CN118613344B 用于計(jì)算用于控制激光切割機(jī)的輪廓偏差的方法、計(jì)算單元、激光切割機(jī)以及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品 （百超激光有限公司）

2024.07.16PCT/EP2023/0548012023.02.27WO2023/180014EN2023.09.28DE102007008699A1,2用于計(jì)算用于控制激光切割機(jī)的輪廓偏差一方面，本發(fā)明涉及對(duì)用于使用控制指令(sa)控制激光切割機(jī)(L)的輪廓偏差(ka)的計(jì)位移矢量(vv)根據(jù)由攝像裝置(K)捕獲的圖像與虛擬重構(gòu)圖像(v)之間的圖像比較來確定。基于應(yīng)用于工件(W)的參考紋理(RT)和控制值(sw)來21.一種用于計(jì)算用于控制激光切割機(jī)(L)的輪廓偏差(ka)的方法，所述輪廓偏差能夠在使用所述激光切割機(jī)(L)的加工激光束切割工件(W)時(shí)出現(xiàn)，所述方法具有以下方法步a)讀取切割計(jì)劃(sp)，所述切割計(jì)劃(sp)為所述激光切割機(jī)(L)的激光切割頭(SK)指b)定義參考紋理(RT)或從所述切割計(jì)劃(sp)讀取參考紋理(Rc)執(zhí)行所述激光切割頭(SK)的應(yīng)用運(yùn)行以在所述工件(W)上至少在沿所述目標(biāo)路徑的d)執(zhí)行所述激光切割頭(SK)的圖像捕獲運(yùn)行以在沿所述目標(biāo)路徑的至少一個(gè)選定位部分借助于布置在所述激光切割頭(SK)上的光學(xué)捕e)基于從所述目標(biāo)路徑計(jì)算的控制值(sw)并且基于所定義的參考紋理(RT)來重構(gòu)至f)使用圖像處理裝置(BV)將所捕獲的至少一個(gè)圖像(b)和所重構(gòu)的虛擬重構(gòu)圖像(v)3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在所述應(yīng)用運(yùn)5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，步驟f)中的其中，所述載體對(duì)象固定地布置在用于所述工件(W)的所述激光切割機(jī)(L)的載體區(qū)域上，8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述光學(xué)捕獲裝置包括至少一個(gè)攝像裝置(K)，所述至少一個(gè)攝像裝置被布置在所述激光切割頭(SK)中或所述激光切割頭(9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，從所捕獲的至少一個(gè)圖像(b)中提取實(shí)際路3讀取接口(ES)，用于讀取切割計(jì)劃(sp)，所述切割計(jì)劃(sp)為所述激光切割參考紋理定義模塊(RDM)，用于定義參考紋理(RT)或用于從所述切割計(jì)劃(sp)應(yīng)用運(yùn)行在所述工件(W)上至少在沿所述目標(biāo)路徑的選頭(SK)的圖像捕獲運(yùn)行，以在沿所述目標(biāo)路徑的至少一個(gè)選定位置處捕獲至少一個(gè)圖像重構(gòu)器(R)，被設(shè)計(jì)成基于從所述目標(biāo)路徑計(jì)算的控制值(sw)并且基于所定義圖像處理裝置(BV)，被設(shè)計(jì)成將所捕獲的至少一個(gè)圖像(b)與所重構(gòu)的虛行時(shí)，使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的用于確定用于控制激光切割4[0003]實(shí)際切割輪廓與目標(biāo)切割輪廓之間的偏差的其他原因是龍門架系統(tǒng)或加工頭所制(特別是在小半徑和拐角的區(qū)域中)通常受到全面限制(bl[0008]DE102018217940A1提出了一種利用攝像裝置和反射圖案來提高輪廓精度的5[0014]c)激光切割頭的應(yīng)用運(yùn)行以在工件上至少在沿目標(biāo)路徑的選定位置處應(yīng)用參考[0015]d)執(zhí)行激光切割頭的圖像捕獲運(yùn)行以在沿目標(biāo)路徑的至少一個(gè)選定位置處捕獲[0016]e)基于從目標(biāo)路徑計(jì)算的控制值并且基于所定義的參考紋理來重構(gòu)至少一個(gè)虛[0017]f)使用圖像處理裝置將所捕獲的至少一個(gè)圖像和所重構(gòu)的虛擬重構(gòu)圖像進(jìn)行比動(dòng)部件的質(zhì)量慣性和/或彈性引起的特定輪廓偏差具體地減小目標(biāo)路徑上選定位置處的動(dòng)[0020]在某些位置的動(dòng)態(tài)的減小是減小輪廓偏差的措施。替選[0021]這里描述的解決方案具有許多優(yōu)點(diǎn)。參考紋理被用作簡(jiǎn)單但精確可定義的簽6[0032]每個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的編碼器值可以由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)(優(yōu)選地具有三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸)提7[0046]控制指令包含校正指令以補(bǔ)償由于移動(dòng)部件的質(zhì)量慣性或彈性而引起的確定的件頭部可移動(dòng)地安裝在橋上。通過在TCP處用攝像裝置進(jìn)行測(cè)量，可以精確地確定輪廓偏[0060]本發(fā)明的主要目的是檢測(cè)路徑偏差，以及特別是不能從編碼器值推斷的輪廓誤8還可以利用打印機(jī)(例如借助于布置在切割頭外部但永久連接的噴墨打印機(jī))將參考紋理9[0073]參考紋理優(yōu)選地直接應(yīng)用或覆蓋在激光切割頭要穿越的目標(biāo)路徑上或沿目標(biāo)路徑(例如平行于目標(biāo)路徑)應(yīng)用或覆蓋。參考紋理必須到金屬片上的圖案和/或沿目標(biāo)路徑(當(dāng)緩慢橫跨時(shí)確定)的自然紋理/表面微[0079]用于激光切割機(jī)的校準(zhǔn)控制的輪廓偏差的計(jì)算基本上可以在位于工作臺(tái)上的工工過程中的局部不規(guī)則。[0081]計(jì)算和應(yīng)用或執(zhí)行控制指令。這些控制指令有利地包含用于補(bǔ)償已經(jīng)輸出的輪用于補(bǔ)償由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所有涉及的移動(dòng)部件的質(zhì)量慣性和/或彈性引起的[0084]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，參考紋理以降低的動(dòng)[0087]減小的動(dòng)態(tài)值(速度值和/或加速度值和/或躍度值)被選擇成使得它低于用于生[0090]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，在應(yīng)用運(yùn)行期間以生對(duì)象固定地布置在用于工件的激光切割機(jī)的載體區(qū)域上并在那里進(jìn)行[0094]在本發(fā)明的另一有利實(shí)施方式中，參考紋理是通過投影述至少一個(gè)攝像裝置布置在加工頭中或加工頭上(優(yōu)選同軸地布置在加工頭中或加工頭[0096]在本發(fā)明的另一有利實(shí)施方式中，可以從至少一個(gè)捕獲[0102]參考紋理定義模塊，該參考紋理定義模塊用于定義參考紋理或用于從切割計(jì)劃對(duì)目標(biāo)路徑動(dòng)態(tài)地和/或特定地計(jì)算參考紋理(例如在大切口寬度的情況下選擇較大的參應(yīng)用的參考紋理的至少一部分借助于布置在激光切割頭上的光學(xué)捕該計(jì)算機(jī)執(zhí)行用于確定用于控制激光切割機(jī)的路徑[0115]圖3示出了用于基于已經(jīng)確定的輪廓偏差來計(jì)算用于控制該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制指令[0116]圖4示出了用于計(jì)算輪廓偏差的計(jì)算單元的框圖，該輪廓偏差用于借助于具有校件的移動(dòng)質(zhì)量的慣性和/或彈性引起的計(jì)算的路徑偏差或[0140]甚至在進(jìn)行生產(chǎn)切割過程之前(即在根據(jù)切割計(jì)劃在工件中切割輪廓之前)可以[0141]為了確定(如由切割頭所穿越的)實(shí)際路徑與(根據(jù)來自切割計(jì)劃的規(guī)格)的目標(biāo)生產(chǎn)加工期間應(yīng)用這些指令，由此減少了路徑偏差以及/或者在路徑偏差保持不變的情況[0156]4.虛擬重構(gòu)圖像(圖像A')與記錄的實(shí)際使用計(jì)算的控制指令并因此補(bǔ)償由質(zhì)量慣性和/或彈性引起的輪廓誤差，來執(zhí)行生產(chǎn)運(yùn)行[0162]圖2示出了與該方法相關(guān)的數(shù)據(jù)集和中間結(jié)果的示意性表示。切割計(jì)劃sp由實(shí)體軸和Z軸)上移動(dòng)切割頭SK的至少一個(gè)部件。可以輸出用于在X軸方向上驅(qū)動(dòng)第一馬達(dá)的第[0163]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式由計(jì)算單元RE處理的數(shù)據(jù)集。讀取切割計(jì)還包括參考紋理定義模塊RDM。參考紋理定義模塊RDM被配置成定義參考紋理RT(特別是經(jīng)由人機(jī)接口/HMI上的輸入)或(例如從外部數(shù)據(jù)庫)[0168]圖5是用于確定輪廓偏差ka的方法的流程圖，該方法用于以補(bǔ)償輪廓偏差的方式標(biāo)路徑將參考紋理RT應(yīng)用于工件W上，并且特別是將參考紋理RT雕刻到工件W上。在步驟d步驟f中，圖像處理裝置BV用于確定在相同匹配位置處虛擬重構(gòu)圖像v與捕獲圖像b之間的光源4可以通過適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件(例如光學(xué)透鏡7)將加工激光束聚焦[0178]參考紋理和控制值的分配是唯一的。現(xiàn)在可以針對(duì)每個(gè)時(shí)間點(diǎn)t根據(jù)切割計(jì)劃中的計(jì)算)可以在圖10a和圖10b中看到。[0179]圖10a示出了兩個(gè)圖像的匹配或圖像比較，其形式是使用相應(yīng)的圖像中點(diǎn)23、24(參見圖9)將真實(shí)圖像疊加在虛擬重構(gòu)圖像上。圖10b以放大視圖示出了來自圖10a的匹配且圖像中點(diǎn)標(biāo)記為十字。圖11b示出了作為具有目標(biāo)路徑21和圖像中點(diǎn)的圖像A'的虛擬重出來自虛擬重構(gòu)圖像(圖像A')和由攝像裝置該位移矢量是具有校正指令ki的校準(zhǔn)控制指令sa上的切割頭SK以及加工激光束17和工具[0189]可選地，可以在工作空間中的可預(yù)定義的特定位置處以及/或者針對(duì)所有或選定的工件和/或待切割的部件執(zhí)行上述方法的步驟c至步驟g，以便反映并考慮輪廓偏差確定的位置相關(guān)性。如果目標(biāo)路徑和參考紋理RT在激光工作空間中偏離中心的位置(例如在工