KR20200002795A - 레이저를 이용한 작업물 표면의 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 수치 제어식 공작 기계의 일부로서의 레이저에 의해 작업물 표면의 적어도 일부분에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 작업물 표면의 적어도 일부분에 적용된 텍스처 패턴의 이미지를 나타내는 이미지 데이터 및 작업물 표면의 적어도 일부분에 따른 표면 형태의 3차원 지오메트리를 나타내는 모델 데이터에 기초하여 적어도 하나의 작업물 표면을 가공하는 방법에 관한 것이다. 이를 위해서 제어 데이터가 이미지 및 모델 데이터에 기초하여 생성된 트랙 세그먼트 데이터에 기초하여 생성된다. 모든 트랙 라인(SP)에 대해서, 제어 데이터는 하나 이상의 세그먼트 시퀀스(10)를 지정하며 모든 세그먼트 시퀀스(10)는 작업물 표면의 적어도 일부분에 텍스처 패턴을 적용하도록 레이저가 안내되는 트랙 세그먼트를 가지며, 여기서 세그먼트 시퀀스(10)의 트랙 세그먼트는 상기 레이저가 스위치-온 되었을 때 실질적으로 일정한 원하는 가공 속도로 레이저가 트래블-오버하는 하나 이상의 레이저 트랙 세그먼트(12)를 포함한다.

Description

레이저를 이용한 작업물 표면의 가공 방법

본 발명은 레이저를 통해 작업물을 가공하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레이저를 통해, 특히 수치 제어식 공작 기계를 통해 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 적어도 하나의 작업물 표면을 가공하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 레이저를 통해, 특히 수치 제어식 공작 기계를 통해 텍스처 패턴을 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 적용하기 위해 적어도 하나의 작업물 표면을 가공하는 방법에 대한 제어 데이터의 생성에서 사용하기 위한 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 방법에 관한 것이다.

마이크로미터 범위의 가공 재료는 드릴링, 에칭, 구조화 또는 절단과 같은 매우 다양한 작업을 포함한다. 이 경우 가공 공정에 매우 정확한 정확도와 속도가 요구된다. 레이저 스캐닝 공정(예로서, 레이저 텍스처링과 같은 레이저 가공 포함)은 이 범위의 다른 가공 방법보다 널리 사용된다. 이는 밀링 및 연삭과 같은 기존의 가공 공정과 비교하여 상당히 높은 역학 및 정밀도를 가진다. 복잡한 패턴 및 구조(예를 들어 텍스처)는 또한 이러한 레이저 스캐닝 시스템을 사용하여 상당히 우수한 품질 및 상당히 빠른 속도로 작업물에서 생성될 수 있다. 이 경우 가공할 수 있는 재료의 범위는 플라스틱 및 모든 유형의 금속에서 유리 및 세라믹에 이르기까지 다양하다.

레이저 장치 또는 레이저 스캐닝 시스템을 통해 작업물에 섬세한 구조 및 패턴(예로서, 플랫 패턴 또는 텍스처)을 생성할 수 있음에 기초하여 사용되는 하나의 출력 방법은 스카이라이팅(skywriting) 방법으로 알려져 있다. 이 경우, 레이저 가공은 제어 데이터의 다수의 개별 세그먼트 시퀀스에 기초하여 작업물 표면 상의 트랙을 따라 레이저를 안내하는 제어 데이터에 기초하여 제어된다.

이와 관련하여, 각각의 제어 데이터의 세그먼트 시퀀스는 레이저가 스위치-온 그리고 오버되고 -레이저는 스위치-온 상태(아래에서 가공 세그먼트 또는 레이저 트랙 세그먼트로 지칭됨), 시작 세그먼트(시작 트래블-오버 세그먼트)에서 실질적으로 일정한 가공 속도로 이동함-. 레이저가 가공 세그먼트 또는 레이저 트랜 세그먼트, 그리고 제동 세그먼트(종료 트래블-오버 세그먼트)의 상류에서 가속되고, 레이저가 가공 세그먼트 후에 다시 제동되는 세그먼트 또는 트랙 세그먼트를 수신하며, 이 레이저는 가속 및 제동 중에 스위치-오프된다.

이 다양한 세그먼트 시퀀스는 실제 가공 중 레이저를 작업물 위에서 정밀하게 그리고 일정한 셋포인트 속도로 안내하는데 사용된다.

그러나 이는 서로 근접하게 놓인 매우 짧은 가공 세그먼트의 경우, 제동 세그먼트가 다른 시작 세그먼트에 겹치는 단점을 야기할 수 있다. 그 결과, 제동 세그먼트를 통과한 후 레이저가 다시 이동하여 레이저의 가속(시작 세그먼트)으로 다시 시작될 수 있다. 레이저의 결과적인 "순례자 단계(pilgrim step)"(이와 관련하여 도 1의 상단 도면을 참조)는 가공 시간의 큰 증가로 이어질 수 있다.

상기 설명 및 스카이라이팅 방법에 기초하여, 본 발명의 하나의 목적은 레이저를 이용해 패턴을 적용하기 위해서 작업물을 가공하는 방법을 제공하고, 그에 따라 가공 시간이 상당히 단축될 수 있는 동시에 생성된 패턴의 품질이 유지될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위해 청구범위 제 1 항에 청구된 방법 및 청구범위 제 24 항에 청구된 추가 방법이 제안된다. 청구범위 제 25 항에 따른 수치 제어식 공작 기계 및 청구범위 제 26 항에 따른 공작 기계에서 사용하기 위한 제어 장치가 추가로 제안된다. 종속 청구항은 유리한 예시적인 실시예에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 특히 수치 제어식 공작 기계 상의 레이저에 의해 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 적어도 하나의 작업물 표면을 가공하는 방법이 제안된다.

이 방법은 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 적용될 텍스처 패턴의 이미지를 지정하는 이미지 데이터 및 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리(geometry)를 지정하는 모델 데이터를 제공하는 단계; 및/또는 이미지 데이터 및 모델 데이터에 기초하여, 각각이 텍스처 패턴에 따라 작업물 표면의 섹션 상에서 이어지는 다수의 트랙 라인에 대한 각각의 트랙 라인을 따라 다수의 연속적인 레이저 트랙 세그먼트를 지정하는 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.

이 방법은 또한 생성된 트랙 세그먼트 데이터에 기초하여, 각 트랙 라인에 대한 하나 이상의 세그먼트 시퀀스를 지정하는 제어 데이터를 생성 -각 세그먼트 시퀀스는 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 레이저가 안내되는 트랙 세그먼트를 가지고, 세그먼트 시퀀스의 트랙 세그먼트는 레이저가 실질적으로 일정한 가공 셋포인트 속도로 스위치-온 상태에서 이동하는 하나 이상의 레이저 트랙 세그먼트를 포함함- 하는 단계; 및/또는 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 제어 데이터에 기초하여 레이저를 제어하는 레이저 장치에 상기 생성된 제어 데이터를 출력하는 단계를 포함한다.

트랙 세그먼트 데이터는 바람직하게는, 특히 유리하게는 이미지 데이터 및 모델 데이터에 기초해 생성되어, 바람직하게는 각각의 트랙 라인에서 실질적으로 서로에 대해 공선(collinear)이 바람직하게는 증가, 특히 바람직하게는 최대화되도록 배치된 인접한 레이저 트랙 세그먼트의 수가 제공될 수 있다.

제어 데이터는 유리하게 적어도 2개의 레이저 트랙 세그먼트를 갖는 각각의 세그먼트 시퀀스가, 실질적으로 서로에 대해 바람직하게는 공선으로 정렬된 2개의 인접한 레이저 트랙 세그먼트 사이에 각각 실질적으로 일정한 가공 셋포인트 속도로 스위치-오프된 상태에서 레이저가 이동하는 트래블-오버(traveled-over) 세그먼트를 갖도록 생성된다.

본 발명은 매우 작은 각도 편차 허용 오차(바람직하게는 3° 미만, 특히 바람직하게는 1.5° 미만)와 관련하여, 트랙 라인 상의 연속적인 레이저 트랙 세그먼트가 가능한 한 공선으로 배치되도록 제공되고 그에 따라 (80% 초과에 이르는) 트랙 라인의 가능한 한 많은 레이저 트랙 세그먼트가 세그먼트 시퀀스에 통합되어 새로운 세그먼트 시퀀스를 시작하고자 인접한 레이저 트랙 세그먼트 사이에 가속 또는 제동 세그먼트가 가능한 한 멀리 삽입될 필요 없이 레이저 트랙 세그먼트 사이에 놓인 영역이 가공 셋포인트 속도를 제동하지 않고 동일한 세그먼트 시퀀스의 맥락에서 유리하게는 간섭 없이 트래블-오버될 수 있는 개념에 기초한다.

이는 더 많은 레이저 트랙 요소를 커버하는 더 효과적인 세그먼트 시퀀스가 중단이나 재정렬없이 레이저를 통해 이동될 수 있기 때문에 전체 가공 시간이 크게 단축될 수 있으며, 또한 보다 균일한 가공 속도로 이동할 수 있기 때문에 더 높은 표면 품질이 획득될 수 있다는 장점을 가진다.

더 많은 레이저 트랙 세그먼트가 공통 세그먼트 시퀀스에 통합되어 한 조각으로 이동될 수 있도록 제어 데이터를 유리하게 생성할 수 있는 본 발명의 일 앙태는 레이저 트랙 세그먼트의 생성이 제어 데이터를 생성하기 위한 실제 세그먼트 시퀀스가 생성되거나 선택되기도 전에 시작된다는 것이다. 이것은 각각의 트랙 라인에 대해서 이미지 및 모델 데이터에 기초하여 레이저 트랙 세그먼트를 언제 컴파일링하고, 가능한 한 공선인 레이저 트랙 세그먼트가 어느 정도까지 이미 연속적으로 배열될 수 있거나 연속적으로 배열되는지를 이미 확인하는 것이 유리하게 가능하게 된다.

본 출원인은 예를 들어 레이저 트랙 세그먼트의 결정에서만큼 이른 평활화, 근사화, 비정상적인 정확도의 증가에 의해, 그리고 세그먼트 시퀀스를 포함하는 제어 데이터의 생성에 앞서 결정된 레이저 트랙 세그먼트의 좌표의 추가의 평활화 및 수정을 통해, 데이터 및 좌표의 수치적 준비가 함께 트래블-오버될 수 있는 복수의 레이저 트랙 세그먼트를 포함하는 세그먼트 시퀀스를 포함하는 최적화된 제어 데이터가 생성될 수 있는 예상치 않은 큰 효과를 가지며, 그에 따라 가공 시간이 뚜렷하게 감소될 수 있음을 추가로 발견하였다. 이는 특히 예를 들어 텍스쳐 패턴을 자유형 표면을 갖는 공작물에 적용할 때 순수하게 평평한 표면으로부터 편차를 갖는 표면 형태에 관한 것이다.

일 구체적인 적절한 구성에 따르면, 각각의 트랙 라인에 대해 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 단계는: 레이저 트랙 세그먼트 또는 각각의 트랙 라인의 방향에 대해 예를 들어 특히 바람직하게는 실질적으로 반경 방향으로 레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표를 수정함으로써 상응하는 트랙 라인의 인접한 레이저 트랙 세그먼트의 공선성을 증가시키는 단계를 더 포함한다. "방사 방향"은 이 경우에서 각각의 좌표점에서, 트랙 라인, 대응하는 레이저 트랙 세그먼트 또는 레이저 트랙 세그먼트를 통해 진행하는 보간 직선으로부터 멀어지거나 그를 향해서 실질적으로 방사상으로 (즉 실질적으로 수직으로) 연장하는 방향을 의미하는 것으로 이해된다. 가장 단순한 경우에서, 이것은 실질적으로 직선(예를 들어 트랙 라인의 레이저 트랙 세그먼트 중 몇몇 또는 전부를 통해 진행하는 보간 직선)으로의 투영에 기초하여 수행될 수 있다.

이것은 레이저 트랙 세그먼트가 이미지 및 모델 데이터에 기초해 생성/결정된 후에라도, 트랙 라인의 레이저 트랙 세그먼트의 공선성을 추가로 증가시키고 추가로 최적화된 세그먼트 시퀀스를 가능하게 하도록 바람직하게는 측방향(즉 레이저 ㅌ트 세그먼트의 방향에 횡방향 또는 수직인 방향)으로 추가로 수정될 수 있다는 장점을 가진다.

실질적으로 반경 방향으로 레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표를 수정하는 것은, 바람직하게는 레이저 트랙 세그먼트 또는 각각의 트랙 라인의 방향에 대해 실질적으로 반경 방향으로 레이저 트랙 세그먼트의 하나 이상의 포인트의 좌표를 시프팅함으로써 수행된다.

이것은 레이저 트랙 세그먼트가 이미지 및 모델 데이터에 기초해 생성/결정된 후에라도, 트랙 라인의 레이저 트랙 세그먼트의 공선성을 추가로 증가시키고 추가로 최적화된 세그먼트 시퀀스를 가능하게 하도록 측방향(즉 레이저 ㅌ트 세그먼트의 방향에 횡방향 또는 수직인 방향)으로 특히 효율적으로 추가로 수정될 수 있다는 장점을 가진다.

레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표에 대해 트랙 라인의 인접한 레이저 트랙 세그먼트의 공선성을 증가시키는 단계에서, 실질적으로 방사상 좌표 시프트는 바람직하게는 최대 좌표 시프트 제한값까지 수행된다.

이것은 적용될 텍스처 패턴의 필요한 또는 원하는 이미지 품질을 획득하도록 허용 오차 제한값의 맥락에서만 좌표 시프트가 수행될 수 있다는 장점을 가진다.

모델 데이터의 3차원 좌표계에서 제 1 좌표축은 가공 중에 레이저 입사 방향에 바람직하게는 실질적으로 평행하게 정렬되고, 상기 모델 데이터의 3차원 좌표계의 다른 2개의 좌표축의 평면은 가공 중에 레이저 입사 방향에 바람직하게는 실질적으로 수직으로 정렬된다.

제 1 좌표축 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값은 바람직하게는 다른 2개의 좌표축의 평면에 놓인 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값보다 크다.

이것은 레이저 입사 방향에 수직인 방향에서보다 레이저 트랙 세그먼트의 공선성을 증가시키도록, 텍스처 패턴의 이미지 품질에 뚜렷하게 영향을 미치지 않는 레이저 방향에서의 좌표 수정이 더 높은 것으로 입증할 수 있다는 장점을 가진다.

인접한 트랙 라인들 사이의 거리는 바람직하게는 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저의 폭과 실질적으로 같거나 더 작고, 특히 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저의 폭의 절반보다 크거나 같다.

좌표 시프트 제한값, 특히 다른 2개의 좌표축(실질적으로 레이저 입사 방향에 수직)의 평면에 놓인 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값은, 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 5% 이하, 특히 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 1% 이하이다.

제 1 좌표축 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값은 바람직하게는 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 10% 이상, 특히 35% 이상이고; 및/또는 상기 제 1 좌표축 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값은 레이저의 초점 위치의 허용 오차 폭의 50% 이상, 특히 레이저 초점 위치의 허용 오차 폭의 75%이다.

레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표의 수정은 바람직하게는 레이저 입사각에 실질적으로 수직으로 놓인 평면에서 실질적으로 반경 방향으로 수행되고/되거나 레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표의 수정은 바람직하게는 레이저 입사각에 실질적으로 평행하게 실질적으로 반경 방향으로 수행된다.

일 구체적인 적절한 구성에 따르면, 모델 데이터는 모델 데이터의 표면 형태 상의 제 2 좌표계의 3차원 좌표로의 이미지 데이터의 제 1 좌표계의 2차원 좌표의 좌표 맵핑을 추가로 지정한다. 대안으로서 또는 그에 더하여, 모델 데이터는 추가로 또는 표면 형태 상에서 이어지는 표면 좌표(예를 들어 UV 좌표)의 제 3 좌표계의 2차원 좌표로의 이미지 데이터의 제 1 좌표계의 2차원 좌표의 좌표 맵핑을 추가로 지정한다.

모델 데이터는 3차원 좌표 공간으로의 2차원 좌표 공간의 맵핑을 기술하는 추가의 2차원 좌표에 의해서 표면 상에 지정될 수 있다. 이것은 예를 들어 UV 좌표일 수 있다.

이미지 데이터 및 모델 데이터에 기초하여 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 단계는 바람직하게는: 다수의 평행하게 이어지는 트랙 라인을 갖는 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 섹션을 해칭(hatching)하는 단계, 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리 상에 트랙 라인 또는 트랙 라인의 세그먼트를 투영하는 단계, 및/또는 트랙 라인이 텍스처 패턴의 이미지에서 대응하는 섹션의 텍스처 패턴과 중첩하는 트랙 라인 세그먼트를 결정하는 단계를 포함한다.

이것은 균일하지 않은 점 또는 자유형태 표면에서도 3차원 작업물 상의 레이저 트랙 세그먼트를 정확하고 신뢰 가능하게 결정할 수 있도록, 모델 데이터에 따른 작업물의 표면 형태 상으로, 이미지 데이터의 2차원 공간으로부터 3차원 좌표를 가진 모델 데이터의 공간 내로 직선으로 이어지는 트랙 라인이 쉽고 효율적으로 투영될 수 있다는 장점을 가진다.

바람직하게는 이러한 경우에 모델 데이터 및 이미지 데이터에 기초하여 트랙 세그먼트 데이터의 생성은: 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 상응하는, 다수의 평행하게 이어지는 트랙 라인을 갖는 텍스처 패턴의 이미지의 섹션을 해칭하는 단계; 트랙 라인이 텍스처 패턴의 이미지에서 대응하는 섹션의 텍스처 패턴과 중첩하는 트랙 라인 세그먼트를 결정하는 단계; 및/또는 결정된 트랙 라인 세그먼트를 상기 모델 데이터의 좌표 맵핑에 기초해서 상기 이미지 데이터의 제 1 좌표계으로부터 상기 모델 데이터의 표면 형태 상의 3차원 좌표로 각각의 결정된 트랙 라인 세그먼트의 2차원 좌표를 맵핑함으로써 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리로 투영하며, 그에 따라 상기 제 1 좌표계의 각각의 트랙 라인 세그먼트에 있어서, 대응하는 레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표가 상기 제 2 좌표계에서 결정되는 단계를 포함한다.

일부 예시적인 실시예에서, 예를 들어 병렬로 이어지는 직선 트랙 라인이 텍스처 패턴의 픽셀 이미지의 이미지 데이터의 2차원 좌표 공간에 배치되며 이미지 데이터의 2D 좌표 공간으로부터 텍스처 패턴과의 중첩의 결정만큼 이르게 또는 그와 함께 3D 모델 데이터의 표면 형태 상으로 투영되거나, 또는 텍스처 패턴에 대응하는 이미지 데이터의 2D 공간에서 이미 결정된 트랙 라인 세그먼트가 투영된다고 가정될 수 있다.

이러한 경우에, 예를 들어 다수의 병렬-실행 트랙 라인은 이미지 데이터의 제 1 좌표계에 배치될 수 있으며 트랙 라인이 텍스처 패턴의 이미지에서 대응하는 섹션의 텍스처 패턴과 중첩하는 트랙 라인 세그먼트를 결정하는 단계는 이미지 데이터의 제 1 좌표 시스템에서 수행될 수 있다.

트랙 라인 또는 트랙 라인의 세그먼트를 투영하는 단계에서, 결정된 트랙 라인 세그먼트는 바람직하게는 특히 예를 들어 모델 데이터의 좌표 맵핑에 기초하여 이미지 데이터의 제 1 좌표계로부터 각각의 결정된 트랙 라인 세그먼트의 2차원 좌표를 모델 데이터의 표면 형태 상의 3차원 좌표로 맵핑함으로써, 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리로 투영될 수 있으며, 바람직하게는 그에 따라 제 1 좌표계의 각각의 트랙 라인 세그먼트에 대해 대응하는 레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표가 제 2 좌표계에서 결정된다.

또한, 다른 적절한 예시적인 실시예에서, 예를 들어 레이저 입사 방향(예를 들어 도 8의 X-Y 평면)에 실질적으로 수직으로 정렬된 평면일 수 있는 사전결정된 평면 내의 이미지 데이터의 3D 좌표 공간 내의 평행하게 이어지는 직선 트랙 라인을 배치하는 것이 또한 가능하다. 모든 트랙 라인은 그 후에 일 방향(예를 들어 평면에 수직인 방향)에서 3D 모델 데이터의 표면 형태 상에 투영될 수 있다. 또한, 3차원 표면 좌표(예를 들어 UV 좌표)는 3D 모델 데이터의 표면 형태 상에 각각 투영된 트랙 라인에 대해 판독될 수 있으며, 이를 위해서 표면 좌표 픽셀 값 또는 보간된 픽셀 값이 이미지 데이터 또는 픽셀 이미지로부터 판독될 수 있다. 판독된 픽셀 값 또는 보간된 픽셀 값에 기초하여, 대응하는 레이저 트랙 세그먼트 또는 레이저 트랙 세그먼트 좌표가 투영된 트랙 라인 상에서 판독될 수 있다.

이러한 경우, 모델 데이터의 제 2 좌표 시스템 내의 다수의 평행하게 이어지는 트랙 라인이 특히 레이저 입사 방향에 실질적으로 수직으로 정렬된 트랙 라인 평면 내에 배치될 수 있다.

트랙 라인 또는 트랙 라인의 세그먼트를 투영하는 단계에서, 모델 데이터의 제 2 좌표계의 트랙 라인은 그 다음 트랙 라인 평면으로부터 특히 실질적으로 트랙 라인 평면에 수직인 투영 방향으로 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리 상으로 투영될 수 있다.

텍스처 패턴의 이미지의 대응하는 섹션에서 트랙 라인이 텍스처 패턴에 중첩하는 트랙 라인 세그먼트를 결정하는 단계에서, 투영된 트랙 라인의 좌표에 대한 좌표 맵핑에 의해 이미지 데이터의 좌표 공간 내의 대응하는 좌표에서의 텍스처 패턴을 특정하는 이미지 데이터의 이미지 값, 특히 픽셀 값이 결정되며, 트랙 라인 세그먼트는 바람직하게는 모델 데이터의 좌표 공간 내의 결정된 이미지 값(예를 들어 바람직하게는 서브-픽셀 보간 후의 픽셀 값)에 기초하여 결정될 수 있다.

이미지 데이터는 바람직하게는 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 10% 이상, 특히 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 25% 이상인 픽셀 폭을 갖는 텍스처 패턴의 픽셀 이미지(래스터 그래픽)를 지정한다.

이것은 이미지 데이터에 대한 데이터의 양(예를 들어 파일 크기)가 제한 내로 유지될 수 있으며 큰 표면에 대해 초과로 분해된 데이터의 양이 발생하지 않는다는 장점을 가진다.

서브-픽셀 보간은 바람직하게는 트랙 라인이 텍스처 패턴의 픽셀 이미지의 대응하는 섹션에서 텍스처 패턴과 중첩하는 트랙 라인 세그먼트의 결정 중에, 또는 이미지 값 또는 픽셀 값의 결정 중에 수행된다.

이것은 이미지 데이터에 대한 데이터의 효율적인 양(예를 들어 비교적 작은 파일 크기)에도 불구하고, 모델 데이터의 공간 내로 트랙 라인의 투영에서 측방향의 픽셀 반올림 오류가 방지될 수 있다는 장점을 가진다.

여기에서 픽셀 이미지 내의 트랙 라인의 좌표를 결정하기 위해서 이러한 서브-픽셀 보간이 극도로 예상하지 못한 장점을 제공한다는 점이 강조된다. 적용된 텍스처 패턴의 이미지 품질을 보장하기 위해서 픽셀 크기는 일반적으로 가공시에 레이저의 폭과 대략 동일하거나 그보다 다소 작으며, 이러한 서브-픽셀 보간은 필요하지도 바람직하지도 않다.

본 출원인은 그러나 서브-픽셀 보간 없이 가능한 픽셀 반올림 오류는, 이들이 임의의 주목할만한 공간적 해상도 문제를 갖지 않더라도 거의 볼 수 없고 어떠한 주목할만한 크기도 갖지 않는(이러한 섹션의 길이는 픽셀 폭보다 더 짧다) 극도로 짧은 레이저 트랙 세그먼트 섹션의 발생으로 이어질 수 있고, 이것은 레이저 트랙 세그먼트 상의 상당한 각도 편차로 이어질 수 있으며, 그에 따라 섹션이 세그먼트 시퀀스에서 이동될 수 없는 경우 예상치 못한 문제가 발생할 수 있고, 그에 따라 가공 시간이 쉽게 명백하지 않은 이유로 불필요하게 그리고 불리하게 의도됨을 발견하였다.

이것은 더욱 큰 양의 데이터를 갖는 더욱 분해된 이미지 파일을 제공할 필요 없이, 특히 바람직하게는 트랙 라인에 대해 횡방향인 측방향으로 서브-픽셀 보간에 의해 향상될 수 있다. 따라서 가공 시간은 트랙 세그먼트 데이터 생성을 추가로 최적화함으로써 추가로 감소될 수 있다.

대응하는 트랙 라인의 방향에 대해 횡방향 또는 수직으로 놓인 측방향으로의 좌표 보간이 바람직하게는 서브-픽셀 보간에서 수행된다.

모델 데이터 내에 지정된 3차원 지오메트리는 바람직하게는 다수의 다각형 표면을 가지며, 특히 트랙 세그먼트 데이터의 생성에서 수행되는 상기 모델 데이터 내에 지정된 3차원 지오메트리 상으로의 직선 트랙 라인의 투영은, 서로에 대해 기울어진 인접한 다각형 표면 사이의 하나 이상의 전이로 인해, 코너를 갖는 트랙 라인으로의 직선 트랙 라인의 맵핑으로 이어진다.

이것은 예를 들어 n>3인 n-면의 다각형 표면 및/또는 삼각형 다각형 표면을 갖는 지오메트리일 수 있다. 3차원 좌표 공간으로의 2차원 좌표 공간의 맵핑을 기술하는 추가의 2차원 좌표는 또한 이러한 경우에 이미 표면 상에 제공될 수 있다. 이들은 예를 들어 UV 좌표일 수 있다.

트랙 세그먼트 데이터의 생성에서 모델 데이터 내에 지정된 3차원 지오메트리 상으로의 직선 트랙 라인의 투영에 의해 결정된 트랙 라인에 대해 수치 평활화가 바람직하게 수행된다. 대응하는 트랙 라인 상에 놓인 레이저 트랙 세그먼트의 좌표는 바람직하게는 수치적으로 평활화된 트랙 라인에 기초하여 결정된다.

이것은 다각형 표면 전이로 인해 발생할 수 있는 트랙 라인 또는 트랙 라인 세그먼트 또는 레이저 트랙 세그먼트 내의 임의의 코너가 수치적으로 평활화될 수 있으며, 그 결과 결정된 레이저 트랙 세그먼트의 공선성이 트랙 세그먼트 데이터의 생성에서 추가로 증가될 수 있다는 장점을 가진다.

수치 평활화는 바람직하게는 3차원 공간에서 수행되는 제 1 평활화 절차를 가지며, 여기서 대응하는 트랙 라인의 코너가 평활화되어, 바람직하게는 평활화된 트랙 라인이 이미 존재하는 코너의 위치에서 둥근 프로파일을 가진다.

이것은 다각형 표면 전이로 인해 발생할 수 있는 트랙 라인 또는 트랙 라인 세그먼트 또는 레이저 트랙 세그먼트 내의 임의의 코너가 수치적으로 평활화될 수 있으며, 그 결과 결정된 레이저 트랙 세그먼트의 공선성이 트랙 세그먼트 데이터의 생성에서 추가로 증가될 수 있다는 장점을 가진다.

수치 평활화는 바람직하게는 레이저 입사 방향으로 수행되는 제 2 평활화 절차를 가지며, 여기서 상기 제 1 평활화 절차에 의해 평활화된 트랙 라인은 레이저 입사 방향에 평행하게 정렬된 방향으로 평활화되어, 바람직하게는 추가로 평활화된 트랙 라인은 레이저 입사 방향에 수직으로 정렬된 평면 상에서 평활화되지 않은 트랙 라인에 비해 더 평평하게 진행한다.

이것은 다각형 표면 전이로 인해 발생할 수 있는 트랙 라인 또는 트랙 라인 세그먼트 또는 레이저 트랙 세그먼트 내의 임의의 코너가 수치적으로 더욱 더 평활화될 수 있으며, 그 결과 결정된 레이저 트랙 세그먼트의 공선성이 트랙 세그먼트 데이터의 생성에서 추가로 증가될 수 있다는 장점을 가진다. 여기에서 위치 편차가 실제 표면 위치로부터 분산하며 (비교적 감소가능한 가공 시간의 측면에서) 레이저 입사 방향에서의 위치 정확도가 뚜렷하게 감소된다는 점이 고려된다. 그러나 위치는 레이저 입사 방향에 수직으로 정확하게 위치된 채로 유지되어 레이저 입사 방향에서의 임의의 시프트가 획득 가능한 이미지 품질에 거의 영향을 미치지 않기 때문에, 상당히 큰 불리한 효과 없이 허용될 수 있다.

그러나 거리 방향(레이저 입사 방향)에서, 빔 커스틱스(caustics) 및 레일라이 길이로 인해, 레이저 프로세스는 측방향에 대한 것보다 상당히 더 높은 편차(초점 길이 및 빔 품질에 따라 수십 mm에 이름)를 허용한다. 그 결과, 이러한 방향에서 좌표를 평활화하거나 또는 측방향으로 가능한 것보다 상당히 더 큰 정도까지 평활화를 통해서 이를 왜곡하는 것이 가능하다. 초과 평활화는 표면에 대한 초점 위치의 작은 편차로 이어지며, 이는 허용 오차의 맥락에서 보이지 않지만 시퀀스로부터의 거칠기를 제거한다. 3차원에서 보았을 때, 따라서 곡선은 실질적으로 공선으로 나타나며 수의 측면에서 출력은 더욱 큰 시간 절약을 가지고 보다 긴 세그먼트 시퀀스를 생성할 수 있다.

이미지 데이터는 바람직하게는 텍스처 패턴의 픽셀 이미지를 지정하고, 픽셀 이미지의 각 픽셀에는 바람직하게는 텍스처 패턴의 대응하는 위치에서 툴 표면에 적용될 텍스처 패턴의 사전결정된 깊이를 지정하는 픽셀 값이 할당된다.

이것은 각각의 깊이 층에 대해 제공되어야만 하는 개별 이미지 데이터 없이 서로 다른 깊이를 깍도록 복수의 가공 단계에 대해 쉽고 효율적으로 사용될 수 있다는 장점을 가진다.

개별적인 트랙 세그먼트 데이터는 바람직하게는 픽셀 이미지의 픽셀 값들에 기초해 상기 텍스처 패턴의 서로 다른 깊이 레벨들에 대해 개별적인 트랙 세그먼트 데이터가 생성되어, 바람직하게는 텍스처 패턴이 각 트랙 세그먼트 데이터에 기초하여 생성된 상기 제어 데이터에 기초해 연속적인 가공 절차에서 서로 다른 깊이 레벨들로 깎인다.

일 구체적인 적절한 구성에 따르면, 방법의 수치 계산에서, 상기 트랙 세그먼트 데이터의 생성에 있어서, 특히 좌표 맵핑의 기초가 되는 2차원 및/또는 3차원 좌표를 포함하는 이미지 및/또는 모델 데이터의 좌표는 작업물 표면 상의 레이저의 폭, 인접하는 트랙 라인들 사이의 거리, 모델 데이터의 다각형 크기, 또는 이미지 데이터의 픽셀 폭의 적어도 1/1000의 해상도 정확도를 갖는, 특히 바람직하게는 적어도 위의 변수들 중 하나의 1/10000의 정확도에 해당하는 공간 해상도를 가지고 판독된다. 일 구체적인 적절한 구성에 따르면, 방법의 수치 계산에서, 상기 트랙 세그먼트 데이터의 생성에 있어서, 특히 바람직하게는 좌표 맵핑이 기초하는 2차원 및/또는 3차원 좌표를 포함하는 이미지 및/또는 모델 데이터의 좌표는 적어도 10nm의 해상도 정확도, 특히 실질적으로 1nm의 해상도 정확도를 가지는 공간 해상도로 판독된다.

이것은 가공시의 레이저의 폭과 원하는 이미지 해상도에 대한 정확도가 예상치 않게 그리고 일반적이지 않은 정확도로 선택되었다고 해도 수치 계산에서의 반올림 오류가 방지될 수 있다는 장점을 가지며, 이러한 계산은 이미지 공간 해상도에서 중요한 역할을 하지 않지만 작은 레이저 트랙 세그먼트의 방향 편차와 관련하여 놀랍게 큰 각도 편차 또는 공선성 편차를 발생시킬 수 있다. 레이저 트랙 세그먼트의 공선성은 따라서 특히 놀라운 방식으로 증가될 수 있으며, 더 많은 레이저 트랙 세그먼트가 공동 세그먼트 시퀀스 내에 통합될 수 있기 때문에 가공 시간이 뚜렷하게 감소될 수 있다.

일 구체적인 적절한 구성에 따르면, 각각의 세그먼트 시퀀스는, 가공 셋포인트 속도로 가속하기 위해 레이저가 스위치-오프 상태에서 이동하는 시작 트래블-오버 세그먼트(시작 세그먼트) 및 가공 셋포인트 속도로부터 제동하기 위해 레이저가 스위치-오프 상태에서 이동하는 종료 트래블-오버 세그먼트(종료 세그먼트)를 포함한다. 공선성이 존재할 때, 세그먼트 시퀀스는 복수의 연속적인 레이저 트랙 세그먼트를 포함하고, 이들 각각은 레이저가 스위치-오프되었을 때 실질적으로 일정한 속도로 "방해 없이" 이동될 수 있는 트래블-오버 세그먼트에 의해 분리된다. 이는 가공 시간에서의 뚜렷한 감소를 가능하게 한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 전술된 양태들 중 하나에 따른, 특히 수치 제어식 공작 기계 상의 레이저에 의해 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하도록 적어도 하나의 작업물 표면을 가공하는 방법을 위한 제어 데이터의 생성에서 사용하기 위한 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 방법이 제안된다.

제어 데이터는 바람직하게는 각각의 트랙 라인에 대해 하나 이상의 세그먼트 시퀀스를 지정하고, 각각의 세그먼트 시퀀스는 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 레이저가 안내되는 트랙 세그먼트를 가지고, 세그먼트 시퀀스의 트랙 세그먼트는 스위치-온 상태에서 레이저가 실질적으로 일정한 가공 셋포인트 속도로 진행하는 하나 이상의 레이저 트랙 세그먼트를 포함한다.

이 방법은 바람직하게는: 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 적용될 텍스처 패턴의 이미지를 지정하는 이미지 데이터 및 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리를 지정하는 모델 데이터를 제공하는 단계; 및 이미지 데이터 및 상기 모델 데이터에 기초하여, 각각이 텍스처 패턴에 따라 작업물 표면의 섹션 상에서 이어지는 다수의 트랙 라인에 대한 각각의 트랙 라인을 따라 다수의 연속적인 레이저 트랙 세그먼트를 지정하는 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.

트랙 세그먼트 데이터는 바람직하게는 이미지 데이터 및 모델 데이터에 기초하여 생성되며, 각각의 트랙 라인에 있어서, 서로에 대해 실질적으로 공선이도록 배치된 인접한 레이저 트랙 세그먼트의 수가 증가되고 특히 최대화되어, 바람직하게는 제어 데이터의 생성에서 서로에 대해 실질적으로 공선으로 정렬되고 공통 세그먼트 시퀀스에 통합될 수 있는 트랙 라인의 인접한 레이저 트랙 세그먼트의 수가 증가되고 특히 최대화되도록 제공된다.

요약하면, 가공 중에 작업물의 가공 시간 특히 패턴의 적용이 뚜렷하게 감소되는 동시에 생성된 패턴의 품질이 유지될 수 있게 하는, 레이저에 의해 패턴을 도포하기 위해서 작업물을 가공하는 방법을 제공하기 위한 양태 및 바람직한 구성이 제안된다.

최상의 가능성으로 이러한 제안된 방법의 장점을 취할 수 있도록, 공작 기계 상에서 사용하기 위한 레이저 장치 또는 이러한 레이저 장치를 갖는 공작 기계가 매우 높은 펄스 주파수를 갖는 레이저를 가진 전술된 방법 양태에 따라 작업물 가공을 위해 사용되는 것이 특히 유리하다. 이것은 매우 느린 최대 획득가능한 펄스 주파수로 인해 스위치-온 레이저에 의해 트래블-오버되는 레이저 트랙 세그먼트의 라인 품질에 부정적인 영향을 갖지 않고 평균에 대해 더 긴 가공 세그먼트에 걸쳐 이동할 때 (특히 "순례자 단계 없이") 더 높은 획득가능한 가공 속도가 사용될 수 있다는 장점을 가진다.

이를 위해, 100kHz 내지 1MHz 범위의 펄스 주파수가 바람직하게 적용될 수 있고, 그에 따라 더 높은 가공 셋포인트 속도의 속도 장점이 또한 실제로 공선으로 배치될 가공 세그먼트(레이저 트랙 세그먼트)로 인해 작업물 표면에 더 큰 정도까지 이송될 수 있으며 이에 의해서 (각각의 평균보다 긴) 세그먼트 시퀀스가 최적화되며, 이들 각각은 "순례자 단계 없이" 다수의 레이저 트랙 세그먼트에 걸쳐 더 높은 가공 셋포인트 속도로 트래블-오버될 수 있다. 이는 추가로 또는 보다 뚜렷하게 감소된 가공 시간을 가능하게 한다.

예시로서 높은 가공 품질을 보장하기 위해, 바람직하게는 50% 이상의 레이저 펄스 중첩이 달성되고, 바람직하게는 75% 이상이 달성된다. 이를 위해, 예를 들어 공작물 표면 상의 가공 중에 레이저의 사전정의된 지름(폭)의 경우, 펄스 주파수 및 최대 가공 속도(즉, 레이저가 레이저 레이저 트랙 세그먼트 또는 산재된 트래블-오버 세그먼트에 걸쳐 이동하는 최대 속도)가 바람직하게는 레이저의 지름(폭)의 절반 이하인 레이저 펄스 주파수에 대한 최대 가공 속도의 비율로 선택되어, 예를 들어 레이저의 지름(폭)의 3/4 이하이거나 적어도 50% 이상의 레이저 펄스 오버랩, 예를 들어 적어도 75% 이상의 레이저 펄스 오버랩을 획득한다. 만약 이 경우에 펄스 주파수가 증가되면, 최대 가공 속도는 그에 따라 비율이 결정적이기 때문에 동시에 증가될 수 있다.

추가로, 바람직하게는 이미 매우 높은 펄스 주파수를 갖는 레이저 추가의 발산-변경 장치를 갖는 공작 기계의 추가로 특히 바람직한 구성은 이러한 공작 기계의 레이저를 포함하는 레이저 장치를 확장하는 것을 포함한다. 이러한 발산-변경 장치는 예를 들어 DE 10 2012 111 098 B4로부터 알려져 있다.

레이저 스캐너 시스템은 일반적으로 X, Y 평면(즉 레이저 입사 방향 또는 레이저 빔 방향에 실질적으로 수직인 평면) 내에서 (5m/s 내지 10m/s 또는 그 이상 범위로) 매우 빠르게 설정될 필요가 있는 축을 가지며, 그에 따라 평평한 표면은 빠른 레이저 설정 속도에 의해 레이저 입사 방향에 실질적으로 수직인 레이저 스캐닝 시스템에 의해 매우 빠르게 가공될 수 있다.

그러나 평평한 표면 대신, 3D 공간의 자유형 표면이 이제 가공되며, Z-방향(즉 실질적으로 레이저 입사 방향)으로의 설정을 위해 오직 하나의 기계적으로 구동 가능한 축이 정상적으로 이용가능하기 때문에 시스템을 다시 더 느린 속도로 제어되며, 그에 따라 높은 가공 속도는 3D 공간에서 최적의 방식으로 획득될 수 없다. 이러한 점에서, 모든 3개의 선형 병진 자유도 X, Y 및 Z를 포함하는 3D 공간에서도 특히 자유 형태 표면 상의 3D 공간에 있는 트랙 라인을 따라서 뚜렷하게 더 높은 가공 속도를 획득할 수 있도록 Z-방향에서 뚜렷히 더 높은 설정 속도를 허용하는 발산-변경 장치의 바람직한 속성으로 호소될 수 있다.

발산-변경 장치는 예를 들어 레이저 빔의 초점이 빠르게 변경 가능한 초점 길이를 가지고 가공될 작업물 상에 포커싱될 수 있도록 변경 가능하능하게 레이저 빔의 발산 각도를 설정할 수 있다. 작업물 표면의 구조로 인해 레이저 소스와 작업물 사이에 서로 다른 거리가 존재할 수 있기 때문에, 레이저 빔으로부터 작업물로의 효율적이고 정확한 에너지 이동을 획득하도록 매우 빠른 시간 내에 레이저 빔을 포커싱하는 것이 필요할 수 있다.

광학적으로 활성인 요소가 바람직하게는 텔레센트릭하게 배치되는 발산-변경 장치가 이러한 경우에 반사 시스템(예를 들어 파라볼릭 반사기) 또는 텔레센트릭 굴절 시스템(예를 들어 렌즈 시스템)을 가질 수 있다. 빔 편향 장치(예를 들어 회전 미러)는 그에 따라 광학적으로 활성인 요소 상에 발산-변경 장치 내의 레이저 빔을 변향시키며, 따라서 레이저 빔의 코스 및 그것의 번들링/포커싱에 영향을 줄 수 있다.

매우 높은 펄스 주파수를 갖는 레이저 및 발산-변경 장치에 의한 공작 기계의 유리한 개발로 인해서, 3차원 공간 내의 작업물 표면(예를 들어 3D 자유형태 표면)에 가능한 한 공선이도록 배치된 가공 세그먼트로 인해 속도 장점을 전달하는 것이 가능하며, 그에 따라 작업물 표면의 가공은 추가로 최적화될 수 있고 보다 뚜렷하게 감소된 가공 시간이 그에 따라 획득될 수 있다. 이것은 특히 바람직하게는 100kHz 이상이고, 특히 바람직하게는 400kHz 이상이거나, 또는 보다 최적으로 800kHz 이상이거나 1MHz에 이르는 비교적 높은 펄스 주파수를 허용하는 레이저와 결합될 때 특히 명백하다.

추가로, 레이저 장치의 레이저에 의해 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 적어도 하나의 작업물 표면을 기계 가공하기 위한 레이저 장치를 포함하는 수치 제어식 공작 기계에서 사용하기 위한 제어 장치가 제안된다.

제어 장치는 바람직하게는 전술된 방법을 공작 기계 상에서 수행하도록 구성된다.

제어 장치는 바람직하게는 전술된 방법으로 생성된 제어 데이터에 기초하여 공작 기계를 제어 -제어 데이터는 각 트랙 라인에 대한 하나 이상의 세그먼트 시퀀스를 지정하고, 각각의 세그먼트 시퀀스는 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 레이저가 안내되는 트랙 세그먼트를 가지고, 상기 세그먼트 시퀀스의 트랙 세그먼트는 레이저가 실질적으로 일정한 가공 셋포인트 속도로 스위치-온 상태에서 이동하는 하나 이상의 레이저 트랙 세그먼트를 포함- 하도록 구성된다.

제어 장치는 바람직하게는 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리를 지정하는 제공된 모델 데이터 및 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 적용될 텍스처 패턴의 이미지를 지정하는 제공된 이미지 데이터에 기초하여, 레이저 트랙 세그먼트 데이터를 생성 -상기 트랙 세그먼트 데이터 각각은 텍스처 패턴에 따라 작업물 표면의 섹션 상에서 진행하는 다수의 트랙 라인에 대한 개별 트랙 라인을 따라서 다수의 연속적인 레이저 트랙 세그먼트를 지정하고, 상기 트랙 세그먼트 데이터는 상기 이미지 데이터 및 상기 모델 데이터에 기초해 생성되고, 각각의 트랙 라인에 있어서 서로에 대해 실질적으로 공선으로 배치된 인접한 레이저 트랙 세그먼트의 수가 증가, 특히 최대화되도록 제공됨- 하도록 구성된다.

제어 장치는 바람직하게는 생성된 또는 제공된 레이저 트랙 세그먼트 데이터에 기초하여 제어 데이터를 생성하도록 구성된다.

제어 데이터는 바람직하게는 적어도 2개의 레이저 트랙 세그먼트를 갖는 각각의 세그먼트 시퀀스가, 실질적으로 서로에 대해 공선으로 정렬된 2개의 인접한 레이저 트랙 세그먼트 사이에 실질적으로 일정한 가공 셋포인트 속도로 스위치-오프된 상태에서 레이저가 이동하는 트래블-오버 세그먼트를 각각 갖도록 생성된다.

추가로 전술된 제어 장치; 및/또는 레이저 장치를 구비하는 공작 기계가 제안되고, 레이저 장치는 특히 레이저 장치의 레이저에 의해 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하도록 공작 기계의 제어 장치에 의해 (예를 들어 전술된 제어 장치에 의해) 3방향으로 제어되는 방식으로 작업물 표면 위에서 가이드될 수 있는 레이저를 구비한다.

레이저는 바람직하게는 2m/s 이상, 특히 4m/s 이상, 특히 바람직하게는 10 m/s 이상의 가공 속도로 레이저의 레이저 빔의 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 이동될 수 있다.

레이저 장치는 바람직하게는 레이저의 레이저 빔의 방향에 실질적으로 정렬된 방향으로 레이저를 제어하기 위한 발산-변경 장치를 구비한다.

레이저는 바람직하게는 4 m/s 이상, 특히 바람직하게는 10 m/s 이상의 가공 속도로 레이저의 레이저 빔의 방향으로 이동될 수 있다.

레이저는 바람직하게는 레이저의 레이저 빔의 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향에서 레이저의 최대 가공 속도와 실질적으로 동일하거나 그보다 큰 최대 가공 속도로 상기 레이저의 레이저 빔의 방향으로 이동될 수 있다.

레이저 장치의 레이저는 바람직하게는 200kHz 이상, 특히 400kHz 이상, 그리고 특히 바람직하게는 800kHz 이상의 펄스 주파수에서 동작하도록 구성된다.

또한, 컴퓨터 상에서 실행될 때, 상기 양태들의 단계, 특히 트랙 세그먼트 데이터의 생성 및/또는 제어 데이터의 생성 단계를 포함하는 방법을 실행하도록 컴퓨터를 구성하는 명령을 가진 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품 또는 컴퓨터 장치가 제안된다.

전술된 양태 및 특징에 대한 장점과 특정한 구성 가능성뿐만 아니라, 그의 추가적인 양태 및 장점이 아래에서 설명되지만, 첨부 도면들에 대해 결코 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1a는 예시로서 "순례자 단계"의 문제를 설명하기 위해 각각의 레이저 트랙 세그먼트를 갖는 복수의 가공 시퀀스의 세그먼트를 개략적으로 도시하고,
도 1b는 예시로서 2개의 인접한 공선형 레이저 트랙 세그먼트를 갖는 가공 시퀀스를 도시하고,
도 2a는 예시로서 본 발명에 따른 방법의 하나의 예시적인 실시예의 흐름도를 도시하고,
도 2b는 예시로서 하나의 예시적인 구성에 따른 트랙 세그먼트 데이터의 생성을 도시하고,
도 3은 예를 들어 픽셀 이미지의 이미지 데이터에 기초하여 개별 픽셀들 사이의 연결 라인의 프로파일을 도시하고,
도 4는 예시로서 픽셀 이미지의 이미지 데이터에 기초하여 레이저 트랙 세그먼트의 위치를 결정하기 위해 서브-픽셀 보간을 도시하고,
도 5a는 예시로서 3차원 작업물의 3D 다각형 모델 데이터에 따라 이미지 데이터의 2D 공간으로부터 표면 상으로 맵핑된 트랙 라인을 도시하고,
도 5b는 예시로서 다각형 모델 데이터에 따라 표면 상으로의 투영을 통해 발생하는, 표면에 대한 단면에서 투영된 트랙 라인의 프로파일을 도시하고,
도 6a는 예시로서 공간 해상도가 낮고 보간이 없는 레이저 트랙 세그먼트의 방향 벡터의 각도 방향을 도시하고,
도 6B는 예시로서 높은 공간 해상도 및 보간을 갖는 레이저 트랙 세그먼트의 방향 벡터의 각도 방향을 도시하고,
도 7은 예시로서 트랙 세그먼트 데이터의 레이저 트랙 세그먼트의 공선성을 증가시키기 위해 레이저 트랙 세그먼트의 좌표의 좌표 수정을 예로서 도시하고,
도 8은 예시로서 투영 후, 코너의 평활화 후 및 레이저 입사 방향 Z의 방향으로의 트랙 라인의 곡선 평활화 후에 투영된 트랙 라인의 프로파일을 도시하며,
도 9는 예시로서 이미지 데이터의 텍스처 패턴에 따라 결정된 각각의 레이저 트랙 세그먼트를 갖는 다수의 병렬-실행 트랙 라인을 도시한다.

본 발명의 실시예 또는 예시적인 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 이하에서 설명되는 예시적인 실시예 및 그 실시예의 특징으로 제한되거나 제한되지 않으며, 오히려 특히 독립 청구항의 보호 범위의 맥락 내의 기술된 예시의 특징을 수정함으로써 포함되는 예시적인 실시예의 수정을 포함한다는 것이 강조된다. 또한 각 도면의 설명에서 인용된 모든 참조부호가 모든 도면에 존재하는 것은 아니라는 것이 지적된다. 그러한 경우, 도면의 이전 설명을 참조한다.

도 1a는 예를 들어 어느 레이저가 작업물의 표면을 가공하도록 의도되는지(예를 들어 펄스 레이저, 예를 들어 100kHz 이상의 획득가능한 펄스 주파수를 갖는, 특히 500kHz 이상 또는 1MHz 이상의 획득가능한 펄스 주파수를 갖는 펄스 레이저)에 기초하여, 복수의 가공 세그먼트(12)를 갖는 가공 시퀀스(10)를 도시한다.

스카이라이팅 방법을 적용할 때 그리고 서로 너무 가까이 있는 가공 세그먼트(12)(레이저 트랙 세그먼트)의 경우, 시작 세그먼트(11)(시작 트래블-오버 세그먼트) 및 제동 세그먼트(13)(종료 트래블-오버 세그먼트)가 겹쳐진다. 스카이라이팅 방법으로 인해, 레이저는 도 1a의 하단에 도시된 바와 같이 제동 세그먼트(13)를 끝까지 이동하고 리셋한 후, 시작 세그먼트(11)로 다시 시작한다.

결과적으로 레이저의 "순례자 단계"는 서로 매우 근접한 가공 세그먼트(12)를 갖는 매우 섬세한 텍스처의 경우 가공 시간을 크게 증가시킬 수 있다.

이를 피하기 위해, 트랙 세그먼트 데이터는 연속적인 레이저 트랙 세그먼트(12)가 실질적으로 공선상에 있도록 지정되어 공통 가공 시퀀스(10)(세그먼트 시퀀스)로 통합되도록 생성된다.

도 1b는 예를 들어, 공통 트랙 라인의 2개의 인접한 공선형 레이저 트랙 세그먼트(12)를 갖는 가공 시퀀스(10)를 도시한다. 레이저 트랙 세그먼트는 각각 점 B 및 D의 시작 좌표 및 점 C 및 E의 끝 좌표를 가지며, 이들은 직선 상에 실질적으로 공선상에 있다. 이 경우 각도 편차는 바람직하게는 3° 미만, 특히 바람직하게는 1.5° 미만이어야 한다.

레이저가 가속 속도로 스위치-오프 상태로 이동하는 시작 이동 세그먼트 (11)(시작 세그먼트)는 지점 A와 B 사이에 배치되어 가공 셋포인트 속도가 점 B에 가장 마지막으로 도달하고, 레이저는 점 B에서 스위치-온되고, 그에 따라 레이저는 점 B와 점 C 사이에서 실질적으로 일정한 가공 속도로 제 1 레이저 트랙 세그먼트(12)를 가로질러 이동하며, 레이저는 점 C에서 스위치-오프된다.

레이저가 스위치-오프될 때 실질적으로 일정한 가공 속도로 레이저가 "중단없이"(즉, 실질적으로 제동 또는 가속없이) 이동하는 트래블-오버 세그먼트(14)는 점 C와 D 사이에 배치되고, 레이저는 점 D에서 스위치-온되어 레이저가 점 D와 점 E 사이에서 실질적으로 일정한 가공 속도로 제 2 레이저 트랙 세그먼트(12) 위로 이동하며, 점 E에서 스위치-오프된다.

그 다음 레이저는 레이저가 스위치 오프될 때, 포인트 E와 포인트 F 사이의 종료 트래블-오버 세그먼트(13)(제동 세그먼트)에서 다시 제동될 수 있다. 따라서, 각각의 경우에 세그먼트 시퀀스 내의 오직 하나의 레이저 트랙 세그먼트만이 가공되는 스카이라이팅 방법에서와는 다르게, 이제 둘 이상의 레이저 트랙 세그먼트(12)가 공통의 세그먼트 시퀀스로 통합될 수 있고 산재된 제동 및 갱신된 가속 없이 트래블 오버될 수 있으며, 그에 따라 상당한 가공 시간의 감소가 가능해진다.

이 경우의 목표는 모든 세그먼트 시퀀스를 지정하는 제어 데이터가 트랙 세그먼트 데이터에 기초하여 생성되기 전에 복수의 레이저 트랙 세그먼트를 갖는 가능한 많은 세그먼트 시퀀스 또는 세그먼트 시퀀스에 통합된 가능한 많은 레이저 트랙 세그먼트가 제공되도록, 이들 좌표를 지정하는 트랙 세그먼트 데이터의 생성 동안 가능한 한 동일 선상에 있도록 레이저 트랙 세그먼트의 좌표를 배열하거나 또는 실질적으로 공선 레이저 트랙 세그먼트의 수를 증가시키는 것이다.

우선, 예를 들어 한 편으로는 래스터 그래픽 또는 픽셀 이미지에 기초한 2D 이미지 데이터 및 가공될 작업물의 표면 형태에 대한 사양을 포함하는 3D 모델 데이터가 제공되며, 다른 한 편으로는 레이저에 의해 적용되는 텍스처가 제공된다. 이미지 데이터, 특히 적용될 텍스처와 관련된 데이터는 바람직하게는 비트 맵 파일 또는 다른 유형의 래스터 그래픽에 의해 제공될 수 있다. 모델 데이터의 상응하는 작업물의 기하학적 정보는 예를 들어 OBJ 파일 또는 다른 단계에서 사용되는 다른 3D 모델 데이터 포맷을 통해 제공될 수 있다.

이미지 및 모델 데이터의 제공 후에, 이미지 및 모델 데이터는 수치적으로 준비될 수 있고, 트랙 세그먼트 또는 레이저 트랙 세그먼트는 이미지 데이터의 텍스처 및 모델 데이터의 표면 형태에 기초하여 결정될 수 있으며, 이 세그먼트 위에서 텍스처를 작업물 표면에 적용하기 위해 레이저가 스위치-온 상태로 이동해야 한다. 목표는 래스터 그래픽으로 캡처된 픽셀을 준비하여 레이저가 작업물의 표면을 가공하여 트랙 라인의 가능한 많은 레이저 트랙 세그먼트가 실질적으로 공선이 되도록 배열하는 것이다.

이를 위해, 매우 다양한 수치 방법이 사용될 수 있다. 한 예는 곡선 경로의 수학적 평활화이다. 이 경우, 곡선은 더 낮은 곡률을 갖는 곡선으로 변환되도록 의도되며, 동시에 원본과 가능한 편차가 적어야 한다. 구체적으로, 하위-근사 다항식은 이를 위해 매우 유리한 것으로 입증될 수 있다.

다른 가능성은 (예로서, 서브-픽셀 보간을 통해) 래스터 그래픽을 보간하는 것이다. 이 경우, 개별 픽셀들, 특히 서로 가까이 배치된 주변 픽셀들로부터 비교적 큰 편차를 갖는 픽셀들은 래스터 그래픽으로부터 "제거"될 수 있다. 실질적으로 공선형 픽셀들 사이의 연결 라인의 생성에서 나중에 발생할 수 있는 방향의 변화는 이에 의해 감소될 수 있다. 이어서, 래스터 그래픽을 추가로 최적화하기 위해 평활화 방법 등이 다시 적용될 수 있다.

다음 단계에서, 픽셀 이미지 또는 작업물 표면은 레이저에 의해 순서대로 가공되도록 의도된 가공 표면 섹션들로 분할된다. 각각의 표면 섹션의 가공은 이 경우에 대응하는 타겟 지오메트리에 의존하며, 이는 대상물 및 적용될 텍스처에 대한 기하학적 정보로부터 형성된다.

작업물의 기하학적 특성에 따라, 결과적인 표면 섹션은 수 밀리미터의 에지 길이를 갖는 비교적 클 수 있거나, 또는 더 낮은 ㎛ 범위의 에지 길이를 가지고 비교적 매우 작을 수 있다.

다음 단계에서, 각각의 가공 표면 섹션은 레이저가 스캐너 시스템에 의해 안내되는 다수의 선형 가공 시퀀스(10)를 정의함으로써 해칭된다. 이 경우 해칭은 서로 평행한 다수의 트랙 라인이 섹션 위에 놓여지고 모델 데이터에 따라 3D 표면에 투영되며, 이미지 데이터의 텍스처 패턴과의 중첩은 레이저 트랙 라인에 놓인 레이저 트랙 세그먼트를 결정하기 위해 순서대로 추가로 결정됨을 의미한다.

각각의 선형 가공 시퀀스는 나중에 픽셀 이미지의 래스터 그래픽의 픽셀 그룹을 포함하고 실질적으로 시작 세그먼트(11)(시작 트래블-오버 세그먼트) 및 종료 세그먼트(13)(종료 트래블-오버 세그먼트)로 실질적으로 분할될 수 있으며, 여기서 레이저는 스위치-오프 상태에서 가속(시작 세그먼트(11)) 또는 제동(종료 세그먼트(13))되며 레이저는 스위치-온 상태에서 예를 들어 스위치에서 일정한 속도로 이동하는 적어도 하나의 가공 세그먼트(12)(레이저 트랙 세그먼트)로 들어가고, 여기서 각각의 트래블-오버 세그먼트(14)는 가공 시퀀스(세그먼트 시퀀스)의 가공 세그먼트/레이저 트랙 세그먼트(12) 사이에 배열된다.

사전에 또는 후속 데이터 수정에서 수행되는 이미지 데이터 처리로부터의 픽셀 또는 레이저 트랙 세그먼트로 인해, 픽셀 또는 레이저 트랙 세그먼트가 실질적으로 공선 형태로 존재하기 때문에, 이들은 특히 선형 가공 시퀀스에 맵핑될 수 있어, 복수의 가공 세그먼트(레이저 트랙 세그먼트)를 갖는 다수의 비교적 긴 가공 시퀀스(세그먼트 시퀀스)가 형성될 수 있다.

결정된 레이저 트랙 세그먼트 또는 트랙 세그먼트 데이터로 출력되는 이들 결정된 레이저 트랙 세그먼트의 좌표에 기초하여, 모든 가공 시퀀스(세그먼트 시퀀스)를 지정하는 제어 데이터가 생성된다.

다음 단계에서, 가공 시퀀스를 지정하는 제어 데이터는 레이저가 작업물 표면 위로 안내되는 제어 데이터에 기초하여 스캐너 시스템으로 출력될 수 있다.

각 가공 시퀀스는 시작 부분에 시작 세그먼트와 끝 부분에 끝 세그먼트가 있지만, 사이의 복수의 레이저 트랙 세그먼트와 산재된 트래블-오버 세그먼트에 걸쳐 방해 없이 이동하기 때문에, 레이저의 가속 및 제동 절차의 수가 각각의 가공 표면 섹션에 대해 부분적으로 전체적으로 상당히 감소될 수 있다. 결과적으로 가공 시간이 크게 단축되며, 특히 자동차 산업의 대시보드와 같은 큰 표면 응용 분야에 상당한 영향을 가진다.

도 2a는 본 발명에 따른 방법의 하나의 예시적인 실시예의 흐름도를 도시한다. 도 2b는 일 예시적인 구성에 따른 트랙 세그먼트 데이터의 생성을 예시로서 도시한다.

도 2a는 예를 들어, 특히 수치 제어식 공작 기계에서 레이저를 통해 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 적어도 하나의 작업물 표면을 가공하는 방법을 도시한다.

이 경우, 작업물은 3D 모델 데이터에 지정된대로 셋포인트 형상이 새겨질 때까지 밀링 등을 통해 이미 셋포인트 형상을 기반으로 가공할 수 있다. 레이저 장치 또는 레이저 스캐너 시스템은 예를 들어 레이저 텍스처링에 의해 레이저를 통해 작업물 서비스 상에 미리 결정된 텍스처 패턴을 조각하기 위해 공작 기계 상에 사용될 수 있다.

이 방법은 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에에 적용될 텍스처 패턴의 이미지를 지정하는 이미지 데이터를 제공하는 단계(S1) 및 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리를 지정하는 모델 데이터를 제공하는 단계(S2)을 포함한다.

단계(S3)에서, 트랙 세그먼트 데이터는 이미지 데이터 및 모델 데이터에 기초하여 생성되며, 여기서 트랙 세그먼트 데이터는 텍스처 패턴에 따라 작업물 표면의 섹션에서 이어지는 다수의 트랙 라인(SP)에 대해 각각의 트랙 라인(SP)을 따라 다수의 연속적인 레이저 트랙 세그먼트(12)를 각각 지정한다.

단계(S4)에서, 제어 데이터는 생성된 트랙 세그먼트 데이터에 기초하여 생성되며, 제어 데이터는 각 트랙 라인에 대해 적어도 하나의 세그먼트 시퀀스(10)를 지정하고, 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 각 세그먼트 시퀀스(10)는 레이저가 안내되는 트랙 세그먼트를 가지며, 세그먼트 시퀀스(10)의 트랙 세그먼트는 레이저가 실질적으로 일정한 셋포인트 속도로 스위치-온 상태에서 진행하는 적어도 하나의 레이저 트랙 세그먼트(12)를 포함한다.

단계(S5)에서, 생성된 제어 데이터는 레이저 장치 또는 그 제어 장치로 출력되고, 텍스처 패턴을 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 적용하기 위해 제어 데이터에 기초하여 레이저를 제어한다(S6).

특히, 트랙 세그먼트 데이터는 상기 이미지 데이터 및 모델 데이터에 기초해 단계(S3)에서 생성되어, 각각의 트랙 라인에서 실질적으로 서로에 대해 공선이 증가, 특히 최대화되도록 배치된 인접한 레이저 트랙 세그먼트의 수가 제공된다.

또한, 제어 데이터는 적어도 2개의 레이저 트랙 세그먼트(12)를 갖는 각각의 세그먼트 시퀀스(10)가, 실질적으로 서로에 대해 공선으로 정렬된 2개의 인접한 레이저 트랙 세그먼트(12) 사이에 각각 실질적으로 일정한 가공 셋포인트 속도로 스위치-오프된 상태에서 레이저가 이동하는 트래블-오버 세그먼트(14)를 갖도록 생성된다.

더욱이, 제어 데이터는 특히 각각의 세그먼트 시퀀스(10)가 레이저가 스위치-오프 상태에서 가공 셋포인트 속도로 가속하도록 이동하는 시작 트래블-오버 세그먼트(11) 및 레이저가 스위치-오프 상태에서 가공 셋포인트 속도로부터 제동하도록 이동하는 종료 트래블-오버 세그먼트(13)를 포함하도록 생성된다.

도 2b는 예를 들어 텍스처 패턴을 적용하기 위해 특히 수치 제어식 공작 기계 상에서 레이저에 의해 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션을 가공하는 방법에 대한 제어 데이터의 생성에 사용하기 위한 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 방법의 일 실시예의 흐름도를 도시한다.

이미지 및 모델 데이터를 제공한 후(S1, S2), 도 2b에 따른 방법은 도 2a의 단계(S3)의 예시적인 실시예에 대응한다.

예를 들어, 모델 데이터는 또한 모델 데이터의 표면 형태에서 이미지 데이터의 제 1 좌표계의 2 차원 좌표와 제 2 좌표계의 3차원 좌표에 대한 좌표 맵핑을 지정한다고 가정하고, 여기에서 예를 들어 모델 데이터의 3차원 좌표계에서 제 1 좌표축(Z)은 가공 중에 레이저 입사 방향에 실질적으로 평행하게 배향되며 모델 데이터의 3차원 좌표계의 다른 2개의 좌표축(X 및 Y)의 평면은 가공 중에 레이저 입사 방향에 실질적으로 직각으로 정렬된다.

예시로서, 이미지 데이터는 텍스처 패턴의 픽셀 이미지를 지정하고, 픽셀 이미지의 각 픽셀에는 텍스처 패턴의 대응하는 위치에 작업물 표면에 적용될 텍스처 패턴의 미리 결정된 깊이를 지정하는 픽셀 값이 할당되는 것으로 추가로 가정되며, 개별 트랙 세그먼트 데이터는 텍스처 패턴이 각각의 트랙 세그먼트 데이터에 기초하여 생성된 제어 데이터에 기초한 연속적인 가공 절차에서 상이한 깊이 레벨로 깎이도록 픽셀 이미지의 픽셀 값에 기초하여 텍스처 패턴의 상이한 깊이 레벨에 대해 생성된다.

예로서, 복수의 트랙 세그먼트 데이터 세트는 바람직하게는 작업물 표면의 섹션에 대해 결정되며, 여기서 각 트랙 세그먼트 데이터 세트는 텍스처 패턴의 특정 깊이에 대해 결정되고 레이저는 나중에 각각의 대응하는 트랙 세그먼트 데이터 세트에 기초하여 층마다 다른 연속적인 깊이 레벨을 따라 이동한다.

이 경우, 상이한 깊이 레벨이 동일한 작업물 표면 섹션과 관련하여 이동될 수 있거나, 그렇지 않으면 서로 다른 섹션 경계가 서로 다른 깊이 레벨마다 발생하도록 상이한 깊이 레벨에 대해 특정 대응하는 제어 데이터에 따라 각각 자체적으로 이동되는 섹션의 배열이 시프트될 수 있다. 마지막으로, 작업물 표면은 섹션별 및/또는 깊이별로 연속적인 섹션을 따라서 이동될 수 있다. 그러나 전체적으로, 예시로서 관련된 트랙 세그먼트 데이터의 각각의 개별적인 세트는 각각의 경우에 각각의 섹션 및 각각의 깊이 레벨에 대해 생성되는 것이 바람직하다.

이 방법은 하나의 섹션에 대해(그리고 바람직하게는 깊이 레벨마다), 다수의 병렬-실행 트랙 라인(SP)을 갖는 텍스처 패턴의 이미지의 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 섹션을 해칭하는 단계(S11)를 포함한다.

이 경우에, 트랙 라인들(SP)은 바람직하게는 텍스처 패턴의 이미지의 대응 섹션 상에서 서로 평행하게 연장되고 예시로서 픽셀 이미지(래스터 그래픽) 내에 지정된 텍스처 패턴 위에 놓인다.

이 방법은 또한 예로서 텍스처 패턴의 이미지의 상응하는 섹션에서 트랙 라인이 텍스처 패턴과 겹치는(또는 텍스처 패턴의 이미지의 상응하는 섹션에서 트랙 라인이 순간 깊이 레벨에 상응하는 픽셀 값 범위를 갖는 텍스처 패턴 영역과 겹치는) 트랙 라인 세그먼트를 결정하는 단계(S12)를 포함한다.

이로써, 텍스처 패턴 위의 이미지 데이터의 평면에서, 3D 좌표 공간 내로 작업물의 표면 상에 투영될 수 있는 레이저 트랙 세그먼트(12)를 결정할 수 있다.

이를 위해, 예로서 이미지 데이터의 좌표계에서 각각의 2차원 좌표는 트랙 라인이 텍스처 패턴의 이미지의 대응 섹션에서의 텍스처 패턴과 겹치는 (또는 트랙 라인이 텍스처 패턴의 이미지의 대응 섹션에서의 순간 깊이 레벨에 대응하는 픽셀 값 범위를 갖는 텍스처 패턴 영역과 겹치는) 트랙 라인의 영역과 텍스처 패턴의 픽셀 이미지에 기초하여 판독된다.

트랙 라인의 포인트들에 대한 좌표 값들 및/또는 픽셀 값들의 결정에서의 단계(S12)에서 (선택적인) 서브-픽셀 보간이 바람직하게 수행된다(예로서 도 4 참조). 바람직하게는, 트랙 라인이 텍스처 패턴의 이미지의 대응 섹션에서의 텍스처 패턴과 겹치는 (또는 트랙 라인이 텍스처 패턴의 이미지의 대응 섹션에서의 순간 깊이 레벨에 대응하는 픽셀 값 범위를 갖는 텍스처 패턴 영역과 겹치는) 트랙 라인 세그먼트의 결정에서 서브-픽셀 보간이 수행되고, 여기서 픽셀 값 및/또는 좌표 보간은 대응하는 방향에 대해 횡방향 또는 수직인 측면 방향으로 수행된다.

예를 들어, 이미지 데이터는 특히 가공하는 동안 작업물 표면 상의 레이저 폭의 10% 이상인, 특히 가공하는 동안 작업물 표면상의 레이저 폭의 25% 이상인 픽셀 폭을 갖는 텍스처 패턴의 픽셀 이미지를 지정하는 것으로 가정된다. 예로서, 픽셀 폭의 값은 10㎛ 내지 50㎛, 특히 바람직하게는 대략 15㎛ 내지 30㎛의 범위에 있을 수 있다.

이러한 서브-픽셀 보간은 도 1과 관련하여 기술된 단점을 피할 수 있게 한다. 도 3은 바람직하지 않게 많은 양의 데이터로보다 정확한 이미지 해상도를 제공 할 필요 없이 요구되는 이미지 품질이 먼저 달성되지만, 추후 결정된 트랙 라인의 레이저 트랙 세그먼트(12)의 공선성이 넓은 지역에 걸쳐 추가로 증가되거나 보장될 수 있다.

본 방법은 또한 예를 들어, 이미지 데이터의 제 1 2D 좌표계로부터의 각각의 결정된 트랙 라인 세그먼트의 2차원 좌표를 모델 데이터의 좌표 맵핑에 기초하여 모델 데이터의 형태인 표면 상의 3차원 좌표로 맵핑함으로써 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 상응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리 상으로 결정된 트랙 라인 세그먼트를 투영시키는 단계(S13)를 포함하고, 그에 따라 상응하는 레이저 트랙 세그먼트(12)의 제 1 좌표계의 각각의 트랙 라인 세그먼트에 대한 3차원 좌표가 제 2 좌표계에서 결정된다.

이러한 좌표 맵핑은 맵핑 규칙을 지정하는 추가 좌표 맵핑 데이터 또는 모델 데이터에 포함된 표면 형태 상의 2차원 표면 좌표에 기초하여 발생할 수 있다(예로서, 상응하는 2차원 표면 좌표를 갖는 표면 상에 놓인 점을 3D 공간의 3차원 좌표로 맵핑하는 3D 공간 내의 표면 상의 UV 좌표).

트랙 라인(SP)의 이러한 투영은 예를 들어 도 5a 및 5b와 관련하여 도시된다. 예를 들어, 모델 데이터에 지정된 3차원 지오메트리는 다수의 다각형 표면(삼각형 및/또는 n면 다각형, n>3)을 가지며, 특히 트랙 세그먼트 생성시 수행되는 모델 데이터에 지정된 3차원 지오메트릭 상으로의 직선 트랙 라인의 투영은, 서로 경 사진 인접한 다각형 표면 사이의 하나 이상의 전이로 인해, 코너를 갖는 트랙 라인 상으로의 직선 트랙 라인의 맵핑으로 이어진다(예를 들어 도 5b 참조).

단계(S14)에서, 모델 데이터의 3D 좌표 공간에서 트랙 라인 세그먼트 또는 트랙 라인 세그먼트를 갖는 복수의 트랙 라인 섹션 또는 투영된 트랙 라인의 프로파일의 (선택적인) 수치 평활화가 바람직하게 수행된다(예를 들어 도 5 및/또는 도 8의 예시적인 구성 참조).

이 경우, 모델 데이터에 지정된 3차원 지오메트리 상에 직선 트랙 라인을 투영함으로써 트랙 세그먼트 데이터의 생성에서 결정된 트랙 라인(또는 트랙 라인의 섹션 또는 세그먼트)에 대해 수치 평활화가 수행되는 것이 바람직하며, 대응하는 트랙 라인 상에 놓인 레이저 트랙 세그먼트(12)의 좌표는 바람직하게는 수치 평활된 트랙 라인에 기초하여 결정된다.

이 경우, 평활화 트랙 라인이 이전에 존재했던 코너의 위치에서 둥근 프로파일을 갖도록, 대응하는 트랙 라인의 코너가 평활화된 3차원 공간에서 평활화 절차가 수행되는 것이 바람직하다(예를 들어, 도 5b의 점 곡선 또는 도 8의 중간 곡선 참조).

이 경우에, 추가로 또는 대안적으로, 레이저 입사 방향으로의 평활화 절차는 바람직하게는 3차원 공간에서 수행되며, 여기서 평활화 절차는 (제 1 위의) 평활화 절차에 의해 투영된 트랙 라인 또는 트랙 라인이 레이저 입사 방향에 평행하게 정렬된 방향으로 평활화되어, 더 많거나 더 평활화된 트랙 라인이 레이저 입사 방향에 수직으로 정렬된 평면에서 평활화되지 않은 트랙 라인에 비해 더 평평하게 진행된다(예를 들어, 도 8의 하단 곡선).

본 방법은 또한 예를 들어, 투영 및 평활화된 트랙 라인 세그먼트에 기초하여 레이저 트랙 세그먼트 좌표를 결정하는 단계(S15)를 포함한다. 이것은 실질적으로 단계(S12)에서 결정되고 텍스처 패턴과 겹치는 영역으로부터 3D 공간으로의 투영 후의 (그리고 선택적으로 서브-픽셀 보간 및/또는 평활화 후의) 트랙 라인의 투영된 좌표에 대응한다. 이 경우, 레이저가 스위치-온 상태에서 진행해야 하는 레이저 트랙 세그먼트(12)의 좌표가 결정될 수 있다.

예시적인 방법은 선택적으로 결정된 레이저 트랙 세그먼트의 결정된 좌표를 수정하는 또 다른 추가 단계(S16)를 포함한다. 한 편으로, 예를 들어 서브-픽셀 보간 및/또는 평활화 방법과 같은 수치적 방법은 이미 레이저 트랙 세그먼트의 공선도의 증가 또는 실질적으로 공선형 레이저의 수의 증가를 달성하기 위해 사용될 수 있지만, 레이저 트랙 세그먼트의 공선성 또는 실질적으로 공선형 레이저 트랙 세그먼트의 수는 이들의 공선성 또는 실질적으로 공선형 레이저 트랙 세그먼트의 수를 증가시키기 위해 3D 좌표 공간에서 레이저 트랙 세그먼트의 결정된 좌표를 다시 한번 수정함으로써 최대로 증가되거나 최대화될 수 있다(예를 들어, 도 7 참조).

이 경우, 대응하는 트랙 라인의 인접 레이저 트랙 세그먼트의 공선성은 바람직하게는 레이저 트랙 세그먼트의 방향 또는 각각의 트랙의 방향에 대해 실질적으로 반경 방향으로 레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표를 수정함으로써 증가된다. "방사상 방향"은 이 경우 각각의 좌표 점, 트랙 라인, 대응하는 레이저 트랙 세그먼트 또는 레이저 트랙 세그먼트를 통해 이어지는 보간 직선으로부터 멀어지거나 반경 방향으로(즉, 실질적으로 수직으로) 연장하는 방향을 의미하는 것으로 이해된다. 가장 간단한 경우에, 이것은 실질적으로 직선(예를 들어, 트랙 라인의 레이저 트랙 세그먼트의 일부 또는 전부를 통과하는 내삽 직선) 상으로의 투영에 기초하여 수행될 수 있다.

실질적으로 반경 방향으로 레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표의 수정은 바람직하게는 레이저 트랙 세그먼트의 방향에 대해 실질적으로 반경 방향으로 레이저 트랙 세그먼트의 적어도 하나의 지점의 좌표를 이동시킴으로써 수행되고, 레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표에 대한 트랙 라인의 인접 레이저 트랙 세그먼트의 공선성을 증가시키기 위해 좌표를 수정하는 단계에서, 실질적으로 방사상 좌표 시프트가 최대 좌표 시프트 제한값까지 수행된다.

제 1 좌표축(Z) 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값은, 특히 이 경우에서 레이저의 초점 위치의 허용 범위가 이용될 수 있기 때문에 바람직하게는 다른 두 좌표축(X 및 Y)의 평면에 놓인 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값보다 큰 것이 바람직하다(도 8에 관한 설명 참조).

인접한 트랙 라인들 사이의 거리는 바람직하게는 가공하는 동안 작업물 표면상의 레이저의 폭(직경) 이하, 특히 가공하는 동안 작업물 표면 상의 레이저 폭의 절반 이하이며(레이저 직경의 30% 이하, 예를 들어 실질적으로 레이저 직경의 20%, 그리고 바람직하게는 레이저 직경의 10% 이상), 여기서 특히 다른 2개의 좌표축(X, Y)의 평면에 놓인 방향으로의 좌표 시프트의 경우에서의 좌표 시프트 제한값은 특히 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 5% 이하, 특히 또는 가공 중의 작업물 표면상의 레이저 폭의 1% 이하이다.

제 1 좌표축(Z) 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값은 바람직하게는 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 10% 이상, 특히 35% 이상이고/이거나; 제 1 좌표축(Z) 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값은 레이저의 초점 위치의 허용 오차 폭의 50% 이상, 특히 레이저 초점 위치의 허용 오차 폭의 75%이다. 여기에서 레이저의 초점 위치의 허용 오차 폭은 1mm 이하, 특히 500㎛ 이하 또는 100㎛ 이하이다.

이 경우, 레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표의 수정은 레이저 입사 방향에 실질적으로 직교하는 평면에서 실질적으로 반경 방향으로 수행될 수 있고/있거나 레이저 입사 방향에 실질적으로 평행하게 수행될 수 있다.

단계(S17)에서, 대응 섹션에 대한 결정된 레이저 트랙 세그먼트의 결정된 (및 가능하게 수정된) 좌표는 트랙 세그먼트 데이터의 생성에서 대응하는 트랙 세그먼트 데이터 세트에 저장되고, 이는 (레이저 트랙 세그먼트에 기초한 세그먼트 시퀀스의 생성을 이용해) 제어 데이터를 생성하기 위한 기초로 사용된다(예를 들어, 상기 단계(S4) 참조).

또한 상기 예에서, 이 방법의 수치 계산에서, 트랙 세그먼트 데이터의 생성에 있어서, 특히 좌표 맵핑의 기초가 되는 2차원 및/또는 3차원 좌표를 포함하는 이미지 및/또는 모델 데이터의 좌표는 작업물 표면 상의 레이저의 폭, 인접하는 트랙 라인 사이의 거리, 모델 데이터의 다각형 크기의, 또는 이미지 데이터의 픽셀 폭의 적어도 1/1000의 해상도 정확도, 특히 바람직하게는 적어도 1/10000의 정확도에 해당하는 공간 해상도를 가지고 판독될 수 있고; 및/또는 이 방법의 수치 계산에서, 트랙 세그먼트 데이터의 생성에 있어서, 좌표 맵핑이 기초하는 2차원 및/또는 3차원 좌표를 포함하는 이미지 및/또는 모델 데이터의 좌표는 적어도 10nm의 해상도 정확도로, 특히 실질적으로 1nm 또는 1nm 이하의 해상도 정확도를 가지는 공간 해상도로 판독될 수 있다.

상기 예시적인 실시예들에서, 예를 들어 평행하게 이어지는 직선 트랙 라인들은 텍스처 패턴의 픽셀 이미지의 이미지 데이터의 2D 좌표 공간에 배열되고 이미지 데이터의 2D 좌표 공간으로부터의 텍스처 패턴과의 중첩의 결정의 초기 또는 그와 함께 3D 모델 데이터의 형태로 표면 상에 투영되거나, 또는 텍스처 패턴에 대응하고 이미지 데이터의 2D 공간에서 이미 결정된 트랙 라인 세그먼트가 투영되는 것으로 가정되었다.

또한 예를 들어 레이저 입사 방향에 실질적으로 수직으로 정렬될 수 있는 평면일 수 있는 사전결정된 평면에서 이미지 데이터의 3D 좌표 공간에 평행-실행 직선 트랙 라인을 배열하는 것이 가능하다(예로서, 도 8의 X-Y 평면). 모든 트랙 라인은 3D 모델 데이터의 표면 형태로 한 방향(예를 들어, 평면에 수직)으로 투영될 수 있다. 또한, 3차원 모델 데이터의 표면 형태에서 각각의 투영된 트랙 라인에 대해 2차원 표면 좌표(예를 들어, UV 좌표)가 판독될 수 있고, 그에 대해 표면 좌표 픽셀 값 또는 보간된 픽셀 값이 이미지 데이터 또는 픽셀 이미지로부터 판독될 수 있다. 그 다음 판독된 픽셀 값 또는 보간된 픽셀 값에 기초하여, 대응하는 레이저 트랙 세그먼트 또는 레이저 트랙 세그먼트 좌표가 투영된 트랙 라인 상에서 판독될 수 있다.

도 3은 서브-픽셀 보간 및 평활화가 없는 픽셀 이미지의 이미지 데이터에 기초하여 개별 픽셀들 사이의 연결 라인의 프로파일을 예로서 도시한다. 예로서, 이것은 픽셀들 사이에서 실질적으로 서로 평행하게 연장되는 3개의 연결 라인을 도시하며, 이를 따라 레이저는 스위치-온 상태로 진행하도록 의도된다. 그러나 오른쪽 연결 라인에서 단부의 라인 프로파일에 변화가 있음을 알 수 있다.

이러한 라인 프로파일에 대한 이유는 이전 공선 픽셀로부터의 대응하는 연결 라인에 대한 픽셀의 약간의 측면 편차로부터 기인하는 연결 라인의 비교적 매우 짧은 섹션 때문일 수 있다.

이러한 측면 오프셋 자체는 예를 들어 가공 품질과 관련하여 무시할 정도로 작은 문제를 구성한다. 그러나, 후속하는 가공 시퀀스 생성(10)에서의 오프셋은 제어 데이터를 생성할 때 출력 소프트웨어가 연결 라인의 방향의 변화를 너무 크게 분류하여 가공 시퀀스를 생성하는 프로세스를 방해하는 상황을 초래할 수 있으며, 따라서 이 단계에서 추가 가공 시퀀스(10)를 생성하기 시작하도록 이 시점에서 복수의 가공 세그먼트(12)를 포함하는 가공 시퀀스(10)의 생성 프로세스를 방해한다.

그 결과, 불필요하게 많은 수의 추가 가공 시퀀스(10)가 생성되어 작업물 표면의 가공 시간이 불필요하게 증가하게 된다.

따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 적용될 텍스처의 이미지 데이터 또는 래스터 그래픽이 예를 들어 보간법(예를 들어 서브-픽셀 보간)에 의해 이미 준비되어 있는 것이 바람직하다.

도 4는 픽셀 이미지의 이미지 데이터에 기초하여 레이저 트랙 세그먼트의 위치를 결정하기 위해 서브-픽셀 보간을 예시적으로 도시한다.

제 1 단계에서, 트랙 라인(SP) 또는 해칭 라인은 레이저가 래스터 그래픽으로부터 정보를 획득하도록 의도된 프로파일에 기초하여 래스터 그래픽 또는 픽셀 이미지 위에 놓인다. 결과적으로, 각각의 트랙 라인 상에 배열될 레이저 트랙 세그먼트는 특히 이미지 데이터의 텍스처 또는 깊이 정보가 또한 고려되는 경우, 이미지 데이터의 텍스처 특정 픽셀 값 범위를 갖는 각각의 트랙 라인의 중첩 영역을 결정함으로써 결정될 수 있다.

트랙 라인(SP)은 (이 예에서와 같이) 예를 들어 래스터 그래픽의 복수의 픽셀을 가로지르며, 이것은 그레이스케일에 따라 (또는 픽셀 값에 따라) 후속 레이저에 대한 깊이 정보(해치된 픽셀 참조)를 추가로 포함할 수 있다.

래스터 그래픽(픽셀 이미지)의 해상도(픽셀 폭)로 인해, 이미지 데이터에 지정된 텍스처와 트랙 라인의 오버랩 영역의 좌표를 결정할 때 픽셀 폭의 크기의 순서에서의 오류가 발생할 수 있는 픽셀 오류가 발생할 수 있다. 이러한 크기의 이러한 오차는 여기서 무시할 수 있기 때문에 이것은 이미지 품질에 거의 영향을 미치지 않지만, 이것이 픽셀 폭의 크기의 길이를 초과하지 않음에도 이후에 세그먼트 시퀀스가 이 지점에서 종료되어야만 하고 새로운 세그먼트 시퀀스가 시작되어야만 하는 상황으로 이어질 수 있는 비교적 큰 각도 오류를 발생시킬 수 있는 매우 짧은 레이저 트랙 세그먼트의 결정으로 이어질 수 있다.

이미지 데이터의 해상도는 원칙적으로 보다 정확하게 지정될 수 있지만, 큰 표면의 경우에 수 기가바이트에 이를 수 있는 바람직하지 않은 대량의 데이터로 이어지며 이는 이미지 품질의 이유로 필요하지 않다. 그 대신, 특히 각각의 트랙 라인에 횡방향 또는 수직인 측방향의 서브-픽셀 보간이 바람직하게 수행될 수 있다.

픽셀의 컬러 채움(도 4b에서 해칭으로 도시됨)은 픽셀이 정의된 깊이 값을 지정한다는 것을 나타낸다. 그런 다음 보간을 사용하여 보간된 픽셀 값을 가능한 한 중앙에 트랙 라인(SP) 또는 해칭 라인에 배치하려고 시도한다. 여기서 보간법에 의해 화소의 깊이 값이 변하는 경우가 있다(더 작은 점선의 화소 참조). 이 경우, 트랙 라인(SP) 또는 해칭 라인은 전체 픽셀의 아주 작은 부분만을 덮었으므로, 인접한 부분적으로 (채우지 않은) 흰색의 픽셀로 인해 그레이스케일이 더 밝은 색조로 바뀌었으며, 그럼에도 불구하고 깊이 값이 다소 다르다.

깊이 값에 더하여, 픽셀 값의 2차원 위치가 또한 변경되었기 때문에, 이는 작업물 표면의 추후의 레이저 가공에 문제가 되지 않는다. 이러한 경우에 전체 픽셀은 일반적으로 레이저 빔보다 상당히 작은 표면적을 갖는다. 또한, 빔 가성 및 레일라이 길이(Rayleigh length)로 인해, 레이저 빔은 깊이 방향으로 초점의 특정 허용 오차를 가지므로, 픽셀의 깊이 값의 약간의 변화 및 픽셀 값의 위치의 이동은 레이저 텍스처링의 결과에 무시할 정도로 작은 영향을 가진다.

예를 들어 트랙 라인(SP)의 측면 방향으로의 보간 방법 또는 해칭 라인은 이미지 데이터의 이러한 준비에 적합할 수 있지만, 트랙 라인의 특정 섹션에 국한적으로 제한되는 동작을 갖는 보간 방법 또한 적합할 수 있다. 보간 방법 내에서, 고려 중인 픽셀들(및 그것의 더 높은 해상도들)에는 또한 가중이 제공될 수 있어서, 예를 들어 트랙 라인에 더 가까이 위치한 픽셀은 고려중인 다른 픽셀들 중 하나보다 높은 가중을 수신한다. 임의의 보간 방법은 다른 보간 방법과 연속적으로 또는 교대로 여러 번 적용될 수 있다.

하위 픽셀 보간법을 통해 래스터 그래픽의 이미지 데이터가 준비된 경우, 해칭 라인(여기서는 라인의 예시)이 도 5의 상단에 도시된 바와 같이 3D 모델의 표면에 놓일 수 있다.

도 5a는 예로서, 3차원 작업물의 3D 다각형 모델 데이터에 따라 이미지 데이터의 2D 공간으로부터 표면 상으로 맵핑된 트랙 라인(SP)을 도시한다.

표면, 특히 자유형 표면을 갖는 점에서의 표면을 n-면 다각형을 통해 기술함으로써, 삼각형 또는 사각형이 생성되어 그 위에 트랙 라인이 놓여진다. 결과적으로, 2D 묘사의 직선은 3D 공간의 적용에서 "각도" 프로파일을 수신한다.

이 시나리오를 다소 더 잘 상상할 수 있도록, 트랙 라인을 향한 시야 방향을 갖는 "눈"이 도 5a의 도면에 추가로 도시되어 있다. 이 시야각으로부터, 예를 들어도 5b의 하단에 도시된 바와 같이 "각도" 프로파일을 인식할 수 있다.

여기서 다각형에서 다각형으로 발생하는 방향의 변화는 이러한 경우 부분적으로 특히 매우 큰 다각형의 경우에, 그에 따라 낮은 해상도로 인해서 가공 시퀀스(10)를 생성하기 위한 프로세스의 중단 가능성이 너무 클 수 있다.

이를 피하기 위해, 제 1 단계에서 다각형의 공간 해상도가 증가될 수 있다. 이를 위해, 다각형의 위치는 정수(x, y, z) 값보다 부동 소수점 수를 통해 훨씬 더 정확하게 지정될 수 있다. 여기서 포인트 뒤의 위치가 많을수록 각 다각형의 위치 지정이 더 정확하다. 이로 인해 반올림 오차를 피할 수 있는 보다 정확한 좌표가 생성되므로 반올림 오차로 인해 발생하는 각도 편차가 방지된다. 이는 다각형 전이 코너가 발생하도록 작업물 표면의 보다 정확한 프로파일로 이어진다.

모델 데이터의 기하학적 형태에 따라 작업물 표면에 투영된 트랙 라인의 프로파일을 둥글게 하여 트랙 라인의 "각도" 프로파일이 일반적으로 더 둥근 전이와 관련하여 다각형에서 다각형으로 감소될 수 있도록, 트랙 라인의 프로파일의 추가 평활화가 바람직하게 수행된다. 따라서 정확도는 반올림 오차를 피하기 위해 처음에는 증가하지만, 존재하는 각도 프로파일을 평활화함으로써 다시 감소되고, 트랙 라인은 어떠한 각도 에지도 갖지 않도록 제공되며, 그에 따라 레이저 트랙 세그먼트에서의 그리고 그 사이에서의 각도 편차가 평활화된 트랙 라인 상에서 방지될 수 있고 레이저 트랙 세그먼트의 공선성이 증가될 수 있다.

존재하는 트랙 라인의 "각도" 프로파일을 평활화하기 위해 보간 방법 및/또는 수치 평활화 방법이 다시 적용될 수 있다. 이것은 둥근 파선을 참조하여 도 5b의 하단에서 명백하게 의도되었다.

서브-픽셀 보간법을 통해 2D 평면에서 이미지 데이터를 준비하고 수치 평활화를 통해 작업물 표면의 트랙 라인 프로파일을 최적화함으로써, 이 시점에서 이미 가공 시퀀스의 이후의 생성을 위한 데이터에 대한 상당한 개선을 달성할 수 있다. 이는 트랙 라인을 따라 이후의 단계에서 생성되는 가공 세그먼트의 방향 벡터를 참조하는 도 6a 및 6b에 도시되었다.

도 6a는 예로서 좌표의 공간 해상도가 낮고 보간이 없는 레이저 트랙 세그먼트의 방향 벡터의 각도 방향을 도시하고, 도 6b는 예를 들어 좌표의 높은 공간 해상도 및 보간을 갖는 레이저 트랙 세그먼트의 방향 벡터의 각도 방향을 도시한다.

도 6a의 도면은 좌표의 비교적 거친 공간 분해능(1㎛)을 가지고 보간이 없는 경우에 개별 가공 세그먼트의 방향 벡터가 어떻게 산란되는지를 도시한다. 이 예에 도시된 바와 같이 방향 벡터의 농도가 176.5° 및 177.2°의 범위에서 보일 수 있지만, 매우 많은 수의 방향 벡터가 175° 내지 약 178°의 범위에서 산란된다.

이는 소프트웨어가 연속 가공 세그먼트(12)를 검출하려고 시도하고 이를 새로운 가공 시퀀스(10)를 다시 생성하기 위해 매우 조기에 매우 자주 간섭하는 상황으로 이어진다. 결과적으로, 그에 따른 빈번한 시작 및 종료 세그먼트(11, 13)를 포함하는 매우 많은 수의 작은 가공 시퀀스(10)가 얻어진다. 이것은 작업물 표면을 효과적으로 가공하기에 충분하지 않다.

대조적으로 방향 벡터가 어떻게 176.5° 내지 177°의 범위에서만 변하고, 따라서 방향 벡터의 산란이 상당히 감소될 수 있는지를 도 6b에서 볼 수 있다. 이는 1nm의 공간 분해능 및 보간법에 의해 (이러한 예에서 적용된 바와 같이) 달성되었다.

이 소프트웨어는 여전히 연속적인(실질적으로 공선형) 가공 세그먼트(12)(레이저 트랙 세그먼트)를 검출하여 가공 시퀀스(10)(세그먼트 시퀀스)에 통합한 다음, 나중에 간섭하여 평균적으로 더 높은 수의 가공 세그먼트(12)를 포함하는 더 적은 가공 시퀀스(10)를 생성한다. 결과적으로, 시작 및 종료 세그먼트(11, 13)(시작 및 종료 트래블-오버 세그먼트)의 수 또한 감소되고, 작업물 표면의 가공 시간은 전체적으로 상당히 감소된다.

레이저 트랙 세그먼트가 영역을 투영함으로써 결정된 후에, 투영된 트랙 라인 프로파일의 평활화 및/또는 픽셀 이미지의 픽셀 값의 서브-픽셀 보간을 수행하는 것을 포함하여, 작업물의 섹션의 모델 데이터에 의해 지정되는 표면 지오메트리 상으로의 트랙 라인의 이미지 데이터의 텍스처 패턴의 중첩 영역, 레이저 트랙 세그먼트의 좌표가 트랙 세그먼트 데이터로서 출력될 수 있다.

또한, 이 시점에서도 이미 결정된 좌표를 분석 및 수정함으로써 트랙 세그먼트의 공선성 또는 공선 트랙 세그먼트의 수를 증가시킬 수 있다. 이미지 품질에 부정적인 영향을 주지 않고 특정 제한값을 준수하면서 레이저 트랙 세그먼트의 픽셀(특히 시작점 및 종료점)을 측방향으로 시프트할 수 있다.

도 7은 트랙 세그먼트 데이터의 레이저 트랙 세그먼트의 공선성을 증가시키기 위해 레이저 트랙 세그먼트의 좌표의 좌표 수정을 예시적으로 도시한다.

도 7의 레이저 트랙 세그먼트(12)의 예시적인 시퀀스 a)는 예를 들어 과도한 각도 편차를 갖는다. 레이저 트랙 세그먼트(12)의 좌표(특히 시작점 및 끝점)는 도 7의 레이저 트랙 세그먼트(12)의 시퀀스 b)에서 예시적으로 도시된 바와 같이 레이저 트랙 세그먼트의 공선성을 증가시키도록 반경 방향(즉, 각각의 레이저 트랙 세그먼트에 대해 횡방향 또는 수직으로 또는 레이저 트랙 세그먼트 또는 트랙 라인을 통해 보간된 곡선)으로 수정될 수 있다.

가능한 한 긴 가공 시퀀스(10)를 생성하기 위해 사용될 수 있는 추가 효과는, 위에서 이미 논의된 초점 위치의 허용 오차의 측면에서의 레이저 빔의 속성이다.

도 8은 투영 후, 코너를 평활화한 후, 그리고 레이저 입사각 Z 방향으로 트랙 라인의 곡선을 평활화한 후의 투영된 트랙 라인의 프로파일을 도시한다. 도 8은 레이저 입사 방향(Z 방향)과 관련한 트랙 라인의 프로파일을 도시한다.

처음에, 트랙 라인(SP)의 프로파일은 여전히 다소 "각져"있지만(상단의 도면 참조), 이는 위에서 이미 설명된 바와 같은 보간 또는 평활화 방법에 의해 평활화될 수 있다(이와 관련하여 중간 도면 참조).

레이저의 초점 위치의 허용 오차 범위가 레이저 입사에 직각인 평면(여기서 x, y 평면)에 대해 고려된다면, 여전히 트랙 라인(SP)의 프로파일에 이용 가능한 충분한 "여지"가 있음을 알 수 있으며, 그러한 여지 내에서 트랙 라인(SP)이 시프트될 수 있다.

이러한 경우의 가장 큰 장점은 레이저의 빔 가성 및 레일리 길이로 인해, 텍스처링 프로세스가 레이저 빔에 대한 측방향에서 가능한 것보다 레이저 빔의 길이방향에서 훨씬 더 높은 편차를 견딜 수 있다는 것이다. 결과적으로, 트랙 라인(SP)의 프로파일은 프로세스 없이 가능한 한 긴 가공 시퀀스(10)를 얻고자 의도적으로 크게 왜곡될 수 있어 레이저 프로세스의 품질에도 매우 부정적인 영향을 미친다.

이는 이미 언급된 보간법 또는 수학적 평활화 방법을 사용하여 다시 발생될 수 있다.

도 9는 이미지 데이터의 텍스처 패턴에 따라 결정된 레이저 트랙 세그먼트(12)를 갖는 다수의 병렬-실행 트랙 라인(SP)에 대한 예를 도시한다. 예를 들어, 각각의 트랙 라인의 이들 레이저 트랙 세그먼트(12)는 서로 공선상에 있도록 배치되어, 트랙 라인의 각각의 레이저 트랙 세그먼트가 단일 세그먼트 시퀀스에서 트래블-오버될 수 있는 것으로 도시되었다. 따라서 텍스처 패턴의 묘사 품질의 손실 없이 가공 시간이 상당히 감소될 수 있다. 평행으로 이어지는 트랙 라인 사이의 거리는 표면에서 레이저 폭의 대략 75 내지 95%, 예를 들어 대략 25 내지 50㎛이다.

본 발명의 예시 또는 예시적인 실시예 및 그 장점은 첨부된 도면을 참조하여 위에서 상세하게 설명되었다.

그러나 본 발명은 전술된 예시적인 실시예 및 그 실시예의 특징으로 제한되지 않으며, 오히려 본 발명의 예시적인 실시예의 수정, 특히 본 발명의 특징을 수정함으로써 또는 독립 청구항들의 보호 범위의 맥락 내에서 기술된 예들의 개별 특징들 또는 복수의 특징들을 조합함으로써 구성되는 예시적인 실시예의 수정을 포함함을 강조한다.

Claims (31)

1. 특히 수치 제어식 공작 기계 상의 레이저에 의해 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 적어도 하나의 작업물 표면을 가공하는 방법으로서,
   - 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 적용될 텍스처 패턴의 이미지를 지정하는 이미지 데이터 및 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리(geometry)를 지정하는 모델 데이터를 제공하는 단계;
   - 상기 이미지 데이터 및 상기 모델 데이터에 기초하여, 각각이 텍스처 패턴에 따라 작업물 표면의 섹션 상에서 이어지는 다수의 트랙 라인(SP)에 대한 각각의 트랙 라인을 따라 다수의 연속적인 레이저 트랙 세그먼트(12)를 지정하는 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 단계;
   - 생성된 트랙 세그먼트 데이터에 기초하여, 각 트랙 라인에 대한 하나 이상의 세그먼트 시퀀스(10)를 지정하는 제어 데이터를 생성 -각 세그먼트 시퀀스(10)는 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 레이저가 안내되는 트랙 세그먼트(11, 12, 13; 11, 12, 14, 12, 13)를 가지고, 세그먼트 시퀀스(10)의 상기 트랙 세그먼트는 레이저가 실질적으로 일정한 가공 셋포인트 속도로 스위치-온 상태에서 이동하는 하나 이상의 레이저 트랙 세그먼트(12)를 포함함- 하는 단계; 및
   - 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 제어 데이터에 기초하여 레이저를 제어하는 레이저 장치에 상기 생성된 제어 데이터를 출력하는 단계를 포함하고;
   상기 트랙 세그먼트 데이터는 상기 이미지 데이터 및 모델 데이터에 기초해 생성되어, 각각의 트랙 라인에서 실질적으로 서로에 대해 공선(collinear)이 증가, 특히 최대화되도록 배치된 인접한 레이저 트랙 세그먼트(12)의 수가 제공되며,
   상기 제어 데이터는 적어도 2개의 레이저 트랙 세그먼트(12)를 갖는 각각의 세그먼트 시퀀스(10)가, 실질적으로 서로에 대해 공선으로 정렬된 2개의 인접한 레이저 트랙 세그먼트(12) 사이에 각각 실질적으로 일정한 가공 셋포인트 속도로 스위치-오프된 상태에서 레이저가 이동하는 트래블-오버(traveled-over) 세그먼트(14)를 갖도록 생성되는, 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   각각의 트랙 라인(SP)에 대해 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 단계는:
   레이저 트랙 세그먼트(12) 또는 각각의 트랙 라인(SP)의 방향에 대해 실질적으로 반경 방향으로 레이저 트랙 세그먼트(12)의 3차원 좌표를 수정함으로써 상응하는 트랙 라인(SP)의 인접한 레이저 트랙 세그먼트(12)의 공선성(collinearity)을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것으로 특징지어지는, 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 실질적으로 반경 방향으로 레이저 트랙 세그먼트(12)의 3차원 좌표를 수정하는 것은, 레이저 트랙 세그먼트(12) 또는 각각의 트랙 라인(SP)의 방향에 대해 실질적으로 반경 방향으로 레이저 트랙 세그먼트(12)의 하나 이상의 포인트의 좌표를 시프팅함으로써 수행되는 것으로 특징지어지는, 방법.
4. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 레이저 트랙 세그먼트(12)의 3차원 좌표에 대해 트랙 라인(SP)의 인접한 레이저 트랙 세그먼트(12)의 공선성을 증가시키는 단계에서, 실질적으로 방사상 좌표 시프트는 최대 좌표 시프트 제한값까지 수행되는 것으로 특징지어지는, 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 모델 데이터의 3차원 좌표계에서 제 1 좌표축(Z)은 가공 중에 레이저 입사 방향에 실질적으로 평행하게 정렬되고, 상기 모델 데이터의 3차원 좌표계의 다른 2개의 좌표축(X, Y)의 평면은 가공 중에 레이저 입사 방향에 실질적으로 수직으로 정렬되며,
   상기 제 1 좌표축(Z) 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값은 다른 2개의 좌표축(X, Y)의 평면에 놓인 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값보다 큰 것으로 특징지어지는, 방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   인접한 트랙 라인들(SP) 사이의 거리는 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저의 폭과 실질적으로 같거나 더 작고, 특히 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저의 폭의 절반보다 작거나 같고,
   상기 좌표 시프트 제한값, 특히 상기 다른 2개의 좌표축(X, Y)의 평면에 놓인 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값은, 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 5% 이하, 특히 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 1% 이하인 것으로 특징지어지는, 방법.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 좌표축(Z) 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값은 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 10% 이상, 특히 35% 이상이고; 및/또는 상기 제 1 좌표축(Z) 방향으로의 좌표 시프트에 대한 좌표 시프트 제한값은 레이저의 초점 위치의 허용 오차 폭의 50% 이상, 특히 레이저 초점 위치의 허용 오차 폭의 75%인 것으로 특징지어지는, 방법.
8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 레이저 트랙 세그먼트(12)의 3차원 좌표의 수정은 레이저 입사각에 실질적으로 수직으로 놓인 평면에서 실질적으로 반경 방향으로 수행되고/되거나 상기 레이저 트랙 세그먼트(12)의 3차원 좌표의 수정은 레이저 입사각에 실질적으로 평행하게 실질적으로 반경 방향으로 수행되는 것으로 특징지어지는, 방법.
   
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 모델 데이터는 상기 모델 데이터의 표면 형태 상의 제 2 좌표계의 3차원 좌표로의, 또는 표면 형태 상에서 이어지는 표면 좌표(U, V)의 제 3 좌표계의 2차원 좌표로의 상기 이미지 데이터의 제 1 좌표계의 2차원 좌표의 좌표 맵핑을 추가로 지정하고,
   상기 이미지 데이터 및 상기 모델 데이터에 기초하여 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 단계는:
   - 다수의 평행하게 이어지는 트랙 라인을 갖는 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 섹션을 해칭(hatching)하는 단계,
   - 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리 상에 트랙 라인 또는 트랙 라인의 세그먼트를 투영하는 단계, 및/또는
   - 상기 트랙 라인이 텍스처 패턴의 이미지에서 대응하는 섹션의 텍스처 패턴과 중첩하는 트랙 라인 세그먼트를 결정하는 단계를 포함하는 것으로 특징지어지는, 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    다수의 병렬-실행 트랙 라인이 상기 이미지 데이터의 제 1 좌표계에 배치되고, 상기 트랙 라인이 텍스처 패턴의 이미지에서 대응하는 섹션의 텍스처 패턴과 중첩하는 트랙 라인 세그먼트를 결정하는 단계는 상기 이미지 데이터의 제 1 좌표계에서 수행되는 것으로 특징지어지는, 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 트랙 라인 또는 트랙 라인의 세그먼트를 투영하는 단계에서, 상기 결정된 트랙 라인 세그먼트는 상기 모델 데이터의 좌표 맵핑에 기초해서 상기 이미지 데이터의 제 1 좌표계으로부터 상기 모델 데이터의 표면 형태 상의 3차원 좌표로 각각의 결정된 트랙 라인 세그먼트의 2차원 좌표를 맵핑함으로써 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리로 투영되며, 그에 따라 상기 제 1 좌표계의 각각의 트랙 라인 세그먼트에 있어서, 대응하는 레이저 트랙 세그먼트의 3차원 좌표가 상기 제 2 좌표계에서 결정되는 것으로 특징지어지는, 방법.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 모델 데이터의 제 2 좌표계 내의 다수의 병렬-실행 트랙 라인이 특히 레이저 입사각에 실질적으로 수직으로 정렬된 트랙 라인 평면 내에 배치되며,
    상기 트랙 라인 또는 트랙 라인의 세그먼트를 투영하는 단계에서, 상기 모델 데이터의 제 2 좌표계 내의 트랙 라인은 상기 트랙 라인 평면으로부터 특히 실질적으로 상기 트랙 라인 평면에 수직인 투영 방향에서 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리 상으로 투영되는 것으로 특징지어지는, 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 트랙 라인이 텍스처 패턴의 이미지에서 대응하는 섹션의 텍스처 패턴과 중첩하는 트랙 라인 세그먼트를 결정하는 단계에서, 투영된 트랙 라인의 좌표에 대한 좌표 맵핑에 의해서 상기 이미지 데이터의 좌표 공간 내의 대응하는 좌표에서의 텍스처 패턴을 특정하는 상기 이미지 데이터의 이미지 값, 특히 픽셀 값이 결정되며, 상기 트랙 라인 세그먼트는 상기 모델 데이터의 좌표 공간 내의 결정된 이미지 값에 기초하여 결정되는 것으로 특징지어지는, 방법.
14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 데이터는 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 10% 이상, 특히 가공 중의 작업물 표면 상의 레이저 폭의 25% 이상인 픽셀 폭을 갖는 텍스처 패턴의 픽셀 이미지를 지정하는 것으로 특징지어지는, 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    서브-픽셀 보간(sub-pixel interpolation)은 트랙 라인이 텍스처 패턴의 픽셀 이미지의 대응하는 섹션에서 텍스처 패턴과 중첩하는 트랙 라인 세그먼트의 결정 중에, 또는 이미지 값 또는 픽셀 값의 결정 중에 수행되는 것으로 특징지어지는, 방법.
    
16. 제 15 항에 있어서,
    대응하는 트랙 라인의 방향에 대해 횡방향 또는 수직으로 놓인 측방향으로의 좌표 보간이 상기 서브-픽셀 보간에서 수행되는 것으로 특징지어지는, 방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모델 데이터 내에 지정된 3차원 지오메트리는 다수의 다각형 표면을 가지며, 특히 트랙 세그먼트 데이터의 생성에서 수행되는 상기 모델 데이터 내에 지정된 3차원 지오메트리 상으로의 직선 트랙 라인의 투영은, 서로에 대해 기울어진 인접한 다각형 표면 사이의 하나 이상의 전이로 인해, 코너를 갖는 트랙 라인으로의 직선 트랙 라인의 맵핑으로 이어지는 것으로 특징지어지는, 방법
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 모델 데이터 내에 지정된 3차원 지오메트리 상으로의 직선 트랙 라인의 투영에 의한 트랙 세그먼트 데이터의 생성에서 결정된 트랙 라인에 대해 수치 평활화(numerical smoothing)가 수행되고, 대응하는 트랙 라인 상에 놓인 레이저 트랙 세그먼트의 좌표가 수치적으로 평활화된 트랙 라인에 기초하여 결정되는 것으로 특징지어지는, 방법.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 수치 평활화는 3차원 공간에서 수행되는 제 1 평활화 절차를 가지며, 여기서 대응하는 트랙 라인의 코너가 평활화되어, 상기 평활화된 트랙 라인이 이미 존재하는 코너의 위치에서 둥근 프로파일을 갖는 것으로 특징지어지는, 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 수치 평활화는 레이저 입사 방향으로 수행되는 제 2 평활화 절차를 가지며, 여기서 상기 제 1 평활화 절차에 의해 평활화된 트랙 라인은 레이저 입사 방향에 평행하게 정렬된 방향으로 평활화되어, 추가로 평활화된 트랙 라인은 레이저 입사 방향에 수직으로 정렬된 평면 상에서 평활화되지 않은 트랙 라인에 비해 더 평평하게 진행하는 것으로 특징지어지는, 방법.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 데이터는 텍스처 패턴의 픽셀 이미지를 지정하고, 상기 픽셀 이미지의 각 픽셀에는 텍스처 패턴의 대응하는 위치에서 툴 표면에 적용될 텍스처 패턴의 사전결정된 깊이를 지정하는 픽셀 값이 할당되며,
    상기 픽셀 이미지의 픽셀 값들에 기초해 상기 텍스처 패턴의 서로 다른 깊이 레벨들에 대해 개별적인 트랙 세그먼트 데이터가 생성되어, 상기 텍스처 패턴이 각 트랙 세그먼트 데이터에 기초하여 생성된 상기 제어 데이터에 기초해 연속적인 가공 절차에서 서로 다른 깊이 레벨들로 깎이는 것으로 특징지어지는, 방법.
    
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법의 수치 계산에서, 상기 트랙 세그먼트 데이터의 생성에 있어서, 특히 좌표 맵핑의 기초가 되는 2차원 및/또는 3차원 좌표를 포함하는 이미지 및/또는 모델 데이터의 좌표는 작업물 표면 상의 레이저의 폭, 인접하는 트랙 라인들 사이의 거리, 상기 모델 데이터의 다각형 크기, 또는 상기 이미지 데이터의 픽셀 폭의 적어도 1/1000의 해상도 정확도에 해당하는, 특히 바람직하게는 적어도 1/10000의 정확도에 해당하는 공간 해상도를 가지고 판독되고; 및/또는
    상기 방법의 수치 계산에서, 상기 트랙 세그먼트 데이터의 생성에 있어서, 특히 좌표 맵핑이 기초하는 2차원 및/또는 3차원 좌표를 포함하는 이미지 및/또는 모델 데이터의 좌표는 적어도 10nm의 해상도 정확도, 특히 실질적으로 1nm 이하의 해상도 정확도를 가지는 공간 해상도로 판독되는 것으로 특징지어지는, 방법.
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 세그먼트 시퀀스는, 가공 셋포인트 속도로 가속하기 위해 레이저가 스위치-오프 상태에서 이동하는 시작 트래블-오버 세그먼트 및 가공 셋포인트 속도로부터 제동하기 위해 레이저가 스위치-오프 상태에서 이동하는 종료 트래블-오버 세그먼트를 포함하는 것으로 특징지어지는, 방법.
24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른, 특히 수치 제어식 공작 기계 상의 레이저에 의해 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하도록 적어도 하나의 작업물 표면을 가공하는 방법을 위한 제어 데이터의 생성에서 사용하기 위한 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 방법으로서,
    상기 제어 데이터는 각각의 트랙 라인에 대해 하나 이상의 세그먼트 시퀀스를 지정하고, 각각의 세그먼트 시퀀스는 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 레이저가 안내되는 트랙 세그먼트를 가지고, 세그먼트 시퀀스의 트랙 세그먼트는 스위치-온 상태에서 레이저가 실질적으로 일정한 가공 셋포인트 속도로 진행하는 하나 이상의 레이저 트랙 세그먼트를 포함하며,
    상기 방법은:
    - 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 적용될 텍스처 패턴의 이미지를 지정하는 이미지 데이터 및 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리를 지정하는 모델 데이터를 제공하는 단계; 및
    - 상기 이미지 데이터 및 상기 모델 데이터에 기초하여, 각각이 텍스처 패턴에 따라 작업물 표면의 섹션 상에서 이어지는 다수의 트랙 라인에 대한 각각의 트랙 라인을 따라 다수의 연속적인 레이저 트랙 세그먼트를 지정하는 트랙 세그먼트 데이터를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 트랙 세그먼트 데이터는 이미지 데이터 및 모델 데이터에 기초하여 생성되며, 각각의 트랙 라인에 있어서, 서로에 대해 실질적으로 공선이도록 배치된 인접한 레이저 트랙 세그먼트의 수가 증가되고 특히 최대화되어, 상기 제어 데이터의 생성에서 서로에 대해 실질적으로 공선으로 정렬되고 공통 세그먼트 시퀀스에 통합될 수 있는 트랙 라인의 인접한 레이저 트랙 세그먼트의 수가 증가되고 특히 최대화되도록 제공되는, 방법.
25. 레이저 장치의 레이저에 의해 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 적어도 하나의 작업물 표면을 기계 가공하기 위한 레이저 장치를 포함하는 수치 제어식 공작 기계에서 사용하기 위한 제어 장치로서,
    상기 제어 장치는:
    제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 상기 공작 기계 상에서 수행하고;
    제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 생성된 제어 데이터에 기초하여 공작 기계를 제어 -상기 제어 데이터는 각 트랙 라인에 대한 하나 이상의 세그먼트 시퀀스(10)를 지정하고, 각각의 세그먼트 시퀀스(10)는 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 레이저가 안내되는 트랙 세그먼트(11, 12, 13; 11, 12, 14, 12, 13)를 가지고, 상기 세그먼트 시퀀스(10)의 트랙 세그먼트는 레이저가 실질적으로 일정한 가공 셋포인트 속도로 스위치-온 상태에서 이동하는 하나 이상의 레이저 트랙 세그먼트(12)를 포함- 하고;
    상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 대응하는 표면 형태의 3차원 지오메트리를 지정하는 제공된 모델 데이터 및 상기 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 적용될 텍스처 패턴의 이미지를 지정하는 제공된 이미지 데이터에 기초하여, 레이저 트랙 세그먼트 데이터를 생성 -상기 트랙 세그먼트 데이터 각각은 텍스처 패턴에 따라 작업물 표면의 섹션 상에서 진행하는 다수의 트랙 라인(SP)에 대한 개별 트랙 라인을 따라서 다수의 연속적인 레이저 트랙 세그먼트(12)를 지정하고, 상기 트랙 세그먼트 데이터는 상기 이미지 데이터 및 상기 모델 데이터에 기초해 생성되고, 각각의 트랙 라인에 있어서 서로에 대해 실질적으로 공선으로 배치된 인접한 레이저 트랙 세그먼트(12)의 수가 증가, 특히 최대화되도록 제공됨- 하고; 및/또는
    생성된 또는 제공된 레이저 트랙 세그먼트 데이터에 기초하여 제어 데이터를 생성하도록 구성되고,
    상기 제어 데이터는 적어도 2개의 레이저 트랙 세그먼트(12)를 갖는 각각의 세그먼트 시퀀스(10)가, 실질적으로 서로에 대해 공선으로 정렬된 2개의 인접한 레이저 트랙 세그먼트(12) 사이에 실질적으로 일정한 가공 셋포인트 속도로 스위치-오프된 상태에서 레이저가 이동하는 트래블-오버 세그먼트(14)를 각각 갖도록 생성되는, 제어 장치.
26. 공작 기계로서,
    제 25 항에 따른 제어 장치;
    레이저 장치를 구비하고,
    상기 레이저 장치는 레이저 장치의 레이저에 의해 작업물 표면의 적어도 하나의 섹션에 텍스처 패턴을 적용하기 위해 상기 제어 장치에 의해 3방향(X, Y, Z)으로 제어되는 방식으로 작업물 표면 위에서 가이드될 수 있는 레이저를 구비하는, 공작 기계.
27. 제 26 항에 있어서,
    상기 레이저는 2m/s 이상, 특히 4m/s 이상, 특히 바람직하게는 10 m/s 이상의 가공 속도로 레이저의 레이저 빔의 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 이동될 수 있는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    상기 레이저 장치는 레이저의 레이저 빔의 방향에 실질적으로 정렬된 방향으로 레이저를 제어하기 위한 발산-변경 장치를 구비하는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
29. 제 28 항에 있어서,
    레이저는 4 m/s 이상, 특히 바람직하게는 10 m/s 이상의 가공 속도로 레이저의 레이저 빔의 방향으로 이동될 수 있는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
30. 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서,
    상기 레이저는 레이저의 레이저 빔의 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향에서 레이저의 최대 가공 속도와 실질적으로 동일하거나 그보다 큰 최대 가공 속도로 상기 레이저의 레이저 빔의 방향으로 이동될 수 있는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
31. 제 26 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 장치의 레이저는 200kHz 이상, 특히 400kHz 이상, 그리고 특히 바람직하게는 800kHz 이상의 펄스 주파수에서 동작하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.

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