Materialbearbeitunq Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Laser bearbeitungsvorrichtung zur Materialbearbeitung bei dem mittels eines La serscanners ein Laserstrahl über ein Werkstück zur Bearbeitung geführt wird, wobei der Laserscanner zumindest eine erste Ablenkoptik aufweist, die den Laserstrahl mittels einer ersten Ablenkbewegung über das Werkstück führt, bei dem mittels eines Messscanners ein Messstrahl über das Werkstück zur Vermessung geführt wird, wobei der Messscanner zumindest eine zweite Ab lenkoptik aufweist, die mittels einer zweiten Ablenkbewegung den Messstrahl über das Werkstück führt, und wobei der Messstrahl derart koaxial in die erste Ablenkoptik eingekoppelt wird, dass der Messstrahl ebenfalls mit der ersten Ablenkbewegung beaufschlagt wird, und bei dem zur Kompensation der auf den Messstrahl wirkenden ersten Ablenkbewegung die zweite Ab lenkbewegung mit einer Gegenbewegung beaufschlagt wird.

In der DE 102015015330 A1 ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur Ma- terialbearbeitung offenbart.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbes sern. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Laserbear beitungsvorrichtung zur Materialbearbeitung sowie der Laserbearbeitungs vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben einer Laserbearbeitungs- Vorrichtung zur Materialbearbeitung. Mit Hilfe der Laserbearbeitungsvorrich tung können Materialien bearbeitet werden. Beispielsweise können zwei Werkstücke miteinander verschweißt oder ein Werkstück kann ausgeschnit ten bzw. zugeschnitten werden.

Bei dem Verfahren wird mittels eines Laserscanners ein Laserstrahl über ein Werkstück zur Bearbeitung geführt. Der Laserscanner weist zumindest eine erste Ablenkoptik auf, die den Laserstrahl mittels einer ersten Ablenkbewe gung über das Werkstück führt. Mit Hilfe der ersten Ablenkbewegung kann der Laserstrahl in einer Bearbeitungsbahn bzw. einer Trajektorie, beispiels weise zum Schweißen einer Naht, über das Werkstück geführt werden. Die Trajektorie wird dabei derart geplant, dass die Naht zum Schweißen mittels des Laserstrahls durchlaufen wird. Durch die erste Ablenkbewegung der ers ten Ablenkoptik, weist der Laserstrahl eine Laserstrahlbewegung auf.

Beim Verfahren wird ferner mittels eines Messscanners ein Messstrahl über das Werkstück zur Vermessung geführt, wobei der Messscanner zumindest eine zweite Ablenkoptik aufweist, die mittels einer zweiten Ablenkbewegung den Messstrahl über das Werkstück führt. Mit Hilfe des Messstrahls kann das Werkstück vermessen werden, um eine Bearbeitungsstelle, beispielsweise einen Stoß oder die zu schweißende Naht zwischen den beiden Werkstü cken, zu finden, an dem das Werkstück bzw. die Werkstücke bearbeitet wer den. Durch die zweite Ablenkbewegung der zweiten Ablenkoptik, weist der Messstrahl eine Messstrahlbewegung auf.

Außerdem wird der Messstrahl derart koaxial in die erste Ablenkoptik einge koppelt, dass der Messstrahl ebenfalls mit der ersten Ablenkbewegung be aufschlagt wird. Der Messstrahl wird somit ebenfalls mit der ersten Ablenkbe wegung beaufschlagt, mit der der Laserstrahl über das Werkstück geführt wird. Der Messstrahl wird somit mit der zweiten sowie mit der ersten Ablenk bewegung abgelenkt.

Des Weiteren wird beim Verfahren zur Kompensation der auf den Messstrahl wirkenden ersten Ablenkbewegung die zweite Ablenkbewegung mit einer Gegenbewegung beaufschlagt. Mit Hilfe der Gegenbewegung wird die erste Ablenkbewegung kompensiert, sodass nur noch die zweite Ablenkbewegung übrig bleibt. Der Messstrahl wird infolgedessen nur noch mittels der zweiten Ablenkbewegung über das Werkstück geführt, da die auf den Messstrahl wir kende erste Ablenkbewegung durch die Gegenbewegung kompensiert ist.

Der Messstrahl kann dadurch unabhängig von der ersten Ablenkbewegung über das Werkstück geführt werden. Der Messstrahl kann infolgedessen un abhängig vom Laserstrahl über das Werkstück geführt werden. Dadurch kann der Messstrahl beispielsweise in einer Bearbeitungsrichtung vor oder nach dem Laserstrahl positioniert werden, um beispielsweise das Werkstück in einem noch zu bearbeitenden Bereich oder in einem bereits bearbeiteten Bereich zu vermessen.

Erfindungsgemäß werden zur Kompensation der ersten Ablenkbewegung Kompensationsdaten der Gegenbewegung anhand zumindest eines Realver laufs einer Realbewegung der ersten Ablenkbewegung in Abhängigkeit zu mindest einer Ablenkfrequenz und/oder einer Ablenkamplitude der ersten Ab lenkbewegung ermittelt. Die Realbewegung spiegelt dabei eine reale Bewe gung der ersten Ablenkbewegung wieder, die die erste Ablenkoptik bei der Ablenkfrequenz und/oder bei der Ablenkamplitude aufweist. Aufgrund von unterschiedlichen Masseverteilungen, die zwischen verschiedenen ersten Ablenkoptiken unterschiedlich sein können, verhalten sich die ersten Ab lenkoptiken in Abhängigkeit der Ablenkfrequenz und/oder der Ablen kamplitude untereinander unterschiedlich. Die erste Ablenkbewegung der ersten Ablenkoptik ist abhängig von der Ablenkfrequenz und/oder der Ablen kamplitude. Beispielsweise kann die erste Ablenkoptik aufgrund der Trägheit bei steigenden Ablenkfrequenzen die erste Ablenkbewegung nicht mehr voll ständig ausführen. Der Messstrahl wird dadurch, dass dieser ebenfalls von der ersten Ablenkoptik abgelenkt wird, bei steigenden Ablenkfrequenzen der ersten Ablenkoptik immer weniger abgelenkt. Die Bewegung des Messstrahls wird infolgedessen gedämpft. Mit Hilfe der anhand des Realverlaufs der Re albewegung ermittelten Kompensationsdaten kann die Gegenbewegung die erste Ablenkbewegung genauer kompensieren. Es werden Kompensations daten der Gegenbewegung zum Kompensieren der ersten Ablenkbewegung verwendet, die anhand des Realverlaufs der Realbewegung der ersten Ab lenkbewegung ermittelt werden. Die Realbewegung ist die Bewegung, die tatsächlich bzw. in Realität durch die erste Ablenkoptik ausgeführt wird, mit welcher der Messstrahl abgelenkt wird. Durch das Kompensieren der ersten Ablenkbewegung mittels der so ermittelten Gegenbewegung kann der Mess strahl sehr genau über das Werkstück zur Vermessung geführt werden. Eine Unsicherheit bei der Positionierung des Messstrahls aufgrund einer Abhän gigkeit der ersten Ablenkbewegung von der Ablenkfrequenz und/oder der Ab lenkamplitude kann somit vermindert werden.

Von Vorteil ist es, wenn die Kompensationsdaten der Gegenbewegung an hand eines empirisch ermittelten Realverlaufs ermittelt werden. Durch die empirische Ermittlung des Realverlaufs kann dieser besonders genau ermit telt werden. Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn die Kompensa tionsdaten der Gegenbewegung anhand eines modellbasierten Realverlaufs ermittelt werden. Der modellbasierte Realverlauf kann beispielsweise mit ei ner entsprechenden Software ermittelt werden. Der modellbasierte Realver lauf kann auf diese Weise besonders einfach ermittelt werden. Beispiels weise kann die erste Ablenkbewegung der ersten Ablenkoptik simuliert wer den und anhand dessen die Kompensationsdaten ermittelt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn für die Kompensationsdaten eine Kompensations amplitude ermittelt wird. Soll der Laserstrahl beispielsweise in einer kreisför migen bzw. oszillierenden Bewegung über das Werkstück geführt werden, weist diese eine Ablenkamplitude auf. Aufgrund einer Trägheit der ersten Ab lenkoptik kann bei steigenden Ablenkfrequenzen diese jedoch nicht mehr vollständig erreicht werden. Die Kompensationsamplitude ist somit die Amplitude, die die erste Ablenkoptik real ausführt. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn als Kompensationsdaten eine Kompensationsphase ermittelt wird. Ebenso kann aufgrund der Trägheit der ersten Ablenkoptik die erste Ablenkbewegung einen Verzug aufweisen, welche mittels der Kompen sationsphase kompensiert wird.

Von Vorteil ist es, wenn die Kompensationsdaten anhand eines Amplituden verlaufs als Realverlauf der ersten Ablenkbewegung in Abhängigkeit zumin dest der Ablenkfrequenz und/oder der Ablenkamplitude der ersten Ablenkbe wegung ermittelt werden. Anhand des Amplitudenverlaufs kann die Kompen sationsamplitude ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ ist es von Vor teil, wenn die Kompensationsdaten anhand eines Phasenverlaufs als Real verlauf der ersten Ablenkbewegung in Abhängigkeit zumindest der Ablenkfre quenz und/oder der Ablenkamplitude der ersten Ablenkbewegung ermittelt werden. Anhand des Phasenverlaufs kann beispielsweise die Kompensati onsphase ermittelt werden. Anhand dieser Verläufe können die Kompensati onsdaten, d.h. die Amplituden und/oder die Phasen, für verschiedene Ab lenkfrequenzen und/oder Ablenkamplituden abgelesen bzw. ermittelt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn anhand des Amplitudenverlaufs eine Realamplitude der ersten Ablenkbewegung in Abhängigkeit zumindest der Ablenkfrequenz und/oder der Ablenkamplitude ermittelt wird. Die Realamplitude kann die Kompensationsamplitude sein oder die Kompensationsamplitude kann an hand der Realamplitude ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn anhand des Phasenverlaufs eine Realphase der ersten Ab lenkbewegung in Abhängigkeit zumindest der Ablenkfrequenz und/oder der Ablenkamplitude ermittelt wird. Die Realphase kann beispielsweise die Kom pensationsphase sein oder die Kompensationsphase kann anhand der Real phase ermittelt werden. Anhand der Verläufe kann auf einfache Weise die Kompensationsamplitude und/oder die Kompensationsphase ermittelt wer den.

Von Vorteil ist es, wenn die erste Ablenkbewegung eine Oszillationsbewe gung umfasst, die mittels der Gegenbewegung kompensiert wird. Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn die erste Ablenkbewegung eine Schwingungsbewegung umfasst, die mittels der Gegenbewegung kompen siert wird. Ein Beispiel der Oszillationsbewegung bzw. der Schwingungsbe wegung kann eine Wobbelbewegung sein. Bei der Wobbelbewegung wird der Laserstrahl in einer kreisenden bzw. kreisähnlichen bzw. oszillierenden bzw. schwingenden Bewegung über das Werkstück geführt, um einen flächi gen Energieeintrag durch den Laserstrahl in das Werkstück zu erreichen. In folgedessen kann das bzw. die Werkstücke flächig aufgeschmolzen werden, um beispielsweise die Qualität der Schweißnaht zu verbessern. Die Wobbel bewegung kann ferner auch eine elliptische oder ovale Bewegung sein. Bei der besagten Wobbelbewegung handelt es sich auch um eine beschleunigte Bewegung mit einer Richtungsänderung, so dass die Wobbelbewegung ge dämpft ist. Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn die erste Ab lenkbewegung eine Linearbewegung umfasst, die mittels der Gegenbewe gung kompensiert wird.

Vorteilhaft ist es, wenn die erste Ablenkbewegung eine beschleunigte Bewe gung umfasst, die mittels der Gegenbewegung kompensiert wird. Aufgrund der beschleunigten Bewegung der ersten Ablenkbewegung, die vorzugs weise auch eine Richtungsänderung umfasst, wird diese gedämpft, so dass der Messstrahl, der durch die erste Ablenkoptik abgelenkt wird und somit die gedämpfte erste Ablenkbewegung erfährt, nicht mehr wie geplant über das Werkstück geführt wird. Dabei entsteht eine Dämpfung der Ablenkamplitude und/oder ein Verzug bzw. ein Phasenversatz, bei dem der Messstrahl seiner geplanten Position nachläuft.

Vorteilhaft ist es, wenn die Kompensationsdaten, die anhand des zumindest einen Realverlaufs ermittelt werden, von einer Speichereinheit bezogen wer den. Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn der zumindest eine Realverlauf in der Speichereinheit hinterlegt ist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Realverlauf als Look-Up-Tabelle vor- liegt. Die Kompensationsdaten bzw. der zumindest eine Realverlauf kann so mit als Datensatz in der Speichereinheit hinterlegt sein. Dadurch können die Kompensationsdaten auf einfache Weise ermittelt werden.

Von Vorteil ist es, wenn die Gegenbewegung zur ersten Ablenkbewegung synchronisiert wird. Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn die zweite Ablenkbewegung zur ersten Ablenkbewegung synchronisiert wird. Dadurch wird die auf den Messstrahl wirkende erste Ablenkbewegung be sonders gut kompensiert.

Vorteilhaft ist es, wenn beim Verfahren die Laserbearbeitungsvorrichtung mit tels zumindest einer Steuereinheit gesteuert wird. Die zumindest eine Steuer einheit umfasst vorzugsweise die Speichereinheit und/oder ist mit der Spei chereinheit verbunden, in der die Kompensationsdaten und/oder der zumin dest eine Realverlauf hinterlegt sind. Die zumindest eine Steuereinheit kann weiterhin derart ausgebildet sein, dass diese anhand der ersten Ablenkbewe gung die Kompensationsdaten für die Gegenbewegung ermitteln kann. Die zumindest eine Steuereinheit kann ferner derart ausgebildet sein, dass diese die zweite Ablenkbewegung mit der Gegenbewegung beaufschlagt, um die auf den Messstrahl wirkende erste Ablenkbewegung zu kompensieren. Ins besondere kann die zumindest eine Steuereinheit die zweite Ablenkoptik der art ansteuern, dass die zweite Ablenkbewegung und die Gegenbewegung ausgeführt wird, um die auf den Messstrahl wirkende erste Ablenkbewegung zu kompensieren.

Vorteilhaft ist es, wenn der Laserscanner eine erste Steuereinheit und der Messscanner eine zweite Steuereinheit aufweist. Beim Verfahren können sich beide Steuereinheiten zueinander synchronisieren. Infolgedessen kann die erste Ablenkbewegung mittels der auf die zweite Ablenkbewegung beauf schlagen Gegenbewegung genauer kompensiert werden. Von Vorteil ist es, wenn zum Synchronisieren die beiden Steuereinheiten ein Synchronisationssignal austauschen. Dadurch können beide Steuereinheiten auf einfache Weise miteinander synchronisiert werden.

Vorteilhaft ist es, wenn zur Synchronisation der Gegenbewegung zur ersten Ablenkbewegung ein erstes Signal des Messscanners mit einem zweiten Taktsignal des Laserscanners verglichen und/oder synchronisiert wird. Zu sätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn zur Synchronisation der zwei ten Ablenkbewegung zur ersten Ablenkbewegung das erste Taktsignal des Messscanners mit dem zweiten Taktsignal des Laserscanners verglichen und/oder synchronisiert wird.

Die Synchronisation kann dabei derart erfolgen, dass bei einer Zeitverzöge rung des Laserscanners bzw. des Messscanners der entsprechend schnel lere Scanner (Laserscanner oder Messscanner) wartet, bis der entsprechend langsamere Scanner (Laserscanner oder Messscanner) seine Bewegung ausgeführt hat. Dadurch wird erreicht, dass die Synchronisation erfolgt.

Vorteilhaft ist es, wenn der zumindest eine Realverlauf der Realbewegung der ersten Ablenkbewegung mittels einem Kalibrierverfahren ermittelt wird. Mit Hilfe des Kalibrierverfahrens kann der zumindest eine Realverlauf auf einfache Weise und genau ermittelt werden.

Von Vorteil ist es, wenn das Kalibrierverfahren in Zeitintervallen durchgeführt wird. Die Eigenschaften der ersten Ablenkoptik, beispielsweise eine Massen verteilung oder eine Bewegungscharakteristik, beispielsweise aufgrund von Verschleiß, kann sich mit der Betriebszeit der Laserbearbeitungsvorrichtung ändern, so dass mittels dem von in Zeitintervallen durchgeführten Kalibrier verfahren der zumindest eine Realverlauf angepasst werden kann. Vorteilhaft ist es, wenn beim Kalibrierverfahren der Phasenverlauf der ersten Ablenkbewegung in Abhängigkeit der Ablenkfrequenz und/oder der Ablen kamplitude der ersten Ablenkbewegung ermittelt wird. Zusätzlich oder alter nativ ist es von Vorteil, wenn beim Kalibrierverfahren der Amplitudenverlauf der ersten Ablenkbewegung in Abhängigkeit der Ablenkfrequenz und/oder der Ablenkamplitude der ersten Ablenkbewegung ermittelt wird.

Von Vorteil ist es, wenn in einem ersten Kalibrierschritt des Kalibrierverfah rens ein Kalibriermodell einer Referenzanordnung mittels des Messscanners erfasst wird. Die Referenzanordnung kann beispielsweise ein vorgegebenes Werkstück sein, dessen Form bekannt ist. Beispielsweise kann eine Kante des bekannten Werkstücks bzw. der Referenzanordnung vermessen werden, wobei die Position und/oder Orientierung dieser Referenzanordnung bzw. der Kante bekannt ist. Das daraus abgeleitete Kalibriermodell, welches mit hoher Zuverlässigkeit bekannt ist, kann zur Ermittlung des zumindest einen Real verlaufs dienen.

Vorteilhaft ist es, wenn beim ersten Kalibrierschritt die erste Ablenkbewegung ohne eine oszillierende Überlagerungsbewegung ausgeführt wird. Die oszil lierende Überlagerungsbewegung kann beispielsweise die Wobbelbewegung sein. Dadurch wird die erste Ablenkbewegung ohne störende Einflüsse bzw. ohne störende Bewegungen ausgeführt. Eine Trägheit bzw. ein Verzug bei der ersten Ablenkbewegung wird damit soweit wie möglich vermindert.

Von Vorteil ist es, wenn in einem auf den ersten Kalibrierschritt folgenden zweiten Kalibrierschritt des Kalibrierverfahrens ein Justiermodell der Refe renzanordnung für eine festgelegte Ablenkfrequenz und/oder Ablen kamplitude der ersten Ablenkbewegung ermittelt wird. Im zweiten Kalibrier schritt wird somit die erste Ablenkbewegung mit einer festgelegten Ablenkfre quenz und/oder Ablenkamplitude beaufschlagt, was, beispielsweise aufgrund der Trägheit der ersten Ablenkoptik, zu einem Verzug des Messstrahls führt. Der Messstrahl wird somit nicht mehr wie geplant über das Werkstück ge führt bzw. kann der geplanten Trajektorie folgen, da, wie bereits beschrieben, insbesondere die Trägheit der ersten Ablenkoptik zu einem Fehler führt. Aus einem Vergleich des Justiermodells und des Kalibriermodells kann dieser Fehler für die eingestellte Ablenkfrequenz und/oder Ablenkamplitude der ers ten Ablenkbewegung ermittelt werden. Wird dieser Kalibrierschritt für meh rere unterschiedliche Ablenkfrequenzen und/oder Ablenkamplituden durch geführt, kann der zumindest eine Realverlauf, insbesondere der Amplituden verlauf und/oder der Phasenverlauf, ermittelt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn in einem dritten Kalibrierschritt die Gegenbewegung mit verschiedenen Realamplituden und/oder Realphasen gewählt wird. Fer ner kann für den Amplitudenverlauf und/oder den Phasenverlauf die Re alamplitude und/oder Realphase ausgewählt werden, bei der ein Fehler zwi schen Kalibriermodell und Justiermodell minimal ist. Dadurch kann der opti male Amplitudenverlauf und/oder der optimale Phasenverlauf bzw. die opti male Realamplitude und/oder die optimale Realphase ermittelt werden.

Von Vorteil ist es, wenn das Kalibrierverfahren für mehrere, verschiedene Ablenkfrequenzen der ersten Ablenkbewegung durchgeführt wird. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn das Kalibrierverfahren für mehrere, verschiedene Ablenkamplituden der ersten Ablenkbewegung durchgeführt wird. Daraufhin können die daraus ermittelten Justiermodelle mit dem Kalib riermodell verglichen und der Fehler ermittelt werden. Anhand dessen kann dann der Amplitudenverlauf und/oder der Phasenverlauf bzw. die Re alamplitude und/oder die Realphase ermittelt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn beim Kalibrierverfahren der zumindest eine Realver lauf für verschiedene Ablenkfrequenzen und/oder Ablenkamplituden der ers ten Ablenkbewegung ermittelt wird. Als Realverlauf kann dabei der Phasen verlauf und/oder der Amplitudenverlauf für verschiedene Ablenkfrequenzen und/oder Ablenkamplituden der ersten Ablenkbewegung ermittelt werden. Des Weiteren wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur Materialbearbei tung vorgeschlagen. Mit Hilfe der Laserbearbeitungsvorrichtung können bei spielsweise zwei Werkstücke miteinander verschweißt oder ein Werkstück kann geschnitten werden.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst einen Laserscanner zum Führen eines Laserstrahls über ein Werkstück für dessen Bearbeitung. Der La serscanner umfasst weiterhin zumindest eine bewegbare erste Ablenkoptik, um mittels einer ersten Ablenkbewegung den Laserstrahl über das Werk stück zu führen. Mittels der ersten Ablenkbewegung der ersten Ablenkoptik kann der Laserstrahl in einer Bahn bzw. Trajektorie über das Werkstück ge führt werden. Die Bahn bzw. die Trajektorie entsprechen dabei der zu schweißenden Naht oder einer Schnittlinie.

Ferner umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung einen Messscanner zum Vermessen des Werkstücks mittels einem Messstrahl, der zumindest eine zweite Ablenkoptik umfasst, um mittels einer zweiten Ablenkbewegung den Messstrahl über das Werkstück zu führen. Mit Hilfe des Messstrahls kann beispielsweise die zu schweißenden Naht vermessen oder eine Oberflächen kontur des Werkstücks ermittelt werden.

Außerdem ist der Messstrahl derart koaxial in den Laserstrahl eingekoppelt, dass der Messstrahl ebenfalls mit der ersten Ablenkbewegung beaufschlagt wird bzw. durch die erste Ablenkoptik abgelenkt wird. Der Messstrahl erhält somit ebenfalls die Bewegung, nämlich die erste Ablenkbewegung, mit der der Laserstrahl beaufschlagt wird.

Erfindungsgemäß ist die Laserbearbeitungsvorrichtung ausgebildet, um ein Verfahren gemäß zumindest einem Merkmal der vorangegangenen und/oder nachfolgenden Beschreibung auszuführen. Von Vorteil ist es, wenn der Laserscanner eine erste Steuereinheit und der Messscanner eine zweite Steuereinheit aufweist. Die beiden Steuereinheiten können ferner mittels einer Datenverbindung miteinander verbunden sein. In folgedessen können die beiden Steuereinheiten beispielsweise zur gegensei tigen Synchronisation Daten austauschen. Mittels der Synchronisation kann insbesondere die Gegenbewegung und vorzugsweise die zweite Ablenkbe wegung mit der ersten Ablenkbewegung synchronisiert werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Speicherein heit aufweist, in welcher der zumindest eine Realverlauf der Realbewegung der ersten Ablenkbewegung hinterlegt ist.

Von Vorteil ist es, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung zumindest einen Taktgeber aufweist, um die erste, die zweite Ablenkbewegung und/oder die Gegenbewegung zu synchronisieren.

Vorteilhaft ist es, wenn der Messscanner eine OCT-Messeinheit umfasst bzw. die Messungen mittels des Messstrahls mittels einem OCT-Messverfah- ren durchführen kann. Das OCT-Messverfahren ist die Abkürzung für opti sche Kohärenztomographie, welche ein bildgebendes Verfahren zur Erstel lung von 2- oder 3-dimensionalen Aufnahmen des Werkstücks beschreibt. Mittels dem OCT-Messverfahren kann beispielsweise eine Oberflächentopo logie des Werkstücks ermittelt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbei spielen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht der Laserbearbeitungsvorrichtung zur Materialbearbeitung eines Werkstücks,

Figur 2 eine schematische Ansicht von zwei Werkstücken, die mitei nander verschweißt werden, und Figur 3 ein schematisches Diagramm zumindest eines Realverlaufs ei ner Realbewegung der ersten Ablenkbewegung.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 zur Materialbearbeitung eines Werkstücks 10. Mit Hilfe der Laserbearbei tungsvorrichtung 1 kann das Werkstück 10 entlang einer hier beispielhaft ge zeigten Trajektorie 11 bearbeitet werden. Beispielsweise können zwei Werk stücke 10 miteinander verschweißt oder das Werkstück 10 kann geschnitten werden. Die hier beispielhaft gezeigten Trajektorie 11 umfasst eine bereits bearbeitete Trajektorie 12 und eine geplante Trajektorie 13. Die bereits bear beitete Trajektorie 12 ist hier als durchgehende Linie und die geplante Trajektorie 13 ist als gestrichelte Linie dargestellt. Die Trajektorie 11 wird da bei natürlich derart geplant, dass das Werkstück 10 wie vorgesehen ge schnitten oder zwei Werkstücke 10 entlang einer Schweißnaht miteinander verschweißt werden.

Um das Werkstück 10 bearbeiten zu können, umfasst die Laserbearbeitungs vorrichtung 1 einen Laserscanner 2, mittels dem ein Laserstrahl 4 zur Bear beitung über das Werkstück 10 geführt werden kann. Der Laserscanner 2 umfasst zumindest eine erste Ablenkoptik 6, die den Laserstrahl 4 mittels ei ner ersten Ablenkbewegung über das Werkstück 10 führt.

Die erste Ablenkoptik 6 kann, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt ist, einen ersten Ablenkspiegel 16 und vorzugsweise einen zweiten Ablenkspie gel 17 aufweisen, mittels denen der Laserstrahl 4 auf das Werkstück 10 ab gelenkt wird. Der zumindest eine Ablenkspiegel 16, 17 kann gemäß der ers ten Ablenkbewegung bewegt werden, um den Laserstrahl 4 entsprechend der Trajektorie 11 über das Werkstück 10 führen zu können. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die erste Ablenkoptik 6 einen ersten Aktor 18 und vorzugsweise einen zweiten Aktor 19 auf, um den ersten Ab- lenkspiegel 16 bzw. den zweiten Ablenkspiegel 17 gemäß der ersten Ablenk bewegung bewegen zu können. Der Laserstrahl 4 kann beispielsweise dadurch entlang der Trajektorie 11 über das Werkstück 10 geführt werden, dass der zumindest eine Ablenkspiegel 16, 17 entsprechend geneigt bzw. gemäß der ersten Ablenkbewegung bewegt wird. Die erste Ablenkbewegung der ersten Ablenkoptik 6 führt somit zur Trajektorie 11 auf dem Werkstück 10.

Des Weiteren weist die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 einen Messscanner 3 auf, mittels dem ein Messstrahl 5 über das Werkstück 10 zur Vermessung geführt wird. Mit Hilfe des Messstrahls 5 kann beispielsweise die Position, der Abstand und/oder die Orientierung einer zu schweißenden Kante oder ei ner zu schweißenden Naht auf dem Werkstück 10 erkannt werden. Ferner kann, nachdem das Werkstück 10 mittels dem Messstrahl 5 vermessen ist, die Trajektorie 11 ermittelt, geplant und/oder angepasst werden. Insbeson dere kann der Messstrahl 5 den Bereich der geplanten Trajektorie 13 ver messen, um die nachfolgende Bearbeitung bzw. die Trajektorie 11 mittels des Laserstrahls 4 entsprechend anpassen zu können.

Der Messscanner 3 weist zumindest eine zweite Ablenkoptik 7 auf, die mit tels einer zweiten Ablenkbewegung den Messstrahl 5 über das Werkstück 10 führt. Mittels der zweiten Ablenkbewegung wird der Messstrahl 5 über das Werkstück 10, beispielsweise im Bereich der geplanten und somit noch zu bearbeitenden Trajektorie 13, geführt, um die genaue Position und/oder die genaue Orientierung beispielsweise der zu schweißenden Naht erfassen zu können, um nachfolgend den Laserstrahl 4 an die entsprechende Position und/oder Orientierung bewegen zu können. Der Messstrahl 5 wird somit un abhängig vom Laserstrahl 4 über das Werkstück 10 geführt.

Die zweite Ablenkoptik 7 weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbei spiel zumindest einen dritten Ablenkspiegel 20 und vorzugsweise einen vier- ten Ablenkspiegel 21 auf, die bewegt werden können, um die zweite Ablenk bewegung auszubilden. Weiterhin weist die zweite Ablenkoptik 7 zumindest einen dritten Aktor 22 und vorzugsweise einen vierten Aktor 23 auf, wobei mittels dem zumindest einen Aktor 22, 23 der zumindest eine Ablenkspiegel 20, 21 der zweiten Ablenkoptik 7 bewegt werden kann, um die zweite Ab lenkbewegung auszubilden.

Des Weiteren wird der Messstrahl 5 koaxial in die ersten Ablenkoptik 6 bzw. in den Laserstrahl 4 eingekoppelt, so dass der Messstrahl 5 ebenfalls mit der ersten Ablenkbewegung beaufschlagt wird. Gemäß dem vorliegenden Aus führungsbeispiel weist die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 einen halbdurch lässigen Spiegel 24 auf, mittels dem der Messstrahl 5 koaxial in den Laser strahl 4 bzw. koaxial in die erste Ablenkoptik 6 eingekoppelt wird. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Laserscanner 2 den halb durchlässigen Spiegel 24 auf.

Um den Messstrahl 5 unabhängig vom Laserstrahl 4 bzw. unabhängig von der ersten Ablenkbewegung über das Werkstück 10 führen zu können, wird die zweite Ablenkbewegung mit einer Gegenbewegung beaufschlagt. Die Gegenbewegung ist dabei derart ausgebildet, dass diese die auf den Mess strahl 5 wirkende erste Ablenkbewegung durch die erste Ablenkoptik 6 kom pensiert. Infolgedessen kann der Messstrahl 5 unabhängig vom Laserstrahl 4 bzw. unabhängig von der ersten Ablenkbewegung gemäß der zweiten Ab lenkbewegung zum Vermessen des Werkstücks 10 über dieses geführt wer den. Erst dadurch kann der Messstrahl 5 beispielsweise den Bereich der ge planten Trajektorie 13 vermessen, so dass nachfolgend der Laserstrahl 4 entsprechend positioniert bzw. angepasst werden kann.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 weist eine Speichereinheit 30 auf, in der zumindest ein Realverlauf 28, 29 hinterlegt sein kann. Figur 2 zeigt eine detaillierte, schematische Ansicht von zwei Werkstücken 10a, 10b, die mittels dem Laserstrahl 4 dadurch bearbeitet werden, dass diese miteinander verschweißt werden. Die beiden hier gezeigten Werkstü cke 10a, 10b werden entlang einer Schweißnaht 25 miteinander verschweißt. Die Trajektorie 11 wird dabei ebenfalls derart geplant, dass der Laserstrahl 4 die beiden Werkstücke 10a, 10b miteinander verschweißt. In der bereits be arbeiteten Trajektorie 12 sind die beiden Werkstücke 10a, 10b bereits mitei nander verschweißt, was hier schematisch dargestellt ist. In der geplanten Trajektorie 13 sind die beiden Werkstücke 10a, 10b noch nicht miteinander verschweißt.

Der Laserstrahl 4 kann des Weiteren einen Laserpunkt 14 auf dem Werk stück 10 aufweisen. Am Laserpunkt 14 konzentriert sich im Wesentlichen der Energieeintrag durch den Laserstrahl 4 in das Werkstück 10. Außerdem kann der Messstrahl 5 einen Messpunkt 15 auf dem Werkstück 10 aufweisen. Die Vermessung des Werkstücks 10 durch den Messstrahl 5 erfolgt im Wesentli chen am Messpunkt 15. Der Messpunkt 15 ist hier im Bereich der geplanten Trajektorie 13 angeordnet, um beispielsweise die Position der noch zu schweißenden Naht 25 ermitteln zu können. Anhand dieser Vermessung kann dann der Laserstrahl 4 entsprechend angepasst werden.

Die erste Ablenkbewegung für den Laserstrahl 4 wird dabei derart geplant bzw. durch die erste Ablenkoptik 6 ausgeführt, dass der Laserstrahl 4 bzw. der Laserpunkt 14 die Trajektorie 11 durchläuft bzw. der Schweißnaht 25 folgt.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Laserstrahl 4 bei spielhaft mit einer sogenannten Wobbelbewegung 26 beaufschlagt, so dass der Laserstrahl 4 einen flächigeren Bereich des Werkstücks 10 bzw. der bei den Werkstücke 10a, 10b bearbeitet, wobei der Laserstrahl 4 in dem vorlie genden Ausführungsbeispiel zum Verschweißen der beiden Werkstücke 10a, 10b das Material um die Schweißnaht 25 herum flächig aufschmilzt. Anhand dieser beispielhaften Wobbelbewegung 26 wird die Problematik beschrieben, welche bei der ersten Ablenkbewegung auftritt. Bei der hier beispielhaft be schriebenen Wobbelbewegung 26 handelt es sich um eine periodische Be wegung, hier eine kreisähnliche Bewegung, mittels der der Laserstrahl 4 bzw. der Laserpunkt 14 über das Werkstück 10a, 10b geführt wird. Bei einer derartigen Bewegung, aber auch bei anderen Bewegungen, wird der Laser strahl 4 bzw. der Laserpunkt 14 in einer beschleunigten Bewegung geführt. Derartige beschleunigte Bewegungen, welche auch, wie hier beispielhaft ge zeigt ist, Richtungsänderungen aufweisen können, werden durch die erste Ablenkoptik 6 ausgebildet, wobei die Ablenkelemente, wie beispielsweise der zumindest eine Ablenkspiegel 16, 17, der ersten Ablenkoptik 6 entspre chende beschleunigte Bewegungen mit vorzugsweise einer Richtungsände rung ausführen. Aufgrund der Trägheit wird infolgedessen die erste Ablenk bewegung gedämpft und/oder erhält einen Verzug, so dass die reale Position bzw. Bewegung des Laserstrahls 4 bzw. des Laserpunkts 14 nicht mit der geplanten Position bzw. Bewegung übereinstimmt.

Die hier beispielhaft beschriebene Wobbelbewegung 26 kann beispielsweise eine kreisende und somit beschleunigte Bewegung um die Trajektorie 11 bzw. die Schweißnaht 25 sein. Die Wobbelbewegung 26 ist ferner eine perio dische bzw. schwingende Bewegung. Die Bewegung des Laserstrahls 4, wel che durch die erste Ablenkbewegung der ersten Ablenkoptik 6, ausgebildet wird, weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weiterhin eine Ab lenkamplitude 27 auf, welche eine Ausdehnung der Wobbelbewegung 26 vorgibt. Die Ablenkamplitude 27 ist gemäß dem vorliegenden Beispiel ein Radius der kreisenden Bewegung. Ist die oszillierende Bewegung beispiels weise von der Form einer Ellipse, kann die Ablenkamplitude 27 beispiels weise die große oder die kleine Halbachse sein. Die Ablenkamplitude 27 kann beispielsweise 3 mm betragen, so dass entsprechende Bereiche neben der Trajektorie 11 zum Verschweißen der Werkstücke 10a, 10b aufge schmolzen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die hier beispielhaft gezeigte Wobbelbewe- gung 26 auch eine Ablenkfrequenz 33 aufweisen, mit welcher der Laserpunkt 14 die Wobbelbewegung 26 durchläuft. Die Ablenkfrequenz 33 kann bei spielsweise 100 Hz betragen, so dass die kreisförmige Bewegung 100-mal pro Sekunde ausgeführt wird. Um die hier beispielhaft erläuterte Ablenkfre quenz 33 und/oder Ablenkamplitude 27 ausführen zu können, muss die erste Ablenkoptik 6 die erste Ablenkbewegung entsprechend ausführen.

Da, wie beispielhaft beschrieben, die erste Ablenkoptik 6 Ablenkfrequenz 33 von beschriebenen 100 Hz und/oder die Ablenkamplitude 27 von beschriebe nen 3 mm ausführt, muss auch die zweite Ablenkbewegung mit einer Gegen bewegung beaufschlagt werden, um die besagte Ablenkfrequenz 33 und Ab lenkamplitude 27 kompensieren zu können.

Aufgrund von Trägheit kann es jedoch sein, dass die eingestellte Ablen kamplitude 27 und/oder die eingestellte Ablenkfrequenz 33 nicht vollständig ausgeführt wird. Zwar kann die erste Ablenkoptik 6 mit der genannten Ablen kamplitude 27 und/oder die Ablenkfrequenz angesteuert werden, eine reale Bewegung bzw. eine Realbewegung der ersten Ablenkoptik 6 bzw. der ers ten Ablenkbewegung liegt jedoch beispielsweise nicht bei einer Ablen kamplitude von 3 mm, sondern beispielhaft bei lediglich 2,6 mm. Wird jedoch die Gegenbewegung mit einer Ablenkamplitude von 3 mm geplant, jedoch führt die erste Ablenkbewegung der ersten Ablenkoptik 6 lediglich zu einer realen Ablenkamplitude des Laserstrahls 4 von 2,6 mm, kann dies zu Fehlern bei der Vermessung des Werkstücks 10 führen.

Erfindungsgemäß werden daher zur Kompensation der ersten Ablenkbewe gung Kompensationsdaten der Gegenbewegung anhand zumindest eines Realverlaufs 28, 29 einer Realbewegung der ersten Ablenkbewegung in Ab hängigkeit zumindest der Ablenkfrequenz 33 und/oder der Ablenkamplitude 27 der ersten Ablenkbewegung ermittelt. Figur 3 zeigt ein schematisches Diagramm mit zumindest einem Realverlauf 28, 29 der Realbewegung der ersten Ablenkbewegung. Hier sind zwei Real verläufe 28, 29 gezeigt. Ein erster Realverlauf ist ein Phasenverlauf 29 und der zweite Realverlauf ist der Amplitudenverlauf 28. Anhand der beiden Ver läufe 28, 29 kann eine Realamplitude 34 und eine Realphase 35 abgelesen bzw. ermittelt werden. Die hier gezeigten Realverläufe 28, 29 sind beispiels weise für eine Ablenkamplitude 27 von 3 mm. Andere Ablenkamplituden 27 können andere Realverläufe 28, 29 aufweisen. Insbesondere weisen meh rere verschiedene Ablenkamplituden 27 mehrere entsprechende Realver läufe 28, 29 auf. Auf der x-Achse bzw. der Abszisse ist die Ablenkfrequenz 33 aufgetragen. Der Phasenverlauf 29 und der Amplitudenverlauf 28 zeigen die Abhängigkeit der Realphase 35 und der Realamplitude 34 von der Ab lenkfrequenz 33 an.

Beispielsweise sinkt mit steigender Ablenkfrequenz 33 die Realamplitude 34, was anhand des abnehmenden Amplitudenverlaufs 28 abgelesen bzw. ermit telt werden kann. Beispielhaft bedeutet dies, dass beispielsweise bei einer Ablenkfrequenz 33 von 100 Hz und einer eingestellten bzw. geplanten Ablen kamplitude 27 von 3 mm lediglich eine Realamplitude 34 als Ablenkamplitude 27 auf dem Werkstück 10 von 2,8 mm erzeugt wird, was insbesondere in der Trägheit der ersten Ablenkoptik 6 begründet ist. Bei einer Ablenkfrequenz 33 von beispielsweise 400 Hz beträgt die Realamplitude 34 beispielhaft nur noch 2,4 mm auf. Aufgrund der Trägheit sowie der Ablenkfrequenz 33 kann die erste Ablenkoptik 6 die erste Ablenkbewegung nicht mehr vollständig ausführen, so dass beispielsweise die Realamplitude 34 bzw. Ablen kamplitude 27 vermindert ist. Es ist dabei klar, dass bei steigender Ablenkfre quenz 33 die Ablenkamplitude 27 bzw. die Realamplitude 34 im Allgemeinen sinkt, da aufgrund der Trägheit und der steigenden Ablenkfrequenz 33 die erste Ablenkbewegung immer schlechter bzw. gedämpfter durch die erste Ablenkoptik 6 ausgeführt werden kann. Anhand des hier gezeigten Realver laufs 28, 29 können die Kompensationsdaten der Gegenbewegung ermittelt werden, so dass der Messstrahl 5 bzw. der Messpunkt 15 unabhängig von der ersten Ablenkbewegung über das Werkstück 10 geführt werden kann.

Die Realamplitude 34 ist die Ablenkamplitude 27, die auf dem Werkstück 10 tatsächlich abgebildet bzw. ausgeführt wird. Die Realphase 35 ist ein Verzug, da der tatsächliche Messstrahl 5 dem geplanten Messstrahl 5 hinterher läuft, weil die Ablenkoptik 6 die geplante erste Ablenkbewegung nicht unmittelbar umsetzen kann. Diese Realbewegung kann anhand des zumindest einen Realverlaufs 28, 29 ermittelt werden.

Derartige Realverläufe 28, 29 können beispielsweise empirisch, beispiels weise mit einem Messverfahren bzw. Kalibrierverfahren, ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ können derartige Realverläufe 28, 29 auch rechne risch, beispielsweise basierend auf einem Modell, ermittelt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentan- Sprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und be schrieben sind.

Bezuqszeichenliste

1 Laserbearbeitungsvorrichtung 2 Laserscanner

3 Messscanner

4 Laserstrahl

5 Messstrahl

6 erste Ablenkoptik 7 zweite Ablenkoptik

8 erste Steuereinheit

9 zweite Steuereinheit

10 Werkstück 11 Trajektorie 12 bearbeitete Trajektorie

13 geplante Trajektorie

14 Laserpunkt

15 Messpunkt

16 erster Ablenkspiegel 17 zweiter Ablenkspiegel

18 erster Aktor

19 zweiter Aktor

20 dritter Ablenkspiegel 21 vierter Ablenkspiegel 22 dritter Aktor

23 vierter Aktor

24 halbdurchlässiger Spiegel

25 Schweißnaht

26 Wobbelbewegung 27 Ablenkamplitude

28 Amplitudenverlauf 29 Phasenverlauf 30 Speichereinheit

31 Amplitude

32 Phase

33 Ablenkfrequenz 34 Realamplitude

35 Realphase