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CN104907700B - 用于配置激光加工装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于配置激光加工装置的方法，该激光加工装置包括控制装置，其中，能够凭借激光加工装置来实施不同类型的激光加工过程，所述激光加工过程分别在应用过程参数的情况下由控制装置加以控制，其特征在于，不同类型的激光加工过程被划入一个分类中，在该分类中为每个激光加工过程对应有一组过程参数，这些过程参数在实施相关的激光加工过程时得到应用，其中，在确定和/或改变激光加工过程的至少一个第一过程参数时，与第一过程参数相关地根据至少一个所存储的规则来自动地确定和/或改变另一包括在该分类中的激光加工过程的至少一个过程参数。

Description

用于配置激光加工装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于配置激光加工装置的方法、一种激光加工方法以及一种激光加工装置。
背景技术
WO2011083087A1主要与激光焊接相关地公开了一种智能系统，在该系统中，基于所学习到的经验知识通过匹配所学习的知识而在未知的状况下由所述系统自主实施稍后的加工过程。为此，传感器信息通过对原有工件的初始加工而得到概括和利用。在第一测试过程的范围内，可以对专业知识加以利用，用以教授所述系统。
CN102855326A公开了一种用于管理激光切割参数的方法。在此，使用代数法和相关性分析来获得对于激光切割质量的优化。
WO2012000995A1公开了一种用于对在工具机上执行的加工过程加以检查的诊断系统，以便获得用来改善后续加工过程的至少一个质量特征的建议。诊断系统包括如下的建议模块，其在采用所存储的专业知识的情况下给出建议。在此，对由工具机传感器件获得的数据或所加工的工件的图像数据加以读取。
EP0991493B1公开了一种用于具有输入装置的激光发射机的辅助系统，输入装置对于操作人员实现了：输入多个与工件的加工状态相关的评估参数。在应用“人工智能功能”的情况下，能够产生对加工状态参数的估值。在此，能够选择出相应参数，其对于改变之前输入的加工状态最为有效。
DE102008052592A1公开了一种用于控制加工设备的装置。在数据存储器中，存储了依据标准的加工程序，控制程序对该加工程序产生干预。凭借匹配装置能够将加工参数以预调整的方式与要加工的工件的材料特性和/或加工过程的能够选出的目标参量相匹配。该文献还公开了：在技术表单中，与材料类型、材料厚度以及加工方法相关地存储对于所有实现过程可靠的加工重要相关的参量而言合适的加工参数。这种匹配装置仅实现了对于参数有限的匹配；这样的系统仍然需要操作人员具有丰富的专业知识以及持续的注意力，特别是在激光加工类型改变时。
EP2169491A1公开了一种用于准备参数和/或调节参数的检查系统。
公知的解决方案的缺点特别在于，操作人员必须面对大量的过程参数，为了实现质量上高品质的加工而对过程参数进行的调整是操作人员任务的一部分。这不仅需要高水平的专业知识，而且很费时。此外，不排除由于把参数搞混而做出有误调整。由于激光加工设备能够被非常多样性地应用并且能够应对彼此迥异的请求，所以得出大量的过程参数。为了加工一个且为同一工件，根据加工模式(例如连续激光发射、脉冲激光发射、雕刻、裁切等)对于相同的参数类型基于不同的数值。
公知的解决方案的另一缺点特别在于：对最佳的过程参数的个别调整不能由操作人员执行。过程参数在激光加工过程期间被改变，而操作人员不能施加影响或者不能对过程参数的匹配加以控制或者在过程参数的可行性方面不能进行复查。此外，根据应用情况可以考虑的是过程参数的多个不同数值或者过程参数的组合。与具体情况、工件或所要进行的加工的类型的协调因此不能实现。激光光学器件愈加增多的沾污、构件的磨损以及调节器的‘漂移(Wegdriften)’凭借这样的系统也得不到顾及，从而在这种情况下，无法获得最佳效果。
发明内容
由此，本发明的目的在于，消除所述缺陷并且提出一种配置方法和一种激光加工方法及一种激光加工装置，凭借其能够使得对过程参数的调整明显变得容易并且更为可靠地实现。用于配置激光加工装置所花费的时间会明显降低，并且排除了有误调整。
与实施方式相关地，应当在所有(即便是未意料到的)状况下均能应用最佳的过程参数。所述系统应当以高灵活性见长并且能够为操作人员做出正确的决定，以便获得优化的加工质量。通过应用根据本发明的系统应当能够正确规避系统自身未发现的或者原则上无法发现的(不希望的)影响。
所述目的凭借开头所提到的配置方法以如下方式实现：将不同类型的激光加工过程划入一个分类，在该分类中每个激光加工过程对应有一组过程参数，在实施相关的激光加工过程时应用这些过程参数，其中，在确定和/或改变激光加工过程的至少一个第一过程参数时，与第一过程参数相关地根据至少一个所存储的规则自动确定和/或改变另一包括在该分类中的激光加工过程的至少一个过程参数。
通过这种措施，对过程参数的配置或调整基本上是自动化的，由此，操作大大简化。
由此，对于相同厚度和/或相同材料的工件能够以特别简单的方式分别生成过程参数的完整的组。例如当过程参数对应具有连续激光功率的不间断的直线切割的情况来确定或改变时，基于上述数值也自动确定或改变其他加工模式所基于的相应过程参数。这可以是指：脉冲式切割出型廓、雕刻、蒸发、以连续激光功率切割小尺寸型廓、修剪出型廓、扫描等。
另外，其他参数能用于刺入、雕刻、裁切和/或蒸发。已经表明：为了对以不同加工模式对相同类型(厚度、材料、形状等)的工件进行最佳加工，而将相应过程参数相互建立关系。这种关系构成本发明的基础，这通过以所存储的规则来反映所述关系的方式来实现。
在本发明中，对至少一个过程参数的配置或确定或改变在全局意义上或者说以总括类别的方式实现，这是因为第一过程参数不同于与第一过程参数相关地确定或改变的过程参数地属于(所述分类的)另一类别。不同类型的激光加工过程分别形成如下类别：第一类型的激光过程形成所述分类的第一类别；第二类型的激光过程形成所述分类的第二类别。在此，第一类型有别于第二类型。其他不同类型的激光过程可以分别形成其他类别。
优选的是：(形成分类的第一类别的)第一类型的激光过程与(形成分类的第二类别的)第二类型的激光过程在激光射束的时间进程或时间顺序上相区别。
特别优选的是：(形成分类的第一类别的)第一类型的激光过程以连续激光射束(cw)为特征，并且(形成分类的第二类别的)第二类型的激光过程以脉冲式激光射束为特征。
例如当操作人员在(形成分类的第一类别的)连续波加工的情况下改变参数“焦点位置”时，焦点位置自动根据所存储的规则也改变为所述分类的另外的类别。这例如可以使得：焦点位置在脉冲式运行或‘雕刻’时改变一定的量而得以匹配。在根据本发明的方法中，在改变或确定(对应一定过程类型的)第一参数时，自动对其他过程类型的参数产生影响。由此，通过这种总括类别的方法，自动根据所存储的规则对不同的加工类型(连续式、脉冲式、切割、雕刻、蒸发等)加以优化。
但操作人员改变第一过程参数时，本发明实现了：对在相同工件(例如片材)上的不同的或属于不同类别的加工过程(也就是在质量角度看有所区别的过程)自动地而且以总括类别的方式加以匹配。这一点使本发明明显区别于开头提到的对比文件，这是因为按照这种方式不仅能够避免错误(在加工装置中存有全面的、总括类别的‘专业知识’)，而且操作过程对于客户明显地简化而且在质量方面也得到简化。
‘分类’这一表述够被宽泛地理解并且以其最广义的形式表示过程参数分别与确定的激光加工过程的对应关系。例如可行的是过程参数(例如切割参数)的类似表格的结构。横行表示参数的类型，例如切割速度、焦点位置、激光功率等。纵列为不同的过程类型(进一步说：不同类型的激光加工过程)而设置。
下面的示例：该表格例如可以由60行和8列构成，这对应每种片材厚度和种类在理论上给出480种调整可行方案。但是，对于客户来说，不是所有参数都同样重要。已经表明：大量参数相互间具有关系。示例：当第一列中的焦点的位置必须改变时，第二列至第八列中的所有其他焦点位置根据固定的规则同样改变。在这里，所述关系可以作为专业知识(至少一个所存储的规则)存在控制器中。
当然，优选的是：存有大量规则，由此，相应大量的过程参数彼此相关。
本发明的一个方面在于，两种类型的过程参数在所述分类中定义为：初级参数和次级参数，初级参数由操作人员或者由激光加工装置根据一定的质量标准和/或传感器数据来确定和/或改变。次级参数与初级参数相关并且根据所存储的规则确定和/或改变。
初级参数是经常必须改变的重点内容，用以对加工效果或切割效果加以优化。在通常的应用中，仅会将约5至10个参数划为初级参数。次级参数与初级参数具有关系。当初级参数改变时，一个或多个次级参数根据所存储的规则改变。所述规则反映了专业知识。凭借这种解决方案切实简化了设备的操作。
所存储的规则可以存在控制器中或者存在外部存储器上。所述规则也可以改变。针对哪些作为初级参数那些作为次级参数的定义同样可以改变。所存储的规则可以是公式抑或是常数。
初级参数和次级参数不仅能够用在切割过程中，而且也可以用在刺入过程和激光切割设备上的其他可行应用中。
激光加工装置的控制装置被以如下方式构造，该控制装置可以管理初级参数和次级参数。在初级参数变化之后，由包括大量规则的所存储的专业系统自动算得次级参数并且作为新参数自动存储在控制装置上和/或存储在存储位置上。由此，也确保了：以正确的数值来执行模拟/计算。
初级参数可以在操作界面的输出装置上通过不同加工质量的工件的图像得到关联。操作人员仅须将所切割的部件或切面或刺入部等与显示器上的图像加以比较并且点击或选出最接近的或一致性最佳的图像。这一过程在控制过程中使得初级参数被改变并且借助所存储的规则也产生了次级参数的一个或多个匹配方案。由此，专业知识可以不必由操作人员掌握并且可以保存到控制器中。
对于特别是作为初级参数的过程参数，可以在专业系统中存储有边界值或者说极限值。当超出所述边界值时，系统基于所存储的专业知识提出措施。示例：当焦点位置改变过大时，这推测是切割用透镜被沾污。由此，向操作人员建议对透镜加以清洁。
初级参数和次级参数的专业系统可以这样构成：例如出自过程观察装置的传感器装置在与控制装置相配合下使得初级参数自动改变。由此，一个或多个次级参数根据所存储的规则自动改变。
优选实施方式的长处在于：作为不同类型的激光加工过程的分类包括至少一个利用连续激光射束的激光加工过程和利用脉冲式激光射束的激光加工过程，和/或作为不同类型的激光加工过程的分类包括：裁切和/或雕刻和/或扫描和/或蒸发和/或对小尺寸型廓的连续切割。
优选实施方式的长处在于：过程参数的对应每个激光加工过程的参数组包括如下过程参数：焦点位置和/或进给速度和/或激光功率和/或激光射头距工件的间距，和/或至少一个所存储的规则优选能够借助输入界面改变。
优选实施方式的长处在于，对至少一个第一过程参数的确定和/或改变通过由操作人员在激光加工装置的输入界面上的输入来实现。基于与初级参数相关的输入，自动算出所有彼此相关的次级参数并且作为数据组加以存储。
优选的实施方式的长处在于，在激光加工装置的输出界面上示出多幅不同加工质量的工件的图像，其中，每幅图像对应至少一个第一过程参数的一定的数值，并且对至少一个第一过程参数的确定和/或改变通过由操作人员选出图像来实现。这一方式表现为特别方便用户的解决方案，这种方案的长处还在于在找出最佳(初级)参数方面的高可靠性。
优选实施方式的长处在于：对至少一个第一过程参数的确定和/或改变与传感器装置的传感器数据相关地进行。在这里，由操作者进行的判定被取代或得到扩展。
所述目的也通过一种用于在激光加工装置中以激光射束加工工件的激光加工方法来解决，包括如下步骤：
根据前述实施方式之一所述对激光加工装置进行配置，
在应用过程参数情况下以控制装置对激光加工过程进行控制。
优选实施方式的特征在于如下步骤：
对激光加工过程加以监控和/或以至少一个传感器装置检查所加工的工件，
与由至少一个传感器装置采集的传感器数据相关地给出针对改变至少一个第一过程参数的至少一个建议，以及
在给操作人员设置的输出界面上提供针对改变过程参数的建议。
在该实施方式中，所述系统首先生成针对改变过程参数的建议。该建议可以包括关于由系统获得的最佳过程参数的绝对数值的信息或者包括关于作为最佳过程参数与当前所调整出的(也就是控制过程所基于的)过程参数的偏差的相对数值的信息。该建议也可以包括要提高或降低过程参数的信息。
建议的生成过程在激光加工过程期间(例如在刺穿之后或者在第一切割阶段之后)执行。操作人员在这里不必对建议加以采纳或者输入针对相关过程参数与建议偏差的数值并且进而作为控制过程的基础，或者干脆什么都不用做，并且以原来调整出的过程参数继续进行加工过程。对于用户实现的是：使其能够有资格介入过程。由此，提出如下可行方案，对激光加工工过程的控制方案所基于的过程参数作出改变，以便获得最佳的效果。
该系统一方面对于操作人员提供了指导(也就是使系统保持最佳的标准值)，但同时又向操作人员提供了从所述建议出发以有所偏差的方式调整过程参数的自由度。在例如涉及特殊工件类型或工件形状、特别是加工效果和/或诸如激光光学器件沾污的不希望的影响的特定情况下，操作人员可以对所建议的数值(例如通过经验和/或直觉)执行进一步的优化方案。也可以考虑的是：该系统针对一个且为同一过程参数获得多个不同的建议并且操作人员可以选出并且采纳其中一个建议。
对于能够改变的过程参数(该过程参数的改变可以在指导程序的框架下得到建议)的示例例如是在切割时的进给(速度)、切割时的激光功率、切割时的焦点位置、激光加工头内部的气压以及工具半径(射束横截面)。
激光加工方法优选是切割方法，凭借所述方法将工件沿切割线完全或部分地分割。激光射束由激光切割头来提供。
优选实施方式的长处在于，当操作人员在输入界面上执行了与建议相符的输入或者与建议有偏差的输入时，才进行对建议所涉及的过程参数的改变。在第一种情况下，确认该建议，在后一种情况下，操作人员输入所涉及的过程参数的另一数值。通过这一措施防止：由用户无需复查就实现对过程参数全自动的匹配。
在另一变型中，仅当操作人员在预设的时间段之内未做出反应时，才能由控制器全自动地‘接受’对于过程参数所建议的数值。
优选实施方式的长处在于，将由至少一个传感器装置采集的传感器数据和/或由其推导出的数据与基准数据加以比较，并且与传感器数据和/或由其推导出的数据与基准数据的偏差相关地给出针对改变过程参数的至少一个建议。基准数据例如可以涉及到切面质量并且在预设了材料厚度和/或材料类型的情况下包括切缝宽度。
优选实施方式的长处在于，仅当偏差超出预设的极限值时，才给出针对改变过程参数的至少一个建议。由此防止：已经很小的、对质量没有不利影响的偏差致使生成建议。
优选实施方式的长处在于，借助优选根据经验获得的数据组来给出针对改变过程参数的至少一个建议，在所述数据组中将传感器数据的可能的数值和/或由其推导出的数据与对应所属的过程参数的数值相关联。数据组在控制装置中或在外部存储器中提供。在此，在控制装置中运行的指导程序对所述数据组加以干预，该数据组的生成例如可以通过根据经验获得的最佳参数来实现。
另一实施方式的长处在于，当至少一个过程参数(例如初级参数)和/或至少一个涉及加工的评估参数(透镜和/或保护玻璃片的沾污程度、切缝宽度、与理想切面轮廓的偏差、毛边(Ausfransung)等)超出预设的极限值时，则激光加工装置生成用于执行如下措施的建议，所述措施特别是清洁措施、维护措施和/或维修措施。这一过程借助存储在激光加工装置中的专业知识来实现，在所述专业知识中对应每种情况使最优的操作方式得到关联。
优选实施方式的长处在于，当由操作人员执行与针对改变过程参数的建议相偏差的输入或一系列有偏差的输入时，改变数据组，其中，数据组的改变与一个或多个有偏差的输入相关地进行。这一过程实现了：当所建议的数值相对于最佳数值存在系统偏差时(例如鉴于较长的运行时长(发生连续的沾污))对数据组加以匹配。
优选实施方式的长处在于，将传感器装置设计为在激光加工过程期间监控激光射束对工件的作用(特别是切面质量)，其中，传感器装置优选是照相机。
优选实施方式的长处在于，将传感器装置设计为在激光加工过程期间监控与激光工具相关的参数，其中，优选传感器装置是布置在激光加工头中或其上的压力传感器或光学传感器。
优选实施方式的长处在于，至少两个参数在激光加工过程期间由传感器装置加以监控并且建议所涉及的参数是与至少两个由传感器装置监控的参数相区别的参数。这一过程实现了对于过程参数特别可靠的匹配和优化，因为两个不同的参数(例如切缝宽度和刺入时长)的相关性影响到所述过程参数。
优选实施方式的长处在于，通过指导程序与由至少一个传感器装置采集的传感器数据相关地给出针对改变过程参数的至少一个建议并且在给操作人员设置的输出界面上提供针对改变过程参数的建议，所述指导程序包括在激光加工装置的控制装置中。根据本发明的原理表现为对于操作人员的指导，用于找到最佳参数，并且实现了用于激光加工的个性化划分的解决方案步骤
开头提到的目的也通过一种用于以激光射束加工工件的、具有控制装置的激光加工装置来实现，其中，凭借所述激光加工装置能够实施不同类型的激光加工过程，所述激光加工过程在应用过程参数情况下分别由控制装置来控制，其特征在于，激光加工装置包括分类装置，在分类装置中将不同类型的激光加工过程划入一个分类中，在该分类中，分别给每个激光加工过程对应有一组过程参数，这些过程参数在实施所涉及的激光加工过程时得到应用，其中，分类装置以如下方式构造：在确定和/或改变激光加工过程的至少一个第一过程参数时，能够与第一过程参数相关地根据至少一个所存储的规则来自动确定和/或改变至少另一包括在该分类中的激光加工过程。分类装置可以是配置模块、计算机媒体或存储介质或控制装置的组成部件。
优选实施方式的长处在于，激光加工装置包括给操作人员设置的输入界面和输出界面(输入界面和输出界面与控制装置相连接)和至少一个用于监控激光加工过程和/或用于检查经加工的工件的传感器装置，其中，控制装置为了指导操作人员而包括指导程序，该指导程序构造用于与由至少一个传感器装置采集的传感器数据相关地给出针对改变至少一个第一过程参数的至少一个建议并且在给操作人员设置的输出界面上提供所述建议。
由此，这种实施方式包括用于实现最佳效果的互动式指导。控制器包括呈数据组、数据库和/或基准数据(经验数据、表格)形式的‘专业知识’并且能够由此提供对于过程参数的(由系统看来)最佳的数值。该系统指导外行/操作人员，以便达到最佳效果。
指导程序可以是数据处理程序，该数据处理程序在控制装置上运行，其中，‘控制装置’的表述能够被宽泛地理解并且可以包括所有需要用于使激光加工装置运行的计算机、模块、硬件和软件，特别是也包括布置在实际的控制模块之外的外部数据处理装置。
输出界面特别是显示屏或触摸屏，但也可以是声学属性的(扬声器)。对于屏幕的情况，屏幕可以平直或弯曲或拱起地构造。拱起的构成方式提高了操作便利性。输入界面同样不受限制并且可以是键盘、鼠标、摇杆、语音识别器等。
优选实施方式的长处在于，控制装置包括基准数据，并且指导程序设置用于将由至少一个传感器装置采集的传感器数据和/或由其推导出的数据与基准数据相比较，其中，与传感器数据和/或从中推导出的数据通基准数据的偏差相关地给出针对改变过程参数的至少一个建议。
优选实施方式的长处在于，控制装置包括优选根据经验获得的数据组，在该数据组中将传感器数据和/或由其推导出的数据的可能的数值与对应所属过程参数的数值相关联，并且指导程序设置用于借助所述数据组来给出针对改变过程参数的至少一个建议。
优选实施方式的长处在于，传感器装置被构造用于在激光加工过程期间监控激光射束对工件的作用(特别是切面质量)，其中，传感器装置优选是照相机。
优选实施方式的长处在于，传感器装置被构造用于在激光加工过程期间监控与激光工具相关的参数，其中，优选传感器装置是布置在激光加工头中或其上的压力传感器或光学传感器。
下面介绍其他实施方式：
根据经验获得的对应不同激光工作类型(连续式或脉冲式)的数据和加工类型(切割、雕刻等)可以对应数据库中的所有已知材料被存储在控制器中。
可以在所谓的初级参数(例如切割时的进给、切割时的激光功率、切割时的焦点位置、气压和工具半径)与次级参数(也就是由初级参数算得的参数)之间做出区分。此外，也可以获得所谓的传递参数和固定的调整方式。优选的是，所述参数被划入所提到的门类并且分别相互建立关系。由此，获得之前提到的数据组，其包括传感器数据与对应可调节过程参数的最佳数值的关联。
借助对由不同的传感器(照相机、射束探测器、光谱仪等)获得的切面质量(例如相比于理想切面的缺陷或偏差)与对切面质量负责的参数相关联来获得优化方案的方向。由此，于是通过所述控制过程能够向使用者“呈交”出“正确”的参数。在这里不必由使用者确认这些参数或执行匹配。
作为变型，可以将对参数要执行的调整方案定期加以存储，并且对要呈交的参数的确定或其改变产生影响(例如由于调节器偏移、光学器件沾污)，也可以进行自动的后续调整或通知，或者加入日志文件中等。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从参照附图介绍本发明的实施例的后续说明书中获得。在此，在权利要求和说明书中提及的特征能够分别单独或以任意组合构成本发明的关键部分。
附图标记列表是公开内容的组成部分。对附图相关联而且总括性地介绍。相同的附图标记表示相同的构件，具有不同附标的附图标记表示功能相同或类似的构件。在此：
图1以示意图示出根据本发明的激光加工装置，
图2以示意图示出根据本发明的激光加工方法，
图3以剖面图示出激光加工头，
图4示出具有分类系统的分类装置，以及
图5示出转换为图示表达的、用于生成过程参数的规则。
具体实施方式
图1示出呈激光切割机形式的利用激光束10来加工工件11的激光加工装置1。所述激光加工装置1包括控制装置2，能够由控制装置2在应用过程参数的情况下对激光加工过程加以控制，所述激光加工装置1还包括给操作人员设置的输入界面8和输出界面7和用于监控激光加工过程的传感器装置4、5、6，其中，输入界面8和输出界面7分别与控制装置2相连接。
图4示出分类装置19，在该分类装置中，将不同类型的激光加工过程划入一个分类20。分类装置19可以是控制装置2的、内部或外部数据存储器的或另设配置模块的组成部件。通过分类20，将过程参数21A-24A、21B-24B等的组对应每个激光加工过程A、B、C、D(表中第一行)，这些组过程参数在实施相关的激光加工过程时得到应用。
图4中的表的第一列表示过程参数类型：以21表示过程参数类型—焦点位置；以22表示过程参数类型—进给速度；以23表示过程参数类型—激光功率；以及以24表示过程参数类型—激光射头间距。
由此，21A、21B、21C、21D是对应焦点位置的具体过程参数；22A、22B、22C、22D是关于进给速度的过程参数；23A、23B、23C、23D是关于激光功率的过程参数，以及24A、24B、24C、24D是对应相应激光加工类型A、B、C、D的激光射头间距的过程参数。
在所示实施方式中，A表示以连续的激光射束实施的激光加工过程；B表示以脉冲式激光射束实施的激光加工过程；C表示“雕刻”式激光加工过程，以及D表示“裁切”式激光加工过程。其他加工类型当然也可以考虑并且可以包括：用于小尺寸型廓的‘连续波’模式、扫描、蒸发及更多类型。
分类装置19以如下方式构造：当确定和/或改变激光加工过程(例如A)的至少一个第一过程参数(例如21A)时，能够与第一过程参数相关地根据至少一个所存储的规则自动地确定和/或改变另一包括在该分类中的激光加工过程(例如B)的至少一个过程参数(例如21B)。在图4中，第一或初级过程参数以‘粗体’和‘斜体’示出，而次级参数则以正常写法示出。
由此，至少一个过程参数的确定或改变以在类别全局意义上或者说总括类别的(klassenübergreifend)方式进行，这是因为第一过程参数不同于与第一过程参数相关地确定或改变的过程参数地属于(所述分类的)另一类别。不同类型的激光加工过程分别形成类别A、B、C、D(或在图4中作为列示出)：第一类型的激光过程形成分类的第一类别；第二类型的激光过程形成分类的第二类别。在此，第一类型与第二类型在质量角度有所区别(例如连续波运行对照脉冲式运行)。其他不同类型的激光过程可以分别形成其他类别。
原则上，可以对初级过程参数和次级过程参数加以定义，其中，次级过程参数自动由初级过程参数推导得出，而初级参数由操作人员确定和/或改变或者与传感器数据相关地确定和/或改变(并且由此一定程度上独立于次级参数)。在图4中附加凸显(粗体’和‘斜体’)地示出初级过程参数或第一过程参数。初级参数的具体选择及对应关系原则上可以根据需要有所不同。改变定义方式当然也是可行的。
当确定和/或改变激光加工过程的至少一个第一(初级)过程参数时，与第一过程参数相关地根据至少一个所存储的规则自动确定和/或改变另一包括在该分类中的激光加工过程的至少一个(次级)过程参数。如已经提及地，过程参数的对应每个激光加工过程A、B、C、D的组可以包括如下过程参数：焦点位置和/或进给速度和/或激光功率和/或激光射头距工件11的间距。
图5以图表形式示出次级过程参数S1…S6与初级过程参数P(对应所存储规则的)相关性情况。同样可以考虑的是多重相关性，例如过程参数21B—焦点位置可以与初级参数21A和22A相关。
至少一个所存储的规则优选能够通过输入界面8加以改变。
对至少一个第一(初级)过程参数P的确定和/或改变优选通过由操作人员在激光加工装置1的输入界面8上的输入来实现。
对此，可以在激光加工装置1的输出界面7上显示出多幅不同加工质量的工件的图像，其中，每幅图对应至少一个第一过程参数的某一数值。对至少一个第一过程参数的确定和/或改变则通过由操作人员选出图像来实现。这种系统由此实现了去认知一定过程参数的影响并且能够改变所述过程参数，以便改善加工质量。
对至少一个第一过程参数的确定和/或改变也可以依赖于传感器装置的4、5、6的传感器数据如还要在下面详细介绍的那样实现。
对加工质量或切割质量的判定也可以在没有传感器的情况下实现，具体来说仅通过由操作人员对切面的视觉判定来进行。操作人员切割一个部件并且将该质量与在显示屏上所示出的不同质量相比较并且点击最接近的图像。在这里，控制器能够由这种信息做出针对改变的至少一个建议。但这个过程也可以通过至少一个传感器装置得到辅助。
这样的优化过程首先仅涉及(重要的)初级过程参数。在获知了初级过程参数的情况下，利用所存储的规则在控制装置或存储位置上(这也可以是指机器的外部)自动算出次级参数的数值并且存储整个数据组。于是，凭借整套数据组开始生产过程。对于操作人员而言，凭借上述步骤节约了开支并且操作人员不一定要具备必需的知识。
借助至少一个传感器在无操作人员互动的情况下对初级过程参数全自动的获取同样是可以考虑的。在此，所述传感器也仅对初级参数及其对加工质量的影响加以判定，而次级参数根据所存储的规则算得。
传感器装置(例如照相机)不一定非得在激光加工过程期间使用，而使也可以在之后才使用。但是也将这样的传感器与控制器相连接并且直接进一步提供信息。
示例：所切下的试样被从机器中取出并且将切面保持在照相机前。照相机对粗糙度和毛刺形成情况加以评估并且将所述信息传达给控制器。在这里，将这些特性与所存储的数值相比较并且基于偏差对过程参数提出匹配方案。
另一个示例：由照相机来检测裁剪出的孔(在切割过程之后，在切割设备内部或外部)并且(利用相应的图像处理软件)确定直径。将所获得的直径与符合编程的(也就是理想的)直径相比较并且将偏差作为用于匹配过程参数的建议提出。而这一过程也可以全自动地进行，例如照相机自主地完成对第一孔的测量并且从第二个孔开始就已经应用所需的参数匹配方案。
传感器装置(凭借其传感器数据实现对初级参数的确定或改变)也可以设置在激光加工装置的外部。由此，对经加工的工件的检查也可以在激光加工装置外部进行。
如果操作人员或传感器所得出的偏差过大的话(相比于所存储的数据)，则所述系统建议复查或发出警报。示例：操作人员切割一个部位，该部位在片材下侧具有毛刺。操作人员点击相应的图像并且该设备建议他将焦点位置移深1mm。操作人员采纳这一建议并且切割下一个部位，这个部位还是具有毛刺(可能略少)。操作人员将这一过程重复5遍也没有显著改善。在第五次之后，设备建议操作人员将透镜加以清洁，因为这可能是偏差很大的原因所在。即除了以控制器辅助地获知激光过程参数外还对可信度加以复查并且提出可能的原因以便排除。所述过程也使得操作人员在专业知识和相关背景方面减轻负担。
下面，介绍具体的实施例：
控制装置2为了指导操作人员而包括指导程序3，设立指导程序3是用于与由至少一个传感器装置4、5、6采集的传感器数据相关地给出针对改变过程参数的提议并且在给操作人员设置的输出界面7上提供。
传感器装置4、5、6被构造用于在激光加工过程期间对激光射束10对工件11的作用(特别是切面质量)加以监控，其中，传感器装置4优选是照相机。
至少一个传感器装置4被构造用于在激光加工过程期间对与激光工具有关的参数加以监控，其中，传感器装置4优选是布置于激光加工头9中或其上的压力传感器或光学传感器。
所示实施方式中的传感器装置4(例如光学传感器)布置在激光加工头9中并且例如对切面质量和/或激光横截面加以监控。这样的传感器装置在图3中详细示出。(仅示意示出的)驱动单元12用于将激光加工头9朝向所有空间方向移动。另外的传感器装置5、6可以设置用于例如在工件11的上方和下方对激光头9以外的切面质量加以监控。
图3示出激光加工头9内部的光学传感器4，光学传感器4测量切缝宽度。为此，二极管的光借助转向镜指向激光头开口的方向。由二极管照亮的切割区域借助相对置的光学传感器采集或者说拍摄，该传感器检测同样借助转向镜转向的反射光。
控制装置2包括基准数据13并且指导程序3被设置用于将由至少一个传感器装置4、5、6采集的传感器数据和/或从中推导出的数据与基准数据13相比较，其中，与传感器数据和/或从中导出的数据同基准数据13的偏差相关地给出针对改变过程参数的至少一个建议。
控制装置2也包括优选根据经验获得的数据组14，在该数据组14中将传感器数据和/或从中导出的数据的可能数值与对应所属过程参数的数值相关联。指导程序3被设置用于借助数据组14给出针对改变过程参数的至少一个建议。
在这里，借助图2详细介绍用于在激光加工装置1中以激光射束10加工工件11的激光加工方法。
方法步骤15包括在应用过程参数情况下以控制装置2来控制激光加工过程。
与之并行地，在方法步骤16中以至少一个传感器装置4、5、6对激光加工过程进行监控。
这时，在方法步骤17中与由至少一个传感器装置4、5、6采集的传感器数据相关地产生/生成针对改变过程参数的至少一个建议。
针对改变过程参数的建议在输出界面7上为操作人员提供，例如在显示屏上示出。
这时，输入界面8接收操作人员的输入。优选的是，当操作人员在激光加工装置1的输入界面8上执行了对于过程参数与建议相符的输入或者与建议有偏差的输入时，才对建议所涉及的过程参数加以改变(方法步骤18)。
在优选实施方式中，将由至少一个传感器装置4、5、6采集的传感器数据和/或由其推导出的数据与基准数据13相比较。与传感器数据和/或由其推导出的数据同基准数据13的偏差相关地产生针对改变过程参数的至少一个建议。
在此，可以设置为：针对改变过程参数的至少一个建议的产生仅当偏差超出预设的极限值时才进行。
针对改变过程参数的至少一个建议的产生优选借助优选根据经验获取的数据组14来进行，在该数据组中将传感器数据和/或从中导出的数据的可能数值与对应所属过程参数的数值相关联。
可选的扩展方案在于：当操作人员实施与针对改变过程参数的建议相偏差的输入或一系列有偏差的输入时，改变数据组14，其中，数据的改变与一个或多个有偏差的输入相关地进行。这可以自动进行或者在释放(或者说触发)或调整后由操作人员执行。
也可以在激光加工过程期间由传感器装置4、5、6对至少两个参数加以监控(例如切缝宽度和刺入时长)。在此，由系统提出的建议所涉及的过程参数是不同过程参数中的至少两个由传感器装置4、5、6监控的参数(例如激光功率或进给速度)。
如已经提及地，所述方法借助包括在激光加工装置1的控制装置2中的指导程序3来施行。所述指导程序用于建立人机接口，操作人员借助人机接口能够互动式地对加工/切割过程产生影响。
本发明不限于所介绍的实施方式和其中所表现出的方面。而使在本发明的设想内可以存在大量变动方案，这些变动方案处于本领域技术人员的掌握范围之内。同样可行的是：通过所提到的手段和特征的组合实现了其他实施变型，而不离开本发明的范围。
最后提出：本发明涉及所有可行的加工类型，特别是刺入、切割、裁切、雕刻、蒸发、焊接等等。
附图标记列表
1 激光加工装置
2 控制装置
3 指导程序
4 传感器装置
5 传感器装置
6 传感器装置
7 输出界面
8 输入界面
9 激光加工头
10 激光射束
11 工件
12 驱动单元
13 基准数据
14 数据组
15 方法步骤：对激光加工过程加以控制
16 方法步骤：对激光加工过程加以监控
17 方法步骤：给出建议
18 方法步骤：改变过程参数
19 分类装置
20 分类
21 过程参数类型：焦点位置
22 过程参数类型：进给速度
23 过程参数类型：激光功率
24 过程参数类型：激光射头间距
21A、21B、21C、21D 过程参数—焦点位置
22A、22B、22C、22D 过程参数—进给速度
23A、23B、23C、23D 过程参数—激光功率
24A、24B、24C、24D 过程参数—激光射头间距
A 利用连续激光射束的激光加工过程
B 利用脉冲式激光射束的激光加工过程
C 雕刻激光加工过程
D 裁切激光加工过程
P 初级过程参数
S1…S6 次级过程参数

Claims (24)

1.一种操作激光加工装置(1)的方法，所述激光加工装置包括控制装置(2)，其中，所述方法包括以下步骤：
提供具有多个不同类别的激光加工过程(A、B、C、D)的分类，所述分类能够通过使用所述激光加工装置(1)来实施，所述多个不同类别中的每个类别包括至少一个被定义的激光加工过程；
提供对应的一组过程参数(21A…24A；21B…24B；21C…24C；21D…24D)，用作多个不同类别的激光加工过程(A、B、C、D)中每一个对应的类别的对应的特性；
建立对应的第一类别的激光加工过程的至少一个第一过程参数(P；21A…24A)；和
与对应类别的激光加工过程相关地根据至少一个所存储的规则来自动地建立至少一个对应的第二类别的激光加工过程的至少一个对应的过程参数(S1…S6；21B…24B；21C…24C；21D…24D)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分类(20)中对初级过程参数(P)和次级过程参数(S1…S6)加以定义，其中，所述次级过程参数(S1…S6)与至少一个初级过程参数(P)相关地根据所存储的规则得到确定和/或改变。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，初级参数(P)仅能够通过操作人员输入和/或与传感器数据相关地来确定和/或改变。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，作为不同类型的激光加工过程的所述分类(20)包括至少一个利用连续激光射束的激光加工过程和利用脉冲式激光射束的激光加工过程。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，作为不同类型的激光加工过程的分类(20)包括裁切。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，作为不同类型的激光加工过程的分类(20)包括雕刻。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，作为不同类型的激光加工过程的分类(20)包括扫描。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，作为不同类型的激光加工过程的分类(20)包括蒸发。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，作为不同类型的激光加工过程的分类(20)包括对小尺寸型廓的连续切割。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与每个激光加工过程(A、B、C、D)对应的过程参数组包括如下过程参数：焦点位置和/或进给速度和/或激光功率和/或激光射头距工件(11)的间距。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，至少一个所存储的规则能够通过输入界面加以改变。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对至少一个第一过程参数(P；21A…24A)的确定和/或改变通过由操作人员在所述激光加工装置(1)的输入界面(8)上的输入来进行。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述激光加工装置(1)的输出界面(7)上示出多幅加工质量不同的工件的图片，其中，每幅图片对应至少一个第一参数(P；21A…24A)的某一数值，并且对至少一个第一过程参数(P；21A…24A)的确定和/或改变通过由操作人员选出其中一幅图片来进行。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个第一过程参数(P；21A…24A)的确定和/或改变与传感器装置(4、5、6)的传感器数据相关地进行。
15.一种用于在激光加工装置(1)中以激光射束(10)加工工件(11)的激光加工方法，包括下列步骤：
根据前述权利要求之一所述的方法对所述激光加工装置(1)加以配置，
在应用过程参数的情况下，以控制装置(2)来对激光加工过程加以控制(15)。
16.根据权利要求15所述的激光加工方法，其特征在于如下步骤：
对所述激光加工过程加以监控(16)和/或以至少一个传感器装置(4、5、6)对经加工的工件(11)加以检查，
与由所述至少一个传感器装置(4、5、6)采集的传感器数据相关地给出(17)针对改变所述至少一个第一过程参数的至少一个建议，以及
在为操作人员设置的输出界面(7)上提供针对改变所述过程参数的所述建议。
17.根据权利要求16所述的激光加工方法，其特征在于，当操作人员在所述激光加工装置(1)的输入界面(8)上执行了针对所述过程参数与所述建议相符的输入或者与所述建议有偏差的输入时，才进行对建议所涉及的过程参数的改变(18)。
18.根据权利要求16或17所述的激光加工方法，其特征在于，将由所述至少一个传感器装置(4、5、6)采集的传感器数据和/或由其推导出的数据与基准数据(13)加以比较，并且与所述传感器数据和/或由其推导出的数据同所述基准数据(13)的偏差相关地给出针对改变过程参数的至少一个建议。
19.根据权利要求18所述的激光加工方法，其特征在于，借助根据经验获得的数据组(14)来给出针对改变过程参数的至少一个建议，在所述数据组中将所述传感器数据和/或由其推导出的数据的可能数值与对应所属过程参数的数值加以关联。
20.根据权利要求15所述的激光加工方法，其特征在于，当至少一个过程参数和/或至少一个涉及加工的评估参数超出预设的极限值时，则所述激光加工装置生成用于执行措施的建议。
21.根据权利要求20所述的激光加工方法，其特征在于，所述措施是清洁措施、维护措施和/或维修措施。
22.根据权利要求16所述的激光加工方法，其特征在于，通过指导程序(3)，与由至少一个传感器装置(4、5、6)采集的传感器数据相关地给出针对改变过程参数的至少一个建议并且在为操作人员设置的输出界面上提供针对改变所述过程参数的所述建议，所述指导程序包括在所述激光加工装置(1)的所述控制装置(2)中。
23.一种用于以激光射束(10)加工工件(11)的激光加工装置(1)，具有控制装置(2)，激光加工过程分别在应用过程参数的情况下由所述控制装置(2)加以控制，其特征在于，所述激光加工装置包括分类装置，
所述分类装置包括具有多个不同类别的激光加工过程(A、B、C、D) 的分类，所述分类能够通过使用激光加工装置(1)来实施，所述多个不同类别中的每个类别包括至少一个被定义的激光加工过程，并且
所述分类装置还包括对应的一组过程参数(21A…24A；21B…24B；21C…24C；21D…24D)，用作多个不同类别的激光加工过程(A、B、C、D)中的每一个对应的类别的对应的特性；
所述分类装置被构造成：
建立对应的第一类别的激光加工过程的至少一个第一过程参数(P；21A…24A)，并且
与对应类别的激光加工过程相关地根据至少一个所存储的规则来自动地建立至少一个对应的第二类别的激光加工过程的至少一个对应的过程参数(S1…S6；21B…24B；21C…24C；21D…24D)。
24.根据权利要求23所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光加工装置包括为操作人员设置的、与控制装置(2)相连接的输入界面(8)和输出界面(7)以及包括至少一个用于监控激光加工过程和/或用于检查经加工的工件(11)的传感器装置(4、5、6)，其中，所述控制装置(2)为了指导操作人员而包括指导程序(3)，所述指导程序被构造用于与由所述至少一个传感器装置(4、5、6)采集的传感器数据相关地给出针对改变所述至少一个第一过程参数的至少一个建议并且在为操作人员设置的输出界面(7)上提供所述建议。
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