用于在激光加工时调节距离的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在激光加工时在使用电振荡回路(17)和调整装置(23)的情况下调节距离的方法，该电振荡回路的振荡频率与激光加工头(10)和工件(14)之间的距离有关，该调整装置用于调整激光加工头(10)和工件(14)之间的距离(d)。为了能够实现激光加工头(10)和工件(14)之间的距离的具有为了加工过程所需的测量速率和测量精度的精确测量，根据本发明专利技术设置，测量振荡回路信号的周期持续时间，并且在激光加工头(10)和工件(14)之间的距离(d)由于振荡回路信号的所测量的周期持续时间求得并且提供给调整装置(23)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在激光加工时调节距离的方法
本专利技术涉及一种用于在激光加工时在使用电振荡回路的情况下调节距离的方法，该电振荡回路的振荡频率与激光加工头和工件之间的距离有关。为了在激光加工时、尤其在激光切割或激光焊接时的动态距离调节，需要在激光加工头和工件之间的实际距离的具有尽可能高的测量速率的精确测量。
技术介绍
在激光加工头和工件之间或者更准确地说在激光加工头的喷嘴尖端和工件之间的距离的已知类型的测量是对喷嘴尖端和工件之间的电容的分析处理，通过该喷嘴尖端射出工作激光射束并且可能的过程气体以高压通过该喷嘴尖端流动到工作激光射束和工件之间的相互作用区域中。为此，将该电容接入到电振荡回路中、尤其接入到LC-振荡回路中。因为喷嘴尖端和工件之间的电容与距离有关，所以随着喷嘴尖端和工件之间的距离变化，LC-振荡回路的频率由于电容的变化而变化。为了从振荡回路的频率中提取出距离信息，振荡的频率通常为了进一步处理而在使用相应的电路的情况下数字化。为此，通常计算测量信号、即LC-振荡回路的输出信号在确定的测量时间间隔内部的边沿。在此，所述测量的分辨率还与测量时间间隔的选择有关。测量时间间隔选择得越短，所计算的边沿的数量越小并且引起的分辨率相应地越小。如果测量时间间隔的持续时间缩短，以便得到高的测量速率、即单位时间的多个测量值，那么总是产生分辨率的损失。如果例如在测量时间间隔为1ms的情况下分辨率是250Hz，那么所述分辨率在测量时间间隔为0.25ms的情况下仅为1kHz。那么为了高测量速率和距离调节的高动态所需要的测量时间间隔的缩短导致测量分辨率的降低并且其结果为尤其在喷嘴和工件之间的距离较大的情况下导致不如在使用较长测量时间间隔的情况下精确的距离测量。由WO2012/022718A1已知电容式的和/或电感式的距离测量，该距离测量尤其在激光切割或激光焊接时使用。在这里，LC-振荡回路(在喷嘴尖端和工件之间的电容和/或电感被接入到该LC-振荡回路中)的输出信号首先被提供给呈施密特触发器形式的阈值发送器，该阈值发送器将LC-振荡回路的周期性输出信号转换为呈矩形信号形式的脉冲信号。矩形信号通过可控制的开关提供给数字的计数器。可控制的开关与测量节拍发送器连接，该测量节拍发送器这样操控开关，使得该开关以预给定的采样速率断开和闭合。在此，开关的断开得出测量时间间隔的持续时间、例如1ms，在该测量时间间隔期间矩形信号的脉冲被提供给计数器。为了提高频率测量的精度并且由此提高用于距离的测量精度，使用触发器逻辑，该触发器逻辑使测量时间间隔与由LC-振荡回路的输出信号得出的矩形脉冲信号同步。然后测量时间间隔的由于同步化与频率有关并且由此与距离有关地变化的持续时间在时间测量装置中以典型的大约100ps或更少的精度来确定。在这里，测量时间间隔的持续时间变化了待测量的频率的振荡周期并且必须相应地精确测量，以便能够准确地求得频率。在此，测量速率不变化。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提供用于在激光加工时在使用电振荡回路的情况下调节距离的方法，所述方法能够实现激光加工头和工件之间的距离的具有为了加工过程所需的测量速率和测量精度的精确测量。该任务通过根据权利要求1所述的方法解决。本专利技术的有利构型和扩展方案在从属权利要求中说明。根据本专利技术，为了求得距离所需的频率测量不通过计算测量信号在一个测量时间间隔期间的边沿来进行，而是测量振荡回路信号的周期持续时间并且由于振荡回路信号的所测量的周期持续时间求得在激光加工头和工件之间的距离，使得相应的距离信号或调整信号可以被输出到调整装置上。在此，可以设置，振荡回路的频率由振荡回路信号的所测量的周期持续时间求得，并且在激光加工头和工件之间的距离从振荡回路的所求得的频率中提取出。通过测定振荡的周期持续时间，可以在非常短的时间间隔(0.25ms或更短)中以高精度求得在激光加工头和工件之间的距离，以便能够既在激光加工头和工件之间的距离短的情况下也在激光加工头和工件之间的距离较长的情况下实现高更新速率和高调节动态。为了提高频率分辨率并且由此提高距离确定的精度，有利地设置为，振荡回路信号的频率通过分频减小并且由此由振荡回路信号导出的测量信号的周期持续时间延长。因此，实现为了距离的精确调节所需的精度。适宜地，由振荡回路信号导出的周期持续时间借助于时间数字转换器来测量，具有恒定频率的参考信号也提供给该时间数字转换器，并且由参考信号的所测量的周期持续时间与参考信号的已知的固定的周期持续时间的偏差求得用于测量信号的周期持续时间的修正值。由此能够避免外部影响、尤其是热影响作用到距离测量和距离调节上。当为了求得激光加工头和工件之间的距离而将LC-振荡回路的频率和距离之间的关联或者振荡回路信号的周期持续时间和距离之间的关联储存在内部表格中时，能够进一步改善距离调节的动态。以适宜的方式，在根据本专利技术的距离调节中使用LC-振荡回路作为振荡回路，该LC-振荡回路以在9MHz至11MHz范围内、优选在9.5MHz至10.5MHz范围内、尤其在10MHz范围内的基本频率振荡。附图说明下面例如参照附图详细阐释本专利技术。附图示出：图1具有用于实施根据本专利技术的方法的距离调节装置的激光加工装置的简化示意性框图，和图2电容式距离传感器的特性曲线。具体实施方式图1示意性地示出激光加工装置的激光加工头10，工作激光射束11穿过该激光加工头借助于聚焦透镜12聚焦到工件14上。为了测量激光加工头10的喷嘴尖端15和工件14之间的距离d，将喷嘴尖端15和工件14之间的电容Cm接入到振荡回路中、尤其是距离传感器16的LC-振荡回路17中。在所述实施例中使用的、具有在大约10MHz的范围中的基本频率的LC-振荡回路以适宜的方式振荡。LC-振荡回路的基本频率也可以从9MHz至11MHz的范围中或者优选从9.5MHz至10.5MHz的范围中选择。LC-振荡回路17的与工件14和喷嘴尖端15之间的电容Cm有关的输出信号被提供给电路18，该电路确定用于距离测量的模拟频率信号的周期持续时间。为此，电路18具有时间数字转换器19，该时间数字转换器以皮秒(ps)范围的精度求得时间、如这里模拟频率信号的周期持续时间。为此，时间数字转换器19利用例如由于内部的门运行时间引起的延迟。因为门运行时间强烈地取决于温度，那么不仅LC-振荡回路17(这里显示为测量振荡器)的输出信号直接地或者通过在图1中虚线表明的分频器T提供给时间数字转换器19，而且参考振荡器R的具有恒定频率的参考信号也提供给该时间数字转换器。这可以在双通道的时间数字转换器19中同时进行。如果仅设置一个测量通道，那么这也可以相继进行。由参考信号的所测量的周期持续时间与参考信号已知的固定的周期持续时间的偏差可以求得用于作用在时间数字转换器19上的测量信号的周期持续时间的修正值。例如可以给测量信号的所测量的周期持续时间Tmg加上一个值ΔT，该值由参考信号的所测量的和已知的周期持续时间的差Trg–Trb除以参考信号的所测量的周期持续时间并且乘以测量信号的所测量的周期持续时间Tmg得出，相应于下列公式：ΔT＝Tmg*(Trg-Trb)/Trg。那么测量信号的实际的周期持续时间Tm是：Tm＝Tmg+ΔT。如图1中虚线表明的那样，LC-振荡回路17的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在激光加工时在使用电振荡回路(17)和调整装置(23)的情况下调节距离的方法，该电振荡回路的振荡频率与激光加工头(10)和工件(14)之间的距离有关，该调整装置用于调整激光加工头(10)和工件(14)之间的距离(d)，在所述方法中，‑测量振荡回路信号的周期持续时间，并且‑由于所述振荡回路信号的所测量的周期持续时间求得所述激光加工头(10)和所述工件(14)之间的所述距离(d)并且将所述距离提供给所述调整装置(23)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.19 DE 102015120105.41.用于在激光加工时在使用电振荡回路(17)和调整装置(23)的情况下调节距离的方法，该电振荡回路的振荡频率与激光加工头(10)和工件(14)之间的距离有关，该调整装置用于调整激光加工头(10)和工件(14)之间的距离(d)，在所述方法中，-测量振荡回路信号的周期持续时间，并且-由于所述振荡回路信号的所测量的周期持续时间求得所述激光加工头(10)和所述工件(14)之间的所述距离(d)并且将所述距离提供给所述调整装置(23)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述振荡回路信号的所测量的周期持续时间求得所述振荡回路(17)的频率，并且在所述激光加工头(10)和所述工件(14)之间的所述距离(d)从所述振荡回路(17)的所求得的频率提取出。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述振荡回路信号的所述频率通过分频被减小并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·施珀尔，M·蒂埃尔，
申请(专利权)人：普雷茨特两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE