CN111069787A - 用于加工工件的方法和加工机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助加工射束加工工件(8)的方法，所述方法包括：在加工前：a)使加工头和工件(8)相对彼此沿着预给定的应有运动轨迹(9’)运动，b)在沿着预给定的应有运动轨迹(9’)运动时借助与加工头固定连接的光学探测器求取加工头和工件(8)之间的相对运动，和c)根据求出的相对运动求取校正后的应有运动轨迹(9)，所述方法进一步包括：通过将加工射束定向到工件(8)上的加工头和工件(8)相对彼此沿着校正后的应有运动轨迹(9)的运动来加工工件(8)。本发明也涉及一种对应的、用于加工工件(8)的加工机。本发明也涉及另一种借助加工射束加工工件(8)的方法，以及对应的加工机。

Description

用于加工工件的方法和加工机
技术领域
本发明涉及一种用于借助加工射束加工工件的方法。本发明也涉及一种用于加工工件的加工机、尤其激光加工机，所述加工机包括：用于加工工件的加工头，该加工头构造为用于将加工射束定向到工件上；用于使加工头和工件相对彼此运动的运动装置以及与加工头固定连接的光学探测器。
背景技术
在借助加工射束加工例如板状工件、尤其板材时，尤其在借助激光束进行激光切割时，在切割的工件部分上出现构件公差，该公差可能归因于在激光切割时产生的实际运动轨迹与预给定的应有运动轨迹的偏差。这样的偏差可以由在加工时在加工头和工件之间相对运动时的动态力产生：尤其在高加工速度时可能出现固定有加工头的门架***或者机器人的振动，或出现工件或工件承载件的振动，所述振动导致在沿着切割轮廓进行切割时的过冲。
在DE102006017629A1中说明了一种用于沿着预定的加工轨迹在工件上进行激光加工的方法，在该方法中，感测在工件与激光加工头相对运动时出现的实际位置与应有位置的偏差并且由此确定用于将激光束偏转到应有位置上的校正值，并且将激光束相应地偏转。在此可以在工件和激光加工头之间相对运动时感测到过冲并且在此可以调整激光束的与相对运动相反的偏转。
在DE102006049627A1中说明了用于工具的精细定位的方法和设备，在所述工具中，借助至少一个传感器感测工具和待加工对象之间的相对运动并且通过跟踪工具或对象借助促动器抵消由此计算出的工具或对象的实际运动轨迹与应有运动轨迹的偏差。
在DE102006049627A1中也提出，为了感测相对运动，在加工点的区域中以光辐射照射对象的表面并且重复地借助摄像机感测从在加工点的区域中的对象表面反射的光辐射，以便获得对象的重叠表面区域的在时间上彼此相继的光反射图案。通过比较在时间上彼此相继的反射图案求取横向的相对运动，如这在DE102005022095A1中详细说明的那样。
发明内容
本发明所基于的任务在于，提供一种方法和一种加工机，通过它们可以在沿着应有运动轨迹加工工件时提高轮廓精确性。
该任务根据第一方面通过用于借助加工射束加工工件的方法来解决，所述方法包括：在加工前：a)使加工头和工件相对彼此沿着预给定的应有运动轨迹运动，b)借助与加工头固定连接的探测器求取在沿应有运动轨迹运动时加工头和工件之间的相对运动，和c)根据求出的相对运动求取校正后的运动轨迹，其中，所述方法进一步包括：通过将加工射束定向到工件上的加工头和工件相对彼此沿着校正后的应有运动轨迹的运动来加工工件。
在该方面中提出，在加工工件时由于加工头和工件之间的相对运动而出现的可能归因于轴振动或类似振动的轨迹偏差通过以下方式来校正：在进行加工之前，在加工工件前走过预给定的应有运动轨迹并且在必要时校正出现的偏差。以这种方式，可以省去如同例如在DE102006049627A1中所说明的那样的在加工工件期间借助促动器调节相对运动。在此，典型地也以执行后续加工的相对速度或者说进给速度走过预给定的应有运动轨迹。
所述方法例如可以在平面加工的加工机、例如在2D激光切割机中使用。在这种加工机中，加工头通常二维地(X/Y方向)在工件上方运动并且工件保持位置固定。在这种情况下，加工头和工件相对彼此的运动相应于加工头沿着预给定的应有轨迹相对于静止的工件或者加工机的机器框架的运动。代替借助加工射束进行切割加工，例如可以借助激光束例如进行焊接加工。
在一个变型方案中，相对运动的求取包括：在加工头的区域中以照射辐射照射工件表面，地点分辨地感测在工件表面上在加工头的区域中反射的照射辐射，以便在沿着预给定的应有运动轨迹运动时获得工件的重叠表面区域的在时间上彼此相继的反射图案，以及包括通过比较在时间上彼此相继的反射图案求取相对运动。
通过比较在时间上彼此相继的反射图案求取表面区域的相对运动或者横向移动，例如能够以在DE102006049627A1或DE102005022095A1中所说明的方式、典型地借助相似性函数的计算进行，也参见B.Regaard，亚琛工业大学，2012的论文“GeometriebasierteProzessüberwachung und-reglung beim Laserstrahlschweiβen durch koaxialeBeobachtung des Schmelzbades mit Fremdbeleuchtung(在激光束焊接时通过借助外部照射同轴地观察熔池进行基于几何形状的过程监控和调节)”的67-74页，这些页通过引用而成为本申请的内容。为了求取相对运动或者说横向偏移，借助相似性函数确定重叠表面区域的反射图案的相似性最大的图像局部。因此，在沿着预给定的应有运动轨迹的每个位置处，可以求取(瞬时的)进给速度的方向和量值，在所述位置处，表面区域已经被地点分辨地感测。根据比较在沿着预给定的应有运动轨迹运动时产生的进给速度，可以求取实际运动轨迹与应有运动轨迹的偏差。应有运动轨迹可以相应地被校正，其方式是：将抵消该偏差的相对运动计算入应有运动轨迹中。
本发明的另一方面涉及一种用于借助加工射束加工工件的方法，所述方法包括：在加工前：a)使加工头和工件相对彼此沿着预给定的应有运动轨迹以第一相对运动速度运动，使加工头和工件相对彼此沿着预给定的应有运动轨迹以更大的第二相对速度运动，b)借助与加工头固定连接的探测器求取沿着预给定的应有运动轨迹以第一相对速度的运动与沿着预给定的应有运动轨迹以第二相对速度的运动之间的偏差，和c)根据求出的偏差求取校正后的应有运动轨迹，其中，所述方法进一步包括：通过将加工射束定向到工件上的加工头和工件相对彼此沿着校正后的应有运动轨迹的运动来加工工件。在步骤a)中，沿着预给定的应有运动轨迹的运动顺序是任意的，即可以首先以第一相对速度运动并且时间上随后以第二相对速度运动，或反之亦可。
在本发明的该方面中，如在本发明的第一方面中那样，在加工工件时可能归因于轴振动或类似振动的轮廓偏差通过以下方式被校正：在进行加工之前，在加工工件前走过并且在需要的情况下校正预给定的应有运动轨迹。然而，与上面所说明的第一方面相反地，以不同相对速度走过预给定的应有运动轨迹两次：第一相对运动速度相对较小，使得缓慢地并且以高精确性走过所述预给定的应有运动轨迹。第二相对运动速度基本上相应于在后续加工时的应有相对速度。根据沿着预给定的应有运动轨迹以两个不同的相对速度进行的运动之间的偏差，可以校正预给定的应有运动轨迹，例如通过将抵消该偏差的校正计算入应有运动轨迹中的方式。
在一个变型方案中，偏差的求取包括：在加工头的区域中以照射辐射照射工件表面，地点分辨地感测在工件表面上在加工头的区域中反射的照射辐射，以便在以第一相对速度沿着预给定的应有运动轨迹运动时获得工件的重叠表面区域的第一反射图案并且在以第二相对速度沿着预给定的应有运动轨迹运动时获得工件的重叠表面区域的第二反射图案，以及包括通过比较第一和第二反射图案求取偏差。
根据第一和第二反射图案的比较进行偏差的求取，其中，将在以两种不同相对速度第一次或第二次走过预给定的应有运动轨迹时所获得的反射图案相互比较。在以更小的相对速度运动时已获得的第一反射图案构成参考或者说应有状态，在以更大的相对速度运动时获得的第二反射图案通过横向偏移而与所述第一反射图案有偏差。比较第一和第二反射图案用于求取偏差或横向偏移可以类似于上面所说明的过程，即例如以在DE102006049627A1或DE102005022095A1中所说明的方式，典型地借助相似性函数的计算进行。
在一个变型方案中，穿过加工头的加工光学器件、尤其穿过聚焦光学器件进行照射和地点分辨地感测表面区域。在这种情况下，表面区域的照射通常相对于被定向到工件上的加工射束同轴地或仅略微倾斜地进行。这样的照射已经证明是有利的，因为在这种照射方式下，从表面区域反射的照射辐射在探测器上的图像中产生不规则的反射图案，所述反射图案便于地点分辨地感测到的表面区域的图像之间的比较。例如借助成像光学器件进行对表面区域的同轴观察或感测也已经证明对于执行比较是有利的。在这种情况下，例如是摄像机的探测器典型地相对于加工射束或者加工射束的射束轴线的延长线同轴地布置。
在一个变型方案中，至少再一次执行步骤a)和b)，其中，在之前的步骤c)中求出的校正后的应有运动轨迹构成用于再次执行步骤a)和b)的预给定的应有运动轨迹。尤其对于校正后的应有运动轨迹明显与预给定的应有运动轨迹偏离的情况，可以有意义的是，至少再一次走过该运动轨迹并且在此感测加工头和工件之间的相对运动或者偏差。对于实际运动轨迹和应有运动轨迹之间的偏差或者残余误差仍相对较大的情况，也可以重新执行步骤c)，以便产生另一校正后的应有运动轨迹。该过程，即执行步骤a)、b)以及必要时步骤c)可以多次进行，直至残余误差或者实际-应有偏差足够小。
本发明的另一方面涉及开头所述类型的加工机，所述加工机进一步包括：控制装置，该控制装置构造或编程/配置为用于在加工前将加工头和工件相对彼此沿着预给定的应有运动轨迹运动；分析评估装置，该分析评估装置构造或编程/配置为用于借助光学探测器在沿着应有运动轨迹运动时求取加工头和工件之间的相对运动以及根据求出的相对运动确定校正后的应有运动轨迹，其中，控制装置构造为用于在加工时使加工头和工件相对彼此沿着校正后的应有运动轨迹运动。加工机例如可以是激光焊接机或激光切割机。
在另一实施方式中，光学探测器构造为用于地点分辨地感测在工件表面上在加工头的区域中反射的照射辐射，以便在沿着预给定的应有运动轨迹运动时获得工件的重叠表面区域的在时间上彼此相继的反射图案，并且分析评估装置构造为用于通过比较在时间上彼此相继的反射图案求取相对运动。如上面结合第一方面所说明的那样，可以通过计算相似性函数或通过找出重叠表面区域的反射图案的最大相似性的图像局部求取加工头和工件之间的相应的瞬时相对运动。
本发明的另一方面涉及开头所述类型的加工机，所述加工机进一步包括：控制装置，该控制装置构造或编程/配置为用于在加工前使加工头和工件相对彼此以第一相对速度和以更大的第二相对速度沿着预给定的应有运动轨迹运动；分析评估装置，该分析评估装置构造或编程/配置为用于借助光学探测器求取沿着预给定的应有运动轨迹以第一相对速度运动和以第二相对速度运动之间的偏差以及根据求出的偏差求取校正后的应有运动轨迹，其中，控制装置构造为用于在加工时使加工头和工件相对彼此沿着校正后的应有运动轨迹运动。如上面结合对应的方法所示的那样，以第一相对速度沿着预给定的应有运动轨迹的运动相对缓慢地进行，使得避免出现过冲量
Figure BDA0002238868740000051
典型地，第二相对速度相应于在后续加工工件时的应有运动速度。
在一个实施方式中，光学探测器构造为用于地点分辨地感测在工件表面上在加工头的区域中反射的照射辐射，以便在沿着预给定的应有运动轨迹以第一相对速度运动时获得工件的重叠表面区域的第一反射图案并且在沿着预给定的应有运动轨迹以第二相对速度运动时获得工件的重叠表面区域的第二反射图案；分析评估装置构造为用于通过比较第一和第二反射图案求取偏差。为了求取呈横向偏移或差量形式的偏差，将第一表面区域的相应的第一反射图案和工件的与第一表面区域重叠的第二表面区域的第二反射图案进行比较，所述第二反射图案通常相应于沿着预给定的应有运动轨迹的相同位置。如上面所说明地，能够以这种方式求取校正后的应有运动轨迹并且可以在加工之前已经补偿可能归因于轴振动或类似振动的偏差。
在另一实施方式中，加工机包括用于以优选与加工射束同轴的照射辐射照射工件表面的照射源。如上面所说明的那样，对于表面区域的感测有利的是，以照射辐射照射该表面区域。与加工射束同轴的照射并且因此典型地穿过加工头的加工光学器件是有利的，但不是强制需要的。例如也可以借助安装在加工头外侧上的照射源进行照射，其中，在这种情况下照射辐射的射束路径不与加工头中的加工射束的射束路径相交。必要时也可以省去用于照射表面的照射源，只要在周围环境中存在足够的照明。
在另一实施方式中，加工机构造为用于穿过加工头的加工光学器件、尤其聚焦光学器件进行照射工件表面和地点分辨地感测表面区域。如上面结合方法所说明的那样，照射优选地通常相对于被定向到工件上的加工射束同轴或仅略微倾斜地进行。例如借助成像光学器件进行的表面区域的同轴观察也已经证明是有利的。如上面所说明的那样，例如可以是高分辨摄像机的探测器典型地也相对于加工射束或者相对于加工射束的射束轴线的延长线同轴地布置。
附图说明
由说明书和附图得到本发明的另外的优点。之前所述的和还进一步列举的特征同样可以单独地或以多个任意组合的形式使用。所示的和所说明的实施方式不应理解为最终的穷举，而是更确切地具有用于描述本发明的示例性的特征。
附图示出了：
图1 用于切割加工工件的激光加工机，
图2a、b图1的激光加工机的激光加工头的示图，
图3 具有图2a、b的加工头的预给定的应有运动轨迹的工件的示意图，
图4a、b被探测器拍摄到的、在工件表面上在两个表面区域处反射的照射辐射的反射图案的两个示图，以及
图5a、b第一和第二反射图案的类似于图4a、b的两个示图，所述反射图案在以两个不同的相对速度走过预给定的应有运动轨迹时获得。
在下面的附图说明中，对于相同或功能相同的构件使用相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出具有激光源2、激光加工头4和工件承载件5的激光加工机1。由激光源2产生的激光束6借助射束引导装置3借助(未示出)的偏转镜被引导至激光加工头4并且在该激光加工头中被聚焦，以及借助同样未图示出的镜垂直于工件8的表面8a定向，即激光束6的射束轴线(光学轴线)垂直于工件8延伸。在所示的示例中，激光源2是CO2激光源。替代地，激光束6例如可以由固体激光器产生。
为了激光切割工件8，首先借助激光束6刺入，即工件8在刺入位置E处点状地被熔化或氧化并且在此形成的熔融物被吹出。接下来，激光束6在工件8上方运动，使得形成普通的切割轮廓9，激光束6沿着该切割轮廓分离工件8。
不但刺入而且激光切割可以通过添加气体来辅助。可以使用氧气、氮气、压缩空气和/或特定用途的气体作为切割气体10。形成的颗粒和气体可以借助抽吸装置11从抽吸腔室12被吸走。
激光加工机1也包括用于使激光加工头4和工件8相对彼此运动的运动装置13。在所示的示例中，工件8在加工期间停留在工件承载件5上并且激光加工头4在加工时沿着XYZ坐标系的两个轴线X、Y运动。为此目的，运动装置13具有借助通过双箭头表示的驱动器可沿着X方向运动的门架14。激光加工头4可以借助运动装置13的另一通过双箭头表示的驱动器沿着X方向移动，以便在通过激光加工头4的可移动性或者通过工件8预给定的工作场中沿着X方向或Y方向运动到任意的加工头位置B处。激光束6在相应的加工头位置B处具有(瞬时的)进给速度v。
如在图2a中可看到，激光束6为了在工件8上执行切割加工而借助呈聚焦透镜15形式的聚焦装置被聚焦到工件8上。在所示的示例中，聚焦透镜15是由硒化锌制成的透镜，该透镜将激光束6通过激光加工喷嘴16、更准确地说通过激光加工喷嘴的喷嘴开口16a聚焦到工件8上，具体而言在所示的示例中聚焦到工件8的表面8a上的焦点位置F上。在那里，激光束6形成与工件8的相互作用区域17，在该相互作用区域后面与加工方向V相反或者说与激光切割过程的切割方向相反地产生在图1中所示的切割轮廓9。在激光束6源自固体激光器的情况下，可以使用例如由石英玻璃制成的聚焦透镜。
在图2a中同样可看到构造为半透明的偏转镜18，该偏转镜将入射的激光束6(例如具有约10.6μm的波长)反射并且将对于过程监控重要的观察辐射透射到另一半透明的偏转镜19。在所示的示例中，偏转镜18对于呈波长λ约为700nm至2000nm的热辐射形式的观察辐射构造为半透明的。照射源21用于以照射辐射22同轴地照射工件8。照射辐射22被另一半透射的偏转镜19以及被偏转镜18透射并且穿过激光加工喷嘴16的喷嘴开口16a被偏转到工件8上。
替代半透明的偏转镜18、19，也可以使用仅反射来自边缘区域的入射辐射的刮刀镜(Scraperspeigel)或孔镜(Lochspiegel)，以便将照射辐射22输送给工件8。也可以使用至少一个在侧面被引入到激光束6的射束路径中的镜，以便能够进行观察。
二极管激光器或LED或闪光灯可以设置为照射源21，该照射源如在图2a中所示那样可以相对于激光束轴线24同轴地布置，但也可以离轴地布置。照射源21例如也可以布置在激光加工头4外(尤其在激光加工头旁)并且对准到工件8上；替代地，照射源21可以布置在激光加工头4内，然而不与激光束6同轴地定向到工件8上。必要时，激光加工头4也可以在没有照射源21的情况下运行。
在观察射束路径23中在另一半透明的偏转镜19之后布置有呈高几何分辨率摄像机25形式的地点分辨探测器。摄像机25可以是高速摄像机，该高速摄像机相对于激光束轴线24或相对于激光束轴线24的延长线同轴地并且因此与方向无关地布置。在所示的示例中，通过摄像机25以入射光照射法在近红外光/红外光波长范围内进行图像拍摄，以便拍摄过程本身发光或者说切割过程的热图像。在图2a中所示的示例中，当另一辐射分量或者说波长分量应从借助摄像机25感测中被排除时，滤波器可以被布置在摄像机25之前。滤波器例如可以构造为具有例如约15nm的半值宽度的窄带带通滤波器，该滤波器透射在约800nm范围内的波长λ。
为了在摄像机25的探测器表面25a上地点分辨地感测工件8的在图4a、b中所示的表面区域O、O’，激光加工头4具有成像光学器件27。在所示的示例中，成像光学器件27具有可绕着中心旋转轴线D转动地支承的光圈28，使得在转动时偏心布置的光圈开口28a的位置在围绕旋转轴线D的圆弧上运动(参见图2b)。
通过将光圈28布置在成像光学器件27的借助透镜29聚焦的光束路径中，仅观察射束路径23的一部分穿过相对于激光束6的射束轴线24的延长线偏心布置的光圈开口28a并且形成在探测器表面25a上成像的观察射束23a，所述观察射束路径经过聚焦透镜15的边缘区域并且在聚焦透镜15之后的会聚射束路径中以角度β相对于激光束6的射束轴线24定向。在图2中所示的示例中，观察射束23a的观察方向R1在XY平面或工件平面内的投影中平行于加工矢量V的方向延伸，激光束6和工件8沿着所述加工矢量在X-Y平面内相对彼此运动，以便形成所希望的切割轮廓，即进行刺入的观察(stechende Beobachtung)。在所示的示例中，角度β(观察方向R1相对于激光束6的射束轴线24成该角度定向)位于约1°至约5°之间，例如约为4°。
代替可机械调节的光圈28也可以使用例如呈LCD阵列形式的可电调节的光圈，在该光圈中，单个像素或像素组被电子地接通或关闭，以便产生光圈效果。与在图2a、b中所示的不同，机械光圈28也可以横向于观察射束路径23、例如在YZ平面内运动或移动，以便遮蔽观察射束路径23的不同部分或者为了观察打开这些部分。光圈28也可以以一个或多个可掀开并且可盖合的机械元件的形式实现。与在图2a、b中所示的不同，也可以完全省去光圈28，即加工射束路径23被完整地成像到探测器表面25a上。
图3示出待加工的工件8、更准确地说是工件表面8a，具有预给定的应有运动轨迹9’，工件8应沿着该应有运动轨迹被切割加工，以便产生在图1中所示的应有切割轮廓9。预给定的应有运动轨迹9’从更前面所说明的刺入位置E延伸至终点位置T并且具有半圆形的轨迹区段，在该轨迹区段上衔接有直线轨迹区段。由于加工头4的轴振动、更准确地说由于运动装置13的驱动轴的轴振动，在沿着加工头4的预给定的应有运动轨迹9’运动时产生的(未图示出的)实际切割轮廓不与在切割加工时应在工件8上产生的、在图1中所示的(应有)切割轮廓9精确一致。
为了校正由于振动出现的轮廓偏差，在加工之前执行以下步骤：在步骤a)中，激光加工头4沿着预给定的应有运动轨迹9’在位置固定的工件8上方运动，即激光加工头4沿着应有运动轨迹9’在刺入位置E和终点位置T之间被导向。激光加工头4的运动借助控制装置34(参见图1)被控制，该控制装置也承担激光切割机1的其它控制任务并且与分析评估装置30处于信号技术上的连接中。
借助与探测器25在信号技术上连接的分析评估装置30，在步骤b)中在使用光学探测器25的情况下求取激光加工头4和工件8之间的相对运动31，如下面进一步详细说明的那样。根据求出的激光加工头4和工件8之间的相对运动31，在步骤c)中在分析评估装置30、控制装置34或其它装置中求取校正后的应有运动轨迹9，该应有运动轨迹也在图3中示出。所述校正后的应有运动轨迹9补偿了应归因于更前面所说明的激光加工头4的驱动轴振动的轨迹误差。如果激光加工头4沿着在图3中所示的、校正后的应有运动轨迹9运动，则在后续加工中在切割工件8时产生在图1中所示的、所希望的切割轮廓9，该切割轮廓相应于预给定的应有运动轨迹9’(不考虑偏差或者说过冲量)。
为了在激光加工头4沿着应有运动轨迹9’运动时求取相对运动31或实际运动轨迹，照射源21的照射辐射22穿过加工喷嘴16的喷嘴开口16a照射工件8的表面8a。在工件8的表面8a上在加工头4的区域中或者说在沿着预给定的应有运动轨迹9’的各个加工头位置B处穿过喷嘴开口16a感测到的表面区域O借助成像光学器件27被成像到地点分辨探测器25的探测器表面25a上。
图4a示出在图3中所示的表面区域O上反射的照射辐射22，更准确地说工件8的表面8a的在表面区域O中在图3所示的加工头位置B处的反射图案32。图4b示出表面区域O’的反射图案32’或者说图像，该反射图案或者说图像在比图4a中所示的反射图案32更晚的时间点在另一加工头位置B’处被拍摄。这样地选择表面区域O、O’或者所属的反射图案32、32’的两个图像的拍摄之间的时间偏差，使得两个表面区域O、O’(部分)重叠，如在图4b中所示的那样。
根据两个表面区域O、O’的在时间上彼此相继的反射图案32、32’之间的比较，可以求取相对运动31、更准确地说两个表面区域O、O’之间的横向偏移。横向偏移31相应于加工头4在图3中所示的表面区域O的加工头位置B处的进给速度v的方向和量值。如在图4b中可看到，横向偏移31不必如在图3中所示的预给定的应有轨迹曲线9’在直线轨迹区段中的情况那样水平地或者说沿Y轴负方向地延伸，而是，横向偏移31的方向与预给定的应有运动轨迹9’有偏差，具体而言沿X方向相差一个在图4b中所示的差量(偏差)33。
在激光加工头4沿着在图3中所示的预给定的应有运动轨迹9’运动时，可以在每个加工头位置B处确定实际运动轨迹的偏差33，其方式是：分析评估分别重叠的表面区域O、O’的在时间上彼此相继的反射图案32、32’。以这种方式，可以在分析评估装置30、控制装置34或激光加工机1的其它装置中或与该激光加工机在信号技术上连接的装置中求取在图3中所示的、校正后的应有加工轨迹9。在该校正后的应有加工轨迹9中，通过预给定的应有加工轨迹9’的改变来补偿偏差33，使得产生在图1中所示的切割轮廓9的所希望的直线轨迹区段。
替代根据相对运动31求取偏差33，也可以以下面进一步结合图5a、b所说明的方式来求取偏差33。在此，在加工前执行以下步骤：在第一步骤a)中，激光加工头4沿着在图3中所示的预给定的应有运动轨迹9’在位置固定的工件8上方运动，即激光加工头4沿着预给定的应有运动轨迹9’在刺入位置E和终点位置T之间被导向。沿着预给定的应有运动轨迹9’的(第一)运动以第一相对速度或进给速度v1进行，该速度如此小，使得实际上不出现由振动引起的、与预给定的应有运动轨迹9’的偏差，即激光加工头4实际上准确地沿着预给定的应有运动轨迹9’运动。
在运动时对在工件8的表面8a上在加工头4的区域中反射的照射辐射22进行地点分辨的感测，如这上面结合图4a、b所说明的那样。对于在图3中所示的加工头位置B处的表面区域O，图5示出地点分辨地感测到的、反射的照射辐射22，更准确地说是工件8的表面8a在表面区域O中的反射图案32a。
接下来，在步骤a)中，激光加工头4重新沿着预给定的应有运动轨迹9’在位置固定的工件8上方运动，即激光加工头4重新沿着预给定的应有运动轨迹9’在刺入位置E和终点位置T之间以更大的第二相对速度或进给速度v2被导向。在此，第二相对速度v2相应于在工件8的后续加工时的应有相对速度。在沿着预给定的应有轨迹9’的第二运动中，也对在工件8的表面8a上反射的照射辐射22进行地点分辨的感测。图5b示出表面区域O’的反射图案32b或者说图像，所述反射图案或者说图像在第二运动时在加工头位置B’处被拍摄，该加工头位置相应于在图3中所示的、沿着预给定的应有运动轨迹9’的加工头位置B，但由于轴振动相对于加工头位置B横向地(沿X方向)偏移。
在第二步骤b)中，借助与探测器25在信号技术上连接的分析评估装置30，通过两个彼此重叠的表面区域O、O’的第一和第二反射图案32a、32b之间的比较求取加工头位置B、B’之间的差量或者说偏差33。如通过图4b和图5b之间的比较可看到，在结合图5a、b所说明的方法中求出与在上面所说明的方法中相同量的偏差33。在接下来的步骤c)中，以上面所说明的方式进行预给定的应有运动轨迹9’的校正或者说轨迹误差的补偿，即通过确定和校正在沿着预给定的应有加工轨迹9’的每个加工头位置B处的偏差33来进行。
必要时可以重复上面所说明的步骤a)和b)，以便检查，在激光加工头4沿着校正后的应有加工轨迹9运动时是否在工件8上产生所希望的切割轮廓9，即在加工头4沿着校正后的应有运动轨迹9运动时是否在工件8上尽可能精确地复制出预给定的应有运动轨迹9’。如果不是这种情况，则必要时可以重新执行步骤c)，即可以求取另一校正后的应有运动轨迹9并且可以重新执行步骤a)和b)，以便检查，校正后的应有运动轨迹9’与实际运动轨迹的偏差33是否足够小。必要时可以多次地先后依次实施步骤a)、b)和c)，直至沿着整个校正后的应有运动轨迹9的偏差33低于预给定值或直至达到中断标准，例如预给定的重复次数。
为了比较反射图案32、32’；32a、32b用以求取相对运动31或偏差33，在分析评估装置30中实施图案识别算法，该图案识别算法计算两个反射图案32、32’；32a、32b之间的相似性函数，根据该相似性函数确定在重叠的表面区域O、O’中的反射图案32、32’；32a、32b的相似性最大的图像局部。对于这样的图案识别算法的示例的细节可以参考开头引用的DE102005022095A1或者DE102006049627A1。
总之，以上面所说明的方式能够以较高的精确性复制在切割加工时待产生的切割轮廓9，而无需在切割加工时降低动态性，即加工速度。上面所说明的方法也可以在其它加工过程中、例如在工件8的焊接加工时被执行，以便预给定校正后的应有运动轨迹9，用于以尽可能高的精度产生待形成的焊缝或者焊接轮廓。

Claims (12)

1.一种用于借助加工射束(6)加工工件(8)的方法，所述方法包括：
在加工前：
a)使加工头(4)和所述工件(8)相对彼此沿着预给定的应有运动轨迹(9’)运动，
b)借助与所述加工头(4)固定连接的光学探测器(25)求取在沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)运动时所述加工头(4)和所述工件(8)之间的相对运动(31)，并且
c)根据求出的所述相对运动(31)求取校正后的应有运动轨迹(9)，
所述方法进一步包括：
通过将所述加工射束(6)定向到所述工件(8)上的所述加工头(4)和所述工件(8)相对彼此沿着所述校正后的应有运动轨迹(9)的运动来加工所述工件(8)。
2.根据权利要求1所述的方法，在该方法中，所述相对运动的求取包括：
在所述加工头(4)的区域中以照射辐射(22)照射所述工件(8)的所述表面(8a)，
地点分辨地感测在所述工件(8)的表面(8a)上在所述加工头(4)的区域中反射的照射辐射(22)，以便在沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)运动时获得所述工件(8)的重叠表面区域(O、O’)的在时间上彼此相继的反射图案(32、32’)，以及
通过比较所述在时间上彼此相继的反射图案(32、32’)求取所述相对运动(31)。
3.一种用于借助加工射束(6)加工工件(8)的方法，所述方法包括：
在加工前：
a)使加工头(4)和工件(8)相对彼此沿着预给定的应有运动轨迹(9’)以第一相对速度(v1)运动，
使所述加工头(4)和所述工件(8)相对彼此沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)以更大的第二相对速度(v2)运动，
b)借助与所述加工头(4)固定连接的光学探测器(25)求取沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)以所述第一相对运动速度(v1)进行的运动与沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)以所述第二相对运动速度(v2)进行的运动之间的偏差(33)，并且
c)根据求出的所述偏差(33)求取校正后的应有运动轨迹(9)，
所述方法进一步包括：
通过将所述加工射束(6)定向到所述工件(8)上的所述加工头(4)和所述工件(8)相对彼此沿着所述校正后的应有运动轨迹(9)的运动来加工所述工件(8)。
4.根据权利要求3所述的方法，在所述方法中，所述偏差(33)的求取包括：
在所述加工头(4)的区域中以照射辐射(22)照射所述工件(8)的表面(8a)，
地点分辨地感测在所述工件(8)的表面(8a)上在所述加工头(4)的区域中反射的照射辐射(22)，以便在沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)以所述第一相对速度(v1)运动时获得所述工件(8)的重叠表面区域(O、O’)的第一反射图案(32a)并且在沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)以所述第二相对速度(v2)运动时获得所述工件(8)的重叠表面区域(O、O’)的第二反射图案(32b)，以及
通过比较所述第一反射图案和第二反射图案(32a、32b)求取所述偏差(33)。
5.根据权利要求2或4所述的方法，在所述方法中，穿过所述加工头(4)的加工光学器件、尤其聚焦光学器件(15)进行所述表面区域(O、O’)的照射和地点分辨的感测。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法，在所述方法中，至少再一次执行所述步骤a)和b)，其中，在之前的步骤c)中求出的校正后的应有运动轨迹(9)构成在再次执行所述步骤a)和b)时的所述预给定的应有运动轨迹(9’)。
7.一种用于加工工件(8)的加工机、尤其激光加工机(1)，所述加工机包括：
用于加工所述工件(8)的加工头(4)，所述加工头构造为用于将加工射束(6)定向到所述工件(8)上，
用于使所述加工头(4)和所述工件(8)相对彼此运动的运动装置(13)，以及
与所述加工头(4)固定连接的光学探测器(25)，
其特征在于，具有：
控制装置(34)，所述控制装置构造为用于在加工前使所述加工头(4)和所述工件(8)相对彼此沿着预给定的应有运动轨迹(9’)运动，
分析评估装置(30)，所述分析评估装置构造为用于借助所述光学探测器(25)求取在沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)运动时所述加工头(4)和所述工件(8)之间的相对运动(31)以及根据求出的所述相对运动(31)求取校正后的应有运动轨迹(9)，并且其中，所述控制装置(34)构造为用于在加工时使所述加工头(4)和所述工件(8)相对彼此沿着所述校正后的应有运动轨迹(9)运动。
8.根据权利要求7所述的加工机，在所述加工机中，所述光学探测器(25)构造为用于地点分辨地感测在所述工件(8)的表面(8a)上在所述加工头(4)的区域中反射的照射辐射(22)，以便在沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)运动时获得所述工件(4)的重叠表面区域(O、O’)的在时间上彼此相继的反射图案(32、32’)，并且在所述加工机中，所述分析评估装置(30)构造为用于通过比较所述在时间上彼此相继的反射图案(32、32’)求取所述相对运动(31)。
9.根据权利要求7的前序部分所述的加工机，其特征在于，具有：
控制装置(34)，所述控制装置构造为用于在加工前使所述加工头(4)和所述工件(8)相对彼此以第一相对速度(v1)和以更大的第二相对速度(v2)沿着预给定的应有运动轨迹(9’)运动，
分析评估装置(30)，所述分析评估装置构造为用于借助所述光学探测器(25)求取沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)以所述第一相对速度(v1)进行的运动与沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)以所述第二相对速度(v2)进行的运动之间的偏差(33)以及根据求出的所述偏差(33)求取校正后的应有运动轨迹(9)，并且其中，
所述控制装置(34)构造为用于在加工时使所述加工头(4)和所述工件(8)相对彼此沿着所述校正后的应有运动轨迹(9)运动。
10.根据权利要求9所述的加工机，在所述加工机中，所述光学探测器(25)构造为用于地点分辨地感测在所述工件(8)的表面(8a)上在所述加工头(4)的区域中反射的照射辐射(22)，以便在沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)以所述第一相对速度(v1)运动时获得所述工件(8)的重叠表面区域(O、O’)的第一反射图案(32a)并且在沿着所述预给定的应有运动轨迹(9’)以所述第二相对速度(v2)运动时获得所述工件(8)的重叠表面区域(O、O’)的第二反射图案(32b)，
并且在所述加工机中，所述分析评估装置(30)构造为用于通过比较所述第一反射图案和第二反射图案(32a、32b)求取所述偏差(33)。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的加工机，所述加工机进一步包括：用于以照射辐射(22)照射所述工件(8)的表面(8a)的照射源(21)。
12.根据权利要求8或10中任一项所述的加工机，所述加工机构造为用于穿过所述加工头(4)的加工光学器件、尤其聚焦光学器件(15)进行照射所述工件(8)的表面(8a)和地点分辨地感测所述表面区域(O、O’)。
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