DE102006030130B3

DE102006030130B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines Energiestrahls, insbesondere Laserstrahls

Info

Publication number: DE102006030130B3
Application number: DE200610030130
Authority: DE
Inventors: Igor Haschke
Original assignee: SCANSONIC GmbH
Current assignee: Scansonic MI GmbH
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-06-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (4) mittels eines Energiestrahls, bei dem eine Soll-Bewegungsbahn eines Arbeitspunktes (2) des Energiestrahls als Abfolge von Soll-Positionen mit zugeordneten Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdaten vorgegeben und/oder gespeichert und ein den Energiestrahl positionierender adaptiver Bearbeitungskopf mittels einer Führungsmaschine oder manuell geführt wird. Während der Werkstückbearbeitung wird die Positionsänderung des Arbeitspunktes in Abstandsrichtung zur Werkstückoberfläche und in der Ebene senkrecht zur Abstandsrichtung mit einem im oder am Bearbeitungskopf angeordneten Sensor zeitbezogen erfasst, wobei charakteristische Oberflächen- und/oder Konturmerkmale des Werkstücks und/oder einer das Werkstück aufnehmenden Vorrichtung erfasst und in Signale umgesetzt werden. Anhand der so erlangten Signale werden die Ist-Position des Arbeitspunktes und dessen Ist-Geschwindigkeitsvektor im Raum relativ zum Werkstück ermittelt. Die ermittelte Ist-Position des Arbeitspunktes wird mit der sich aus Interpolation der Soll-Positionen ergebenden Soll-Bewegungsbahn verglichen. Der ermittelte Ist-Geschwindigkeitsvektor wird mit einem berechneten Soll-Geschwindigkeitsvektor, der ausgehend von der ermittelten Ist-Position des Arbeitspunktes zu dessen Soll-Bewegungsbahn führt, verglichen. Eine Abweichung der ermittelten Ist-Position von der Soll-Bewegungsbahn und eine Abweichung des ermittelten ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines Energiestrahls, insbesondere Laserstrahls, bei dem eine Soll-Bewegungsbahn eines Arbeitspunktes des Energiestrahls als Abfolge von Soll-Positionen mit zugeordneten Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdaten vorgegeben und/oder gespeichert und ein den Energiestrahl in Bezug zum Werkstück positionierender adaptiver Bearbeitungskopf mittels einer Führungsmaschine oder manuell geführt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines Energiestrahls, insbesondere Laserstrahls.
Unter einem „adaptiven Bearbeitungskopf" wird hier ein Bearbeitungskopf verstanden, der strahlformende Elemente und mindestens eine strahlpositionierende Achse (Zusatzachse) aufweist.
Laservorrichtungen werden zunehmend zur Materialbearbeitung, insbesondere zum thermischen Fügen von Werkstückteilen eingesetzt. Dabei ist das Bedürfnis gewachsen, die Produktivität der Laserbearbeitungsvorrichtungen zu steigern. Da der Einsatz von Lasern mit relativ hohen Investitionskosten verbunden ist, geht es mithin um die Maximierung der Prozessgeschwindigkeit und die Minimierung der Pausenzeiten, in denen die Laserbearbeitungsvorrichtung unproduktiv ist.
Ein Weg zur Steigerung der Produktivität einer Laserschweißvorrichtung ist der Einsatz eines nach der Technologie des Remote-Laser-Welding arbeitenden Laserbearbeitungskopfes. Durch die Anwendung dieser Technologie können sowohl hohe Prozessgeschwindigkeiten erreicht werden, als auch hohe Positioniergeschwindigkeiten zwischen den eigentlichen Bearbeitungsstellen, so dass die Pausenzeiten minimiert werden. Bei den mit dem Remote-Laser-Welding erreichbaren hohen Prozessgeschwindigkeiten stoßen heutige Führungsmaschinen (Roboter) allerdings an ihre Grenzen.
Problematisch ist beim Einsatz des Remote-Laser-Welding, dass mehrere Zusatzachsen des Laserbearbeitungskopfes in ein komplexes System, und zwar in der Regel in die Steuerung eines 6-achsigen Industrieroboters eingebunden werden müssen. Diese Einbindung führt dazu, dass man für einen Remote-Laser-Bearbeitungskopf verschiedene Anbindungen für verschiedene Steuerungen der Führungsmaschinen (Roboter) benötigt, dass die Programmierung der Anwendung sehr komplex und schwer nachvollziehbar wird, und dass die Synchronisation der aus Führungsmaschine und Remote-Laser-Bearbeitungskopf bestehenden Systeme komplex und anfällig wird.
Als Beispiel sei in diesem Zusammenhang das Laserschweißen „on the fly" genannt. Dabei „schreibt" der Remote-Laser-Bearbeitungskopf eine zuvor festgelegte Figur auf das Werkstück, während die Führungsmaschine die Vorschubbewegung ausführt. Der Remote-Laser-Bearbeitungskopf verschiebt hierzu permanent seinen Werkzeugpunkt (Arbeitspunkt) bezogen auf sein Gehäuse. Diese Verschiebebewegung kann auch als Schreibbewegung bezeichnet werden. Gleichzeitig wird durch die Führungsmaschine der Werkzeugpunkt bezogen auf das Werkstück verschoben (überlagerte Vorschubbewegung) oder alternativ das Werkstück bezogen auf den Werkzeugpunkt verschoben. Wenn die überlagerte Vorschubbewegung durch den Remote-Laser-Bearbeitungskopf nicht kompensiert wird, „schreibt" er eine verzerrte Figur auf das Werkstück. Außerdem wäre eine konstante Geschwindigkeit der Schreibbewegung nicht gewährleistet und somit auch kein stabiler Prozess gesichert.
Ein weiteres Problem besteht beim „Schreiben" von Figuren, d.h. dem Ausführen einer Bewegungsbahn, wenn der Remote-Laser-Bearbeitungskopf nicht mittels einer Führungsmaschine (Roboter), sondern von Hand über das Werkstück geführt werden soll. Für dieses Problem gibt es bislang noch keine zufriedenstellende Lösung.
Ein weiteres Problem ist der Ausgleich mangelnder Dynamik von Führungsmaschinen bei hoher Vorschubgeschwindigkeit und schnellen Orientierungen. Dabei treten schnell Überschleifungen (Überlagerungen) der eigentlich programmierten Bewegungsbahn auf. Des weiteren können Vibrationen dazu führen, dass beispielsweise eine als geradlinig programmierte Linie nicht als solche, sondern als Schlängellinie „geschrieben" wird. Da sich durch diese ungewollten Überlagerungen eine veränderte abgewickelte Länge der geschriebenen Bahn ergibt, ist die spezifische Vorschubgeschwindigkeit, mit der die Figur auf das Werkstück geschrieben wird, eine andere als diejenige, die ursprünglich programmiert wurde. Das Bearbeitungsergebnis entspricht demnach weder hinsichtlich der geschriebenen Figur noch hinsichtlich des spezifischen Energieeintrages den jeweiligen Vorgaben.

Aus der DE 103 35 501 A1 ist ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls bekannt, bei dem eine Soll-Bewegungsbahn eines Arbeitspunktes des Laserstrahls als Abfolge von Soll-Positionen in einer Steuerung gespeichert wird. Ferner wird bei diesem Verfahren ein Laserkopf, der über ein Strahlleitsystem den Laserstrahl auf einen Prozessort fokussiert, durch eine programmierbare Führungsmaschine entlang einer vorgegebenen Bearbeitungsbahn geführt. Der Prozess wird dabei mit einer in den Strahlengang eingekoppelten Kamera beobachtet, welche mit einem erweiterten Gesichtsfeld den Prozessort und dessen weitere Umgebung abwechselnd optisch erfasst und auswertet. Dabei wird zum Erfassen der Umgebung der Prozessort durch eine dynamische Blendeneinrichtung temporär ausgeblendet. Während der Bearbeitung wird mittels einer in dem Laserkopf angeordneten Abstandsmesseinrichtung der Fokusabstand zeitbezogen erfasst und ausgewertet. Mittels der Kamera werden zudem im Vorlauf Ist-Positionen der Bearbeitungsbahn in der Ebene senkrecht zu der Abstandsrichtung anhand charakteristischer Oberflächenmerkmale zeitbezogen ermittelt. Aus einem Vergleich der Ist-Positionen der Bearbeitungsbahn mit entsprechenden Werten der Soll-Bewegungsbahn werden dann Stellgrößen zum Nachregeln der Ablenkung des Laserstrahls gewonnen.

Des weiteren ist aus der EP 1 219 380 A2 ein Laserschweißverfahren bekannt, bei dem mit einer Laserstrahl- Projektionseinrichtung ein Laserstrahl auf eine zuvor erfasste Schweißposition projiziert wird. Dabei werden einzelne Daten betreffend Schweißpositionen, die mit einer Schweißabschnitt-Erfassungseinrichtung sequentiell zeitbezogen erfasst werden, und Bewegungsgeschwindigkeiten, mit denen die mit der Laserstrahl-Projektionseinrichtung gekoppelte Schweißabschnitt-Erfassungseinrichtung bewegt wird, in Kombination mit Zeiten, bei denen die einzelnen Daten betreffend die Schweißpositionen erhalten werden, gespeichert. Basierend auf den gespeicherten Zeiten und Bewegungsgeschwindigkeiten wird die Zeit berechnet, bei der die Schweißabschnitt-Erfassungseinrichtung einen Punkt passiert hat, an dem eine Laserstrahl-Projektionseinrichtung gerade angekommen ist. Der Laserstrahl wird dann zu der berechneten Zeit durch die Laserstrahl-Projektionseinrichtung auf den jeweiligen Schweißabschnitt projiziert, der durch die Schweißabschnitt-Erfassungseinrichtung erfasst wurde.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der tatsächliche Arbeitspunkt (Werkzeugpunkt) stets weitestgehend dem gewünschten, durch Programmierung vorgegebenen Arbeitspunkt des Energiestrahls entspricht. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein solches verbessertes Verfahren auch für manuell geführte Bearbeitungsköpfe zu schaffen. Ferner soll bei einem gattungsgemäßen Verfahren die Anbindung des adaptiven Bearbeitungskopfes an verschiedene Steuerungen von Führungsmaschinen sowie die Anwendungsprogrammierung des Bearbeitungskopfes vereinfacht werden. Darüber hinaus soll eine Vorrichtung zur Durchführung des so verbesserten Verfahrens angegeben werden.

Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während der Bearbeitung des Werkstücks die Positionsänderung des Arbeitspunktes des Energiestrahls in Abstandsrichtung zur Werkstückoberfläche und in der Ebene senkrecht zu der Abstandsrichtung mit mindestens einem im oder am Bearbeitungskopf angeordneten Sensor zeitbezogen erfasst, wobei mit dem Sensor charakteristische Oberflächen- und/oder Konturmerkmale des Werkstücks und/oder charakteristische Oberflächen- und/oder Konturmerkmale einer das Werkstück aufnehmenden Vorrichtung erfasst und in Signale umgesetzt werden. Anhand der so erlangten Signale werden die Ist-Position des Arbeitspunktes und dessen Ist-Geschwindigkeitsvektor im Raum relativ zum Werkstück ermittelt. Die ermittelte Ist-Position des Arbeitspunktes wird dann mit der sich aus der Interpolation der Soll-Positionen ergebenden Soll-Bewegungsbahn des Arbeitspunktes verglichen. Ferner wird der ermittelte Ist-Geschwindigkeitsvektor des Arbeitspunktes mit einem berechneten Soll-Geschwindigkeitsvektor, der ausgehend von der ermittelten Ist-Position des Arbeitspunktes zu dessen sich aus der Interpolation der Soll-Positionen ergebenden Soll-Bewegungsbahn führt, verglichen. Ergibt der Vergleich eine Abweichung der ermittelten Ist-Position von der besagten nächstfolgenden Soll-Position des Arbeitspunktes und/oder eine Abweichung des ermittelten Ist-Geschwindigkeitsvektors von dem berechneten Soll-Geschwindigkeitsvektor, so wird die jeweilige Abweichung durch eine Ablenkung des Energiestrahls kompensiert (korrigiert).

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit einen autonomen Betrieb eines adaptiven Laserbearbeitungskopfes an einer ein- oder mehrachsigen Führungsmaschine, insbesondere einem Industrieroboter, und ebenso einen manuellen Betrieb, d.h. eine Führung eines adaptiven Laserbearbeitungskopfes von Hand zum Bearbeiten eines Werkstückes. Der adaptive Laserbearbeitungskopf detektiert dabei selbst die Geschwindigkeit und den Geschwindigkeitsvektor und kann hierdurch unabhängig von und überlagert zur Bewegung der Führungsmaschine bzw. der Bewegung des damit arbeitenden Menschen agieren und schreibt die zuvor in eine zugehörige Steuerung programmierte Figur (Soll-Bearbeitungsbahn), z.B. eine Schweißnaht oder Gravur, mit der zuvor programmierten Vorschubgeschwindigkeit, ausgelöst durch ein externes Startsignal, auf das Werkstück.

Dynamische Fehler der Führungsmaschine in Position und Geschwindigkeit bzw. entsprechende Fehler bei der Führung durch die mit dem adaptiven Laserbearbeitungskopf arbeitenden Person werden durch das erfindungsgemäße Verfahren kompensiert.

Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete adaptive Bearbeitungskopf kann insbesondere als Remote-Laser-Bearbeitungskopf ausgebildet sein.

Die Startorientierung der Bewegungsbahn des Energiestrahl-Arbeitspunktes wird vorzugsweise relativ zum Bearbeitungskopf gewählt. Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, die Startorientierung und/oder den Startpunkt der Bewegungsbahn des Arbeitspunktes relativ zu markanten Strukturelementen des Werkstückes und/oder markanten Strukturelementen einer das Werkstück haltenden Vorrichtung zu wählen.

Des weiteren liegt es im Rahmen der Erfindung, die Startorientierung und/oder den Startpunkt der Bewegungsbahn des Arbeitspunktes relativ zu einer Werkstückkontur oder einer Kontur einer das Werkstück haltenden Vorrichtung zu wählen, wobei die Kontur, insbesondere Werkstückkontur, dann vorzugsweise mit einer Kamera erfasst wird.

Zur Erzielung eines gleichmäßigen Energieeintrages wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Leistung des Energiestrahls in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit des Energiestrahl-Arbeitspunktes geregelt. Alternativ hierzu ist auch vorgesehen, dass die Vorschub geschwindigkeit des Energiestrahl-Arbeitspunktes in Abhängigkeit von der Leistung des Energiestrahls geregelt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Energiestrahl-Arbeitspunktes in Abhängigkeit vom Abstand des Arbeitspunktes zur Werkstückoberfläche und/oder in Abhängigkeit von der Einstrahlrichtung des Energiestrahls geregelt wird.

Schließlich ist es auch vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Leistung des Energiestrahls in Abhängigkeit vom Abstand des Arbeitspunktes zur Werkstückoberfläche und/oder in Abhängigkeit von der Einstrahlrichtung des Energiestrahls geregelt wird.

Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
1 eine Führungsmaschine mit einem herkömmlichen Laserbearbeitungskopf zur Bearbeitung eines Werkstücks;
2 eine Führungsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Laserbearbeitungskopf zur Bearbeitung eines Werkstücks;
3 ein beobachteter Bereich einer Werkstückoberfläche;
4 der Beobachtungsbereich gemäß 3 zu einem Zeitpunkt t₁;
5 der Beobachtungsbereich gemäß 4 zu einem späteren Zeitpunkt t₂;
6 eine durch mehrere Soll-Positionen definierte Soll-Bewegungsbahn eines Energiestrahl-Arbeitspunktes mit abweichenden Ist-Positionen und zugehörigen Ist-Geschwindigkeitsvektoren des Energiestrahl-Arbeitspunktes;
7 eine weitere Soll-Bewegungsbahn eines Energiestrahl-Arbeitspunktes mit abweichenden Ist-Positionen und zugehörigen Ist-Geschwindigkeitsvektoren des Energiestrahl-Arbeitspunktes.
Zunächst werden anhand der 1 die beim Remote-Laser-Welding nach dem derzeitigen Stand der Technik vorhandenen Probleme erläutert.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine mehrachsige Führungsmaschine 3, an der ein herkömmlicher Remote-Laser-Bearbeitungskopf 1 als Werkzeug zum Laserschweißen eines Werkstückes 4 montiert ist.
Die Lage des Arbeitspunktes 2 des Laserstrahls (Bearbeitungsmittelpunkt) ist nicht relativ zur Lage des zu bearbeitenden Werkstückes 4, sondern relativ zur Lage der Führungsmaschine 3 festgelegt. Dadurch führen dynamische Fehler der Führungsmaschine 3, wie zum Beispiel an der Führungsmaschine auftretende Vibrationen, zu Positionier- und Geschwindigkeitsfehlern des Werkzeuges am Werkstück 4. Denn herkömmliche Remote-Laser-Bearbeitungsköpfe 1 sind nicht in der Lage, die dynamischen Fehler der Führungsmaschine 3 zu ermitteln und zu kompensieren. Die Ist-Position des Arbeitspunktes 2 des Laserstrahls, dargestellt durch den mit dem Bezugszeichen 7 markierten Ortsvektor xa(t), entspricht daher regelmäßig nicht der Soll-Position, die durch den mit dem Bezugszeichen 8 markierten Ortsvektor xb(t) dargestellt ist. Der Bearbeitungspunkt 2 des Werkzeuges 1 befindet sich somit nicht in der gewünschten Bearbeitungsposition 6. Auch entspricht der Ist-Geschwindigkeitsvektor va(t), der hier zusätzlich mit dem Bezugszeichen 9 versehen ist, nicht dem mit dem Bezugszeichen 10 versehenen Soll-Geschwindigkeitsvektor vb(t). Das Bezugszeichen 5 bezeichnet den Ortsvektor des Positionierfehlers.
Des weiteren ergibt sich durch die Festlegung der Position des Werkzeuges bzw. Bearbeitungspunktes 2 relativ zur Position der Führungsmaschine 3, dass Änderungen der Werkstückform und/oder der Werkstücklage zu Positionier- und Geschwindigkeitsfehlern des Werkzeuges am Werkstück 4 führen.
Die Einbindung eines herkömmlichen Remote-Laser-Bearbeitungskopfes 1 erfordert bislang für jede neue Führungsmaschine 3 eine spezifische Schnittstelle. Ferner ist die Programmierung einer einen herkömmlichen Remote-Laser-Bearbeitungskopf 1 aufweisenden Führungsmaschine 3 kompliziert und fehleranfällig.
Unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 wird nun die vorliegende Erfindung näher erläutert.
In 2 ist wiederum eine mehrachsige Führungsmaschine 3 schematisch dargestellt. An der Führungsmaschine 3 ist ein adaptiver Laserbearbeitungskopf 11 zum Bearbeiten eines Werkstückes (Bauteils) 4 montiert. Das Werkstück 4 ist dreidimensional geformt. Als adaptiver Laserbearbeitungskopf 11 wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise ein nach dem sogenannten Remote-Laser-Welding arbeitender Laserbearbeitungskopf verwendet. Bei der Bearbeitung des Werkstückes 4 kann es sich beispielsweise um Laserschweißen, Lasergravieren oder Laserbeschriften handeln.
Der adaptive Laserbearbeitungskopf 11 beinhaltet ein optisches System, das strahlformende Elemente und eine oder mehrere strahlpositionierende Zusatzachsen aufweist, die den Laserstrahl formen bzw. positionieren. Ferner ist der adaptive Laserbearbeitungskopf 11 mit einem oder mehreren Sensoren zur Messung des Abstandes zum Werkstück 4 und zur Messung des Geschwindigkeitsvektors des Laser-Arbeitspunktes in der Ebene senkrecht zur Abstandsrichtung versehen. Die Sensoren bestehen vorzugsweise aus optischen Sensoren und sind vorzugsweise im Laserbearbeitungskopf 11 integriert. Die Sensoren nutzen dabei vorzugsweise einen Teil des Strahlengangs und der optischen Komponenten, die der Formung und Führung des Arbeitslaserstrahls dienen. Des weiteren ist dem adaptiven Laserbearbeitungskopf 11 eine Einheit zur Verarbeitung der Sensorsignale zugeordnet, wobei diese Verarbeitungseinheit auch die Verarbeitung der Bedienereingabe sowie die Ansteuerung der strahlpositionierenden Zusatzachsen ausführt. Darüber hinaus besitzt eine erfindungsgemäße Laser-Bearbeitungsanlage eine Schnittstelle zur Programmierung des adaptiven Laserbearbeitungskopfes 11 sowie eine Schnittstelle zur informationstechnischen Einbindung in die Anlage.
Die vom adaptiven Laserbearbeitungskopf 11 auf das Werkstück 4 zu „schreibende" Figur, d.h. die Soll-Bewegungsbahn des Bearbeitungsmittelpunktes wird der Steuerung des Laserbearbeitungskopfes 11 als Abfolge von relativen Bahnpunkten mit zugehörigen Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdaten vorgegeben und/oder in der Steuerung gespeichert. Durch den erwähnten mindestens einen Sensor, vorzugsweise optischen Sensor, wird die inkrementelle Positionsänderung des Bearbeitungsmittelpunktes in der Ebene senkrecht zur Abstandsrichtung und in Abstandsrichtung in Bezug auf den letzten Messwert online ermittelt. Dies erfolgt hinsichtlich der Positionsänderung des Bearbeitungsmittelpunktes in der Ebene senkrecht zur Abstandsrichtung durch Sensoren, wie sie beispielsweise aus der EP 0 448 615 B1 oder DE 102 46 482 B4 bekannt sind und zur Geschwindigkeitsermittlung genutzt werden. Die Messung der inkrementellen Positionsänderung des Bearbeitungsmittelpunktes in Abstandsrichtung zur Werkstückoberfläche erfolgt mit herkömmlichen Abstandsmessverfahren, beispielsweise mittels Lasertriangulation.
Wie unten noch näher erläutert wird, erfasst der Sensor charakteristische Oberflächen- und/oder Konturmerkmale des Werkstücks und/oder charakteristische Oberflächen- und/oder Konturmerkmale einer das Werkstück aufnehmenden Vorrichtung.
Aus der Positionsänderung wird auch der Geschwindigkeitsvektor va(t) des Bearbeitungsmittelpunktes 2 im Raum relativ zum Werkstück 4 ermittelt. Die Ist-Position des Bearbeitungsmittelpunktes 2 wird somit in Abstandsrichtung zur Werkstückoberfläche und die Geschwindigkeit des Bearbeitungsmittelpunktes 2 in der Ebene senkrecht zur Abstandsrichtung bezüglich des Werkstückes 4 absolut und online gemessen. Hieraus wird die Ist-Geschwindigkeit des Bearbeitungsmittelpunktes 2 als Vektor va(t) im Raum in Relation zum Werkstück 4 ermittelt.
Fehlpositionierungen des Bearbeitungsmittelpunktes 2 in der Ebene senkrecht zur Abstandsrichtung und in Abstandsrichtung werden so erkannt und mittels des adaptiven Laserbearbeitungskopfes 11 durch eine entsprechende Ablenkung des Laserstrahls korrigiert. Fehlerhafte Ist-Geschwindigkeitsvektoren des Bearbeitungsmittelpunktes können insbesondere durch einen Vergleich mit einem der Steuerung vorgegebenen und/oder darin abgelegten Soll-Geschwindigkeitsvektor erkannt und mittels des adaptiven Laserbearbeitungskopfes 11 durch eine entsprechende Ablenkung des Laserstrahls korrigiert werden. Dadurch wird erreicht, dass die „geschriebene" Figur in sich korrekt ist und der Bearbeitungsmittelpunkt 2 des Laserstrahls immer auf der Werkstückoberfläche liegt. Des weiteren wird erreicht, dass die Ist-Geschwindigkeit auf der Werkstückoberfläche immer der Soll-Geschwindigkeit entspricht und somit die eingebrachte Streckenenergie der vorgegebenen Streckenenergie entspricht.
Die Einhaltung der Soll-Bewegungsbahn des Bearbeitungsmittelpunktes erfordert somit keine genaue Kenntnis der Ortsvektoren xa(t) oder xb(t). Beide Ortsvektoren sind prinzipbedingt fehlerbehaftet und werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht benötigt. Dies ist ein erheblicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahren, da der Ortsvektor xa(t) durch Bahndaten der Führungsmaschine 3 verkörpert wird, die mit statischen und dynamischen Fehlern behaftet sind und deren Einbindung in ein Korrektursystem problematisch und aufwändig ist. Der Ortsvektor xb(t) wird üblicherweise durch CAD-Daten verkörpert oder durch manuelle Programmierung eingelernt. Diese Daten unterliegen jedoch Streuungen der Form und Lage des Werkstückes, Toleranzen der das Werkstück haltenden Spannsysteme, Deformationen sowie thermischen Einflüssen und stehen daher als absolute Online-Werte in der Realität nicht zur Verfügung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden dagegen die vorhandenen Streuungen online ermittelt und korrigiert. Der Startpunkt und die Startorientierung für die zu „schreibende" Figur werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise durch eine Online-Suchfahrt anhand charakteristischer Merkmale des Werkstücks und/oder der das Werkstück aufnehmenden Haltevorrichtung ermittelt. Für den Fall, dass Position und Orientierung der zu „schreibenden" Figur nicht allzu genau sein müssen, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren aber auch die Möglichkeit, dass Startpunkt und die Startorientierung fest programmiert werden.
Gemäß der Erfindung wird die inkrementelle, relative Positionsänderung des Bearbeitungsmittelpunktes 2 des Werkzeuges bezüglich des Werkstücks 4 online ermittelt und eine Ablenkung des Laserstrahls des adaptiven Laserbearbeitungskopfes 11 zur Fehlerkompensation genutzt, so dass der tatsächliche Bearbeitungspunkt des Laserstrahls zu jeder Zeit weitestgehend dem optimalen Bearbeitungspunkt entspricht und der Bearbeitungs mittelpunkt 2 praktisch immer auf der Werkstückoberfläche liegt. Die Ist-Geschwindigkeit des Bearbeitungsmittelpunktes 2 auf der Werkstückoberfläche entspricht dabei praktisch der Soll-Geschwindigkeit auf der Werkstückoberfläche (vgl. 2).
Der mindestens eine, vorzugsweise im Laserbearbeitungskopf integrierte Sensor zur Erfassung des Ist-Geschwindigkeitsvektors sendet beispielsweise einen Lichtstrahl zur Lichtprojektion eines Kreises. Der Sensor ist hierzu mit einem hohlen Kreiskegelstumpf versehen. Das Bild des projizierten Kreises wird aus der selben Richtung detektiert, aus der es projiziert wird, wobei zur Ermittlung des Ist-Geschwindigkeitsvektors in Vorschubrichtung und quer zur Vorschubrichtung die Abfolge der reflektierten Lichtpunkte kreuzkorreliert werden. Eine Ähnlichkeit ergibt sich dabei nur in den zwei Kreissegmenten, deren Tangente parallel zum Ist-Geschwindigkeitsvektor liegt. Zur Ermittlung des Ist-Geschwindigkeitsvektors in Abstandsrichtung zur Werkstückoberfläche werden die Abstandsinformationen in jedem Lichtpunkt genutzt, die sich aus der zeitlichen Änderung der Linienbreite und/oder des Radius des projizierten Lichtkreises bzw. Kreissegmentes ergeben.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Sensor zur Erfassung des Ist-Geschwindigkeitsvektors wiederum einen Lichtkreis auf die Werkstückoberfläche projiziert, jedoch für eine abtastende Triangulation ausgebildet ist. Zur Ermittlung des Ist-Geschwindigkeitsvektors in Vorschubrichtung und quer zur Vorschubrichtung werden dann wiederum die aufeinanderfolgenden reflektierten Lichtpunkte kreuzkorreliert, wobei sich eine Ähnlichkeit nur in den zwei Kreissegmenten ergibt, deren Tangente parallel zum Ist-Geschwindigkeitsvektor liegt. Zur Ermittlung des Ist-Geschwindigkeitsvektors in Abstandsrichtung zur Werkstückoberfläche werden die Abstandsinformationen in jedem Lichtpunkt genutzt, die sich aus dem Triangulationsergebnis in jedem Abtastpunkt ergeben.
Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Ermittlung des Ist-Geschwindigkeitsvektors in der Ebene der Werkstückoberfläche bzw. in der Ebene quer zur Abstandsrichtung der Positionsänderung des Bearbeitungspunktes zur Werkstückoberfläche das Kreuzkorrelationsverfahren auf einen Bildausschnitt rund um den Laserfokus angewandt wird, ohne dass hierbei eine gesonderte Lichtprojektion erfolgt (vgl. 3 bis 5). Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass es entweder genügend markante Punkte in dem Bildausschnitt gibt, die man mit ausreichender Auflösung mit einer Empfängerkamera aufnimmt, oder, dass die Auflösung und Kontrastschärfe der Empfängerkamera hoch genug sind, um die gerichtet, geordnet oder chaotisch verteilten Oberflächenmerkmale des Werkstückes zur Ermittlung des Ist-Geschwindigkeitsvektors nutzen zu können.
In 3 ist ein kreisflächenförmiger Bereich 12 einer Werkstückoberfläche skizziert, der durch eine Empfängerkamera beobachtet wird. Die Werkstückoberfläche weist im Beobachtungsbereich 12 mehrere charakteristische Oberflächenmerkmale 13 auf. Mit 14 ist ein zugehöriges Messkoordinatensystem bezeichnet.
4 zeigt den Beobachtungsbereich gemäß 3 zu einem Zeitpunkt t₁. Die charakteristischen Oberflächenmerkmale und das zugehörige Messkoordinatensystem zur zeit t₁ sind mit 13' bzw. 14' bezeichnet.
5 zeigt den Beobachtungsbereich gemäß 4 zu einem späteren Zeitpunkt t₂. Es ist zu erkennen, dass die charakteristischen Oberflächenmerkmale in dem Beobachtungsbereich nicht mehr die gestrichelt dargestellte Position des Zeitpunktes t₁ einnehmen, sondern verschoben sind. Mit 15 sind die resultierenden Verschiebungsvektoren der charakteristischen Oberflächenmerkmale bezeichnet, wobei zu erkennen ist, dass die Verschiebungsvektoren verschiedener charakteristischer Oberflächenmerkmale 13'' in Betrag und Richtung unterschiedlich sind. Der anhand der Positionsänderung der erfassten charakteristischen Oberflächenmerkmale gemessene Vektor ist mit 16 bezeichnet.
In 6 ist eine Soll-Bewegungsbahn des Arbeitspunktes (Bearbeitungsmittelpunktes) eines Laserstrahls skizziert. Die Bewegungsbahn des Arbeitspunktes wird als Abfolge von Soll-Positionen x₀, x₁, x₂ ... x₈ mit zugeordneten Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdaten vorgegeben. Bei dem zu bearbeitenden Werkstück handelt es sich beispielsweise um ein dreidimensional geformtes Blech einer Kraftfahrzeugkarosserie.
Mit einem oder mehreren im oder am Laserbearbeitungskopf angeordneten Sensoren wird die Positionsänderung des Arbeitspunktes während der Bearbeitung des Werkstückes in Abstandrichtung zur Werkstückoberfläche und in der Ebene senkrecht zu der Abstandsrichtung zeitbezogen erfasst.
Dabei werden mit dem mindestens einen Sensor charakteristische Oberflächen- und/oder Konturmerkmale des Werkstücks und/oder charakteristische Oberflächen- und/oder Konturmerkmale einer das Werkstück aufnehmenden Vorrichtung erfasst und in Signale umgesetzt.
Anhand der Signale werden die Ist-Position des Arbeitspunktes sowie dessen Ist-Geschwindigkeitsvektor im Raum relativ zum Werkstück ermittelt.
Die jeweilige ermittelte Ist-Position des Arbeitspunktes wird mit dessen auf die jeweilige vorherige Soll-Position nächstfolgende Soll-Position aus der Abfolge von Soll-Positionen x₀, x₁, x₂ ... x₈ verglichen.
Bezogen beispielsweise auf die Ist-Position x_5IST ist die vorherige Soll-Position die Soll-Position x₄ und die darauf nächstfolgende Soll-Position die Soll-Position x₅.
In 6 sind beispielhaft die Ist-Positionen x_1IST, x_5IST und x_7IST dargestellt, die von den vorgegebenen Soll-Positionen x₁, x₅ bzw. x₇ abweichen.
In dem dargestellten Beispiel liegt die Ist-Position x_1IST des Arbeitspunktes in der vom Startpunkt x₀ ausgehenden Bewegungsrichtung hinter der vorgegebenen Soll-Position x₁.
Auf der Grundlage der ermittelten Ist-Position und der diesbezüglichen Soll-Position wird ein Soll-Geschwindigkeitsvektor berechnet, der ausgehend von der Ist-Position des Arbeitspunktes zu dessen bezogen auf die jeweilige vorherige Soll-Position übernächsten Soll-Position führt.
Bezogen auf die Ist-Position x_1IST ist die vorherige Soll-Position die Startposition x₀ und die hierzu übernächste Soll-Position die Soll-Position x₂.
Der zeitgleich zu der jeweiligen Ist-Position ermittelte Ist-Geschwindigkeitsvektor wird mit dem berechneten Soll-Geschwindigkeitsvektor verglichen.
In dem Beispiel gemäß 6 ist der ermittelte Ist-Geschwindigkeitsvektor v_1IST des Arbeitspunktes nicht auf die nächstfolgende Soll-Position x₂ gerichtet.
Eine Abweichung der ermittelten Ist-Position von der besagten Soll-Position des Arbeitspunktes sowie eine Abweichung des ermittelten Ist-Geschwindigkeitsvektors von dem berechneten Soll-Geschwindigkeitsvektor werden durch eine Ablenkung des Laserstrahls kompensiert (korrigiert).
Gemäß dem in 6 skizzierten Beispiel entspricht die Ist-Position x_7IST nicht der Soll-Position x₇. Die Ist-Position x_7IST liegt in Richtung der Bewegungsbahn des Arbeitspunktes betrachtet noch vor der Soll-Position x₇. Der zeitgleich ermittelte Ist-Geschwindigkeitsvektor v_7IST weist zwar in Richtung der Soll-Position x₇, entspricht jedoch nicht einem berechneten Soll-Geschwindigkeitsvektor v_7SOLL, der ausgehend von der Ist-Position x_7IST des Arbeitspunktes zu dessen bezogen auf die vorherige Soll-Position x₆ übernächsten Soll-Position x₈ führt. Diese Abweichung wird wiederum durch eine Ablenkung des Laserstrahls kompensiert, so dass der Arbeitspunkt dann entsprechend dem Soll-Geschwindigkeitsvektor v_7SOLL zur Soll-Position x₈ hin korrigiert wird.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun anhand der 7 erläutert.
In 7 ist wiederum eine Soll-Bewegungsbahn des Arbeitspunktes eines Laserstrahls skizziert, mit dem ein Werkstück bearbeitet wird. Die Bewegungsbahn des Arbeitspunktes wird als Abfolge von Soll-Positionen x₀, x₁, x₂ ... x₈ mit zugeordneten Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdaten vorgegeben.
Die Positionsänderung des Arbeitspunktes während der Bearbeitung des Werkstückes wird mittels mindestens einem Sensor in Abstandrichtung zur Werkstückoberfläche und in der Ebene senkrecht zur Abstandsrichtung zeitbezogen erfasst, wobei charakteristische Oberflächen- und/oder Konturmerkmale des Werkstücks und/oder einer das Werkstück tragenden Vorrichtung erfasst und in Signale umgesetzt werden.
Anhand der so erlangten Signale werden die Ist-Position des Arbeitspunktes sowie dessen Ist-Geschwindigkeitsvektor im Raum relativ zum Werkstück ermittelt.
Die jeweilige ermittelte Ist-Position des Arbeitspunktes wird mit der sich aus der Interpolation der Soll-Positionen x₀, x₁, x₂ ... x₈ ergebenden Soll-Bewegungsbahn verglichen.
Außerdem wird der ermittelte Ist-Geschwindigkeitsvektor mit einem berechneten Soll-Geschwindigkeitsvektor verglichen, der ausgehend von der ermittelten Ist-Position des Arbeitspunktes auf kürzestem Weg oder einem anderen vorteilhaften Weg zu der durch Interpolation der Soll-Positionen x₀, x₁, x₂ ... x₈ berechneten Soll-Bewegungsbahn führt.
Eine Abweichung der ermittelten Ist-Position des Laserarbeitspunktes von dessen Soll-Bewegungsbahn und eine Abweichung des ermittelten Ist-Geschwindigkeitsvektors des Laserarbeitspunktes von dem berechneten Soll-Geschwindigkeitsvektor wird durch eine entsprechende Ablenkung des Laserstrahls korrigiert.
In dem in 7 dargestellten Beispiel weichen die Ist-Positionen x_1IST und x_5IST von der Soll-Bewegungsbahn ab. Ebenfalls weichen in dem dargestellten Beispiel die zeitgleich zu den Ist-Positionen ermittelten Ist-Geschwindigkeitsvektoren x_1IST und x_5IST an den Ist-Positionen x_1IST und x_5IST von dem jeweiligen Soll-Geschwindigkeitsvektor ab, der ausgehend von der ermittelten Ist-Position x_1IST und x_5IST auf kürzestem Weg zu der durch Interpolation der Soll-Positionen x₀, x₁, x₂ ... x₈ berechneten Soll-Bewegungsbahn führt.

1: Remote-Laser-Bearbeitungskopf
2: Arbeitspunkt des Werkzeuges (Laserstrahls)
3: Führungsmaschine
4: Werkstück (Bauteil)
5: Ortsvektor der Positionierfehler
6: gewünschte Bearbeitungsposition
7: Ortsvektor der Ist-Lage des Arbeitspunktes
8: Ortsvektor der Soll-Lage des Arbeitspunktes
9: Ist-Geschwindigkeitsvektor
10: Soll-Geschwindigkeitsvektor
11: adaptiver Laserbearbeitungskopf
12: Beobachtungsbereich
13: charakteristische Oberflächenmerkmale
13': charakteristische Oberflächenmerkmale zur Zeit t₁
13'': charakteristische Oberflächenmerkmale zur Zeit t₂
14: Messkoordinatensystem
14': Messkoordinatensystem zur Zeit t₁
14'': Messkoordinatensystem zur Zeit t₂
15: resultierende Verschiebungsvektoren der
: charakteristischen Oberflächenmerkmale
16: gemessener Vektor

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (4) mittels eines Energiestrahls, insbesondere Laserstrahls, bei dem eine Soll-Bewegungsbahn eines Arbeitspunktes (2) des Energiestrahls als Abfolge von Soll-Positionen mit zugeordneten Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdaten vorgegeben und/oder gespeichert wird, bei dem ein den Energiestrahl in Bezug zum Werkstück positionierender adaptiver Bearbeitungskopf (11) mittels einer Führungsmaschine oder manuell geführt wird, bei dem während der Bearbeitung des Werkstücks die Positionsänderung des Arbeitspunktes (2) des Energiestrahls in Abstandsrichtung zur Werkstückoberfläche und in der Ebene senkrecht zu der Abstandsrichtung mit mindestens einem im oder am Bearbeitungskopf angeordneten Sensor zeitbezogen erfasst wird, wobei mit dem Sensor charakteristische Oberflächen- und/oder Konturmerkmale des Werkstücks und/oder charakteristische Oberflächen- und/oder Konturmerkmale einer das Werkstück (4) aufnehmenden Vorrichtung erfasst und in Signale umgesetzt werden, bei dem anhand der so erlangten Signale die Ist-Position des Arbeitspunktes und dessen Ist-Geschwindigkeitsvektor im Raum relativ zum Werkstück ermittelt werden, bei dem die ermittelte Ist-Position des Arbeitspunktes mit der sich aus der Interpolation der Soll-Positionen ergebenden Soll-Bewegungsbahn verglichen wird, bei dem der ermittelte Ist-Geschwindigkeitsvektor des Arbeitspunktes mit einem berechneten Soll-Geschwindigkeitsvektor, der ausgehend von der ermittelten Ist-Position des Arbeitspunktes zu dessen sich aus der Interpolation der Soll-Positionen ergebenden Soll-Bewegungsbahn führt, verglichen wird, und bei dem eine Abweichung der ermittelten Ist-Position von der Soll-Bewegungsbahn des Arbeitspunktes und eine Abweichung des ermittelten Ist-Geschwindigkeitsvektors von dem berechneten Soll-Geschwindigkeitsvektor durch eine Ablenkung des Energiestrahls kompensiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bearbeitungskopf ein adaptiver Laserbearbeitungskopf (11) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Arbeitspunktes des Energiestrahls in Abstandsrichtung zur Werkstückoberfläche und in der Ebene senkrecht zur Abstandsrichtung absolut und online gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Startorientierung der Bewegungsbahn des Energiestrahl-Arbeitspunktes relativ zum Anfahrtsvektor der Relativbewegung zwischen Bearbeitungskopf und Werkstück gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Startorientierung der Bewegungsbahn des Energiestrahl-Arbeitspunktes relativ zum Bearbeitungskopf gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Startorientierung und/oder der Startpunkt der Bewegungsbahn des Energiestrahl-Arbeitspunktes relativ zu markanten Strukturelementen des Werkstückes und/oder markanten Strukturelementen einer das Werkstück haltenden Vorrichtung gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Startorientierung und/oder der Startpunkt der Bewegungsbahn des Energiestrahl-Arbeitspunktes relativ zu einer Werkstückkontur oder einer Kontur einer das Werkstück haltenden Vorrichtung gewählt wird, wobei die Kontur, insbesondere Werkstückkontur, mit einer Kamera erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Startpunkt und die Startorientierung der Bewegungsbahn des Energiestrahl-Arbeitspunktes fest programmiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Energiestrahls in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit des Energiestrahl-Arbeitspunktes geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Energiestrahl-Arbeitspunktes in Abhängigkeit von der Leistung des Energiestrahls geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Energiestrahl-Arbeitspunktes in Abhängigkeit vom Abstand des Arbeitspunktes zur Werkstückoberfläche und/oder von der Einstrahlrichtung des Energiestrahls geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Energiestrahls in Abhängigkeit vom Abstand des Arbeitspunktes zur Werkstückoberfläche und/oder von der Einstrahlrichtung des Energiestrahls geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Ist-Geschwindigkeitsvektors ein Lichtkreis auf die Oberfläche des Werkstückes projiziert und das Bild des Lichtkreises aus der selben Richtung detektiert wird aus der es projiziert wird, wobei zur Ermittlung des Ist-Geschwindigkeitsvektors in Vorschubrichtung des Energiestrahl-Arbeitspunktes und quer zur Vorschubrichtung die Abfolge der von der Werkstückoberfläche reflektierten Lichtpunkte kreuzkorreliert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Ist-Geschwindigkeitsvektors ein Lichtkreis auf die Oberfläche des Werkstückes projiziert und das Bild des Lichtkreises aus der selben Richtung detektiert wird aus der es projiziert wird, wobei der Ist-Geschwindigkeitsvektor in Abstandsrichtung zur Werkstückoberfläche anhand der zeitlichen Änderung der Linienbreite und/oder des Radius des projizierten Lichtkreises ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Geschwindigkeitsvektor und/oder der Abstand des Energiestrahl-Arbeitspunktes zur Werkstückoberfläche durch Triangulation ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dabei ein nach dem Remote-Laser-Welding arbeitender Laserbearbeitungskopf verwendet wird.
Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines Energiestrahls, insbesondere Laserstrahls, mit einem mindestens eine strahlpositionierende Achse aufweisenden adaptiven Bearbeitungskopf (11), mit mindestens einem an oder in dem Bearbeitungskopf (11) angeordneten Sensor zur Ermittlung des Geschwindigkeitsvektors des Bearbeitungspunktes (2) des Energiestrahls im Raum relativ zum Werkstück (4), und mit einer Verarbeitungseinheit, welche von dem mindestens einen Sensor abgegebene Signale verarbeitet, einen anhand der Sensorsignale ermittelten Ist-Geschwindigkeitsvektor mit mindestens einem vorgegebenen oder gespeicherten Soll-Geschwindigkeitsvektor vergleicht und die mindestens eine strahlpositionierende Achse des Bearbeitungskopfes (11) so ansteuert, dass eine Abweichung des Ist-Geschwindigkeitsvektors zum Soll-Geschwindigkeitsvektor durch eine Ablenkung des Energiestrahls kompensiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (11) ein Remote-Laser-Bearbeitungskopf ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor ein optischer Sensor ist, der die Oberfläche des Werkstücks (4) über einen Strahlengang des Bearbeitungskopf (11) abtastet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor den Abstand des Bearbeitungspunktes (2) des Energiestrahls zum Werkstück (4) und den Geschwindigkeitsvektor des Bearbeitungspunktes (2) des Energiestrahls in der Ebene senkrecht zur Abstandsrichtung misst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit eine Schnittstelle zur Programmierung des adaptiven Bearbeitungskopfes (11) aufweist.