[发明专利]操作激光扫描器的方法和具有激光扫描器的加工系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月4日于德国提交的名为“校准激光扫描器的方法和具有激光扫描器的加工系统”的专利申请No.102011109449.4的优先权，通过引用将其内容全部合并于此。

技术领域

本发明涉及操作激光扫描器的方法和具有激光扫描器的加工系统。特别是，本发明涉及校准激光扫描器的方法。

背景技术

众所周知使用激光束加工物体，例如改变物体的材料性质，或从物体上移除材料。出于此目的，通过激光扫描器(laser scanner)将具有充分高的束能量和足够光子能量的激光束引导到物体的先前确定的加工位置上。这是通过将激光扫描器的扫描偏转设置为加工位置在激光扫描器的坐标系统中的坐标的函数而实现的。出于此目的，期望加工的位置的坐标必须被转换为激光扫描器的偏转。这可以通过适当的数学坐标变换完成。

这种坐标变换优选是被校准的。这可以通过例如如下方式实现：使用布置在具有已知直径且位于坐标系统中的已知位置的孔径之后的检测器，由激光扫描器通过该孔径扫描激光束。扫描穿过孔径的激光束可以是还执行物体加工的激光束，或者它可以是不同的激光束，其光束路径与执行物体加工的激光束具有已知的关系。根据检测器检测到的信号，可以确定激光扫描器的对应于孔径位置的扫描偏转，并且因此可以校准坐标变换。可以对布置了孔径的多个已知位置重复这个过程。这种装置和方法可以从US6501061B1和US2005/0205778A1中得知，通过引用将其全部公开内容合并到本申请中。

基于由检测器检测到信号确定孔径相对于激光扫描器的位置需要大量时间，这延长了使用激光加工系统对物体的整体加工时间。

发明内容

本发明是考虑到上述问题而完成的。

本发明的目的是提供一种操作和校准激光扫描器的方法，使得能够以更短的时间段和/或以更高的精度确定特定检测截面(例如孔径)相对于激光扫描器的位置。本发明的另一目的是提供一种包括激光扫描器的对应加工系统。

根据本发明的实施例，操作激光扫描器的方法包括通过使用激光扫描器沿着扫描路径扫描激光束来校准激光扫描器，检测入射到检测截面上的激光产生的光强度，并且基于检测的光强度确定检测截面相对于激光扫描器的位置。可以由检测器对激光的感光区域或具有很好的限定的截面的孔径提供检测截面，其中对激光的检测器检测穿过孔径截面的光。

根据其它实施例，操作激光扫描器的方法包括使用激光扫描器沿着扫描路径扫描激光束，扫描路径在包含检测截面的平面内包括第一部分路径和第二部分路径，它们彼此相距一距离而并排延伸，所述距离小于检测截面的直径加上激光束在此平面中的直径，并且大于激光束在此平面中的直径的0.3倍和/或大于检测截面的直径的0.3倍。因此，激光束沿着第一部分路径的扫描和激光束沿着第二部分路径的扫描各个可以产生可独立检测的光强度(可将它们彼此进行比较)，并且因此便于相对精确地确定检测截面相对于两个部分路径(也因此相对于激光扫描器)的位置，。

根据其它实施例，该方法还包括通过位移第一和第二部分路径而重复地修改扫描路径，同时可以保持第一和第二部分路径之间的距离不变。可以通过位移第一和第二部分路径而重复修改扫描路径，直到所检测的当沿着第一部分路径扫描时所获得的光强度与当沿着第二部分路径扫描时所获得的光强度基本相等和/或直到这些光强度之差基本为零。

于是可以得到：检测截面的中心准确地位于两个部分路径之间。当从与两个部分路径在检测截面的区域中的延伸方向垂直的方向看，检测截面相对于激光扫描器的位置可以因此被精确地确定。

根据特定实施例，还沿着第三部分路径和第四部分路径扫描激光束，第三部分路径和第四部分路径在检测截面的平面中彼此相距一距离延伸，所述距离小于检测截面的直径加上激光束的直径，并且大于激光束直径的0.3倍和/或大于检测截面直径的0.3倍，其中在检测截面的区域中，第三部分路径相对于第一部分路径以大于30°的角度延伸，并且特别是大于50°，并且特别是大于70°。特别地，这个角度可以大致是90°。因此，也可以精确地确定在垂直于第三和第四部分路径的延伸方向的方向上、检测截面相对于激光扫描器的位置。因此，与检测截面垂直于第一和第二部分路径的位置的确定一起，可以在检测截面平面内的两个独立方向上精确地确定检测截面的位置。

根据示例实施例，第一和第二部分路径和/或第三和第四部分路径各自相互平行或/和彼此相距恒定的距离而延伸。根据其他实施例，第一部分路径和第二部分路径和/或第三部分路径和第四部分路径各自沿着直线延伸。