于在所述工件表面上的激光在其加工过程中的宽度的25％。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：

在确定所述多个轨迹线与所述纹理图案的所述像素图像的对应部分中的纹理图案重叠的多个轨迹线区段期间，或者在确定多个图像值或多个像素值期间，执行子像素内插。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：

在所述子像素内插中执行横向方向上的坐标内插，所述横向方向横向于或垂直于对应的轨迹线的方向。

17.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：

在所述模型数据中指定的三维几何形状具有多个多边形表面，由于相邻多边形表面之间彼此倾斜的一个或多个过渡，特别是在轨迹区段数据的生成中执行的直线轨迹线到所述模型数据中指定的三维几何形状上的投影导致将所述直线轨迹线映射到具有多个棱角的轨迹线上。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：

对通过将直线轨迹线投影到所述模型数据中指定的三维几何形状上而在轨迹区段数据的生成中确定的轨迹线执行数值平滑，并在数值平滑的轨迹线的基础上确定位于对应的轨迹线上的多个激光轨迹区段的坐标。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：

所述数值平滑具有在三维空间中执行的第一平滑过程，其中对应的轨迹线的棱角被平滑，使得平滑的轨迹线在先前存在的棱角的位置处具有圆形轮廓。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：

所述数值平滑具有在所述激光入射方向上执行的第二平滑过程，其中通过所述第一平滑过程平滑的轨迹线在平行于所述激光入射方向排列的方向上被平滑，使得进一步平滑的轨迹线相对于未平滑的轨迹线在垂直于所述激光入射方向排列的平面上更平坦地延伸。

21.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：

所述图像数据指定所述纹理图案的像素图像，所述像素图像的每个像素被分配一像素值，所述像素值在纹理图案的对应位置处指定待施加到工具表面的纹理图案的预定深度，

其中，在所述像素图像的像素值的基础上，针对纹理图案的不同深度水平生成各个轨迹区段数据，从而基于在相应的轨迹区段数据的基础上生成的控制数据，在连续的加工过程中，将所述纹理图案划分至不同的深度水平。

22.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：

在所述方法的数值计算中，在轨迹区段数据的生成中，所述图像数据和/或所述模型数据的坐标，特别是包括坐标映射所基于的二维坐标和/或三维坐标的坐标以对应于所述工件表面上的激光宽度、相邻轨迹线之间的距离、所述模型数据的多边形尺寸、或所述图像数据的像素宽度的至少1/1000的分辨率精度的空间分辨率，特别优选至少1/10000的精度来读取；和/或

在所述方法的数值计算中，在轨迹区段数据的生成中，所述图像数据和/或所述模型数据的坐标，特别是包括坐标映射所基于的二维坐标和/或三维坐标的坐标以至少具有10nm的分辨率精度的空间分辨率，特别是大致小于或等于1nm的分辨率精度来读取。

23.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：

每个区段序列包括一个起始行进区段以及一个结束行进区段，其中所述激光在关闭状态下在所述起始行进区段上行进，以便加速到加工设定点速度，所述激光在关闭状态下在结束行进区段上行进，以便从加工设定点速度制动。

24.一种用于生成轨迹区段数据的方法，所述轨迹区段数据用于生成用于如前述权利要求之一所述的特别是在数控机床上通过激光加工至少一个工件表面以将纹理图案施加到工件表面的至少一个部分的方法的控制数据，

其中所述控制数据为每个轨迹线指定一个或多个区段序列，并且每个区段序列具有多个轨迹区段，所述激光被沿着所述多个轨迹区段引导，以将所述纹理图案施加到所述工件表面的至少一个部分上，并且其中区段序列的多个轨迹区段包括一个或多个激光轨迹区段，所述激光在接通状态下以大致恒定的加工设定点速度在所述激光轨迹区段上行进，所述方法包括：

-提供图像数据和模型数据，所述图像数据指定待施加到所述工件表面的所述至少一个部分的所述纹理图案的图像，并且所述模型数据指定与所述工件的所述至少一个部分对应的表面形式的三维几何形状；并且

-基于所述图像数据和所述模型数据生成轨迹区段数据，其中，所述轨迹区段数据各自根据所述纹理图案为在所述工件表面的所述部分上延伸的多个轨迹线指定沿着相应轨迹线的多个连续的激光轨迹区段；

其中，基于所述图像数据和模型数据创建轨迹区段数据，条件是，对于每个轨迹线，布置成相对于彼此大致共线的相邻激光轨迹区段的数量是增加的，特别是最大化的，使得在所述控制数据的生成中，彼此大致共线地对齐并且能够被集成到共同的区段序列中的轨迹线的相邻激光轨迹区段的数量是增加的，并且特别是最大化的。

25.一种用于数控机床的控制装置，所述数控机床包括激光装置，所述激光装用于通过所述激光装置的激光加工至少一个工件表面以便将纹理图案施加到所述工件表面的至少一个部分上，

其中所述控制装置被配置成：

在所述机床上执行如前述权利要求之一所述的方法；

基于在前述权利要求之一所述的方法中生成的控制数据来控制所述机床，所述控制数据为每个轨迹线指定一个或多个区段序列(10)，并且每个区段序列(10)具有多个轨迹区段(11，12，13；11，12，14，12，13)，所述激光被沿着所述多个轨迹区段(11，12，13；11，12，14，12，13)引导以将所述纹理图案施加到所述工件表面的所述至少一个部分，并且其中一个区段序列(10)的所述多个轨迹区段包括一个或多个激光轨迹区段(12)，所述激光在接通状态下以大致恒定的加工设定点速度在所述激光轨迹区段(12)上行进；

基于所提供的模型数据和所提供的图像数据生成激光轨迹区段数据，所述模型数据指定与所述工件表面的所述至少一个部分对应的表面形式的三维几何形状，并且所述图像数据指定待施加到所述工件表面的所述至少一个部分的所述纹理图案的图像，其中，所述轨迹区段数据各自根据所述纹理图案为在所述工件表面的所述部分上延伸的多个轨迹线指定沿着相应轨迹线的多个连续的激光轨迹区段，其中，轨迹区段数据是基于所述图像数据和模型数据创建的，条件是对于每个轨迹线，布置成相对于彼此大致共线的相邻激光轨迹区段(12)的数量是增加的，并且特别是最大化的；和/或

以便基于生成的或提供的激光轨迹区段数据生成控制数据；

其中，生成所述控制数据，使得具有至少两个激光轨迹区段(12)的每个区段序列(10)在彼此大致共线地对齐的两个相邻的激光轨迹区段(12)之间具有行进区段(14)，所述激光在关闭状态下以所述大致恒定的加工设定点速度在所述行进区段(14)上行进。

26.一种机床，具有：

根据权利要求25所述的控制装置；

具有激光的激光装置，所述激光能够通过所述控制装置在所述工件表面上以受控的方式在三个方向(X，Y，Z)上被引导，以便通所述激光装置的所述激光将纹理图案施加到所述工件表面的至少一个部分上。

27.根据权利要求26所述的机床，其特征在于：

所述激光能够在相对于所述激光的激光束方向大致垂直的方向上以大于或等于2m/s，特别是大于或等于4m/s，特别优选大于或等于10m/s的加工速度移动。

28.根据权利要求26或27所述的机床，其特征在于：

所述激光装置具有发散改变装置，以便控制所述激光在大致沿所述激光的所述激光束方向排列的方向上。

29.根据权利要求28所述的机床，其特征在于：

所述激光能够以大于或等于4m/s，特别优选地大于或等于10m/s的加工速度在所述激光的所述激光束方向上移动。

30.根据权利要求28或29所述的机床，其特征在于：

所述激光能够以最大加工速度在所述激光的所述激光束方向上移动，所述最大加工速度大致等于或大于所述激光在相对于所述激光的所述激光束方向大致垂直的方向上的最大加工速度。

31.根据权利要求26至30中任一项所述的机床，其特征在于：

所述激光装置的激光配置成以大于或等于200kHz，特别是大于或等于400kHz，特别优选大于或等于800kHz的脉冲频率工作。