激光自动材料识别制造技术

一种用于求取要借助于激光加工机加工的特别是板形的工件的材料特性的方法，其中，通过借助于激光加工机产生的激光束刺入所述工件，其中，测量参量在刺穿时刻被检测到，该测量参量与工件的材料特性相关。参量与工件的材料特性相关。参量与工件的材料特性相关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光自动材料识别


[0001]本专利技术涉及一种用于求取要借助于激光加工机加工的尤其是板形的工件的材料特性和/或激光加工机的机器特性的方法。

技术介绍

[0002]如今，可以借助于激光加工机来加工各种各样的材料的工件。为了对构成工件的材料进行优化加工，在此必须为加工过程设置各种参数。在此，要设置的参数尤其取决于要加工的材料的材料组成和所述材料的材料品质(例如，钢工件中的碳份额)或材料表面的材料组成以及材料厚度。如果材料的品质偏离目标品质或者工人将工件的材料和与此对应的设置混淆，那么这会对加工品质具有比较大的影响，从而会例如产生后续损害和/或后续成本。
[0003]从DE 10 2010 028 270 A1和DE 39 18 618 A1已知激光束刺入工件时的等离子体的光谱分析，以因此求取工件的材料。然而，这种分析比较费事且昂贵，并且需要激光加工机上的比较昂贵的附加装备。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术所基于的任务是，弥补现有技术的前述缺点。
[0005]该任务通过具有权利要求1的特征的方法来实现。因此，首先提出了一种用于求取要借助于激光加工机加工的尤其是板形的工件的材料特性和/或激光加工机的机器特性的方法，其中，通过借助于激光加工机产生的激光束刺入所述工件中，其中，在刺穿时刻检测测量参量，其中，通过测量参量与材料特性或者机器特性之间的相关性求取所述材料特性或者所述机器特性。工件能够是例如板材、尤其是良好部分和/或不良部分。
[0006]根据本专利技术，借助于激光束在测量点刺入到工件中，具体地直到在工件中产生穿孔为止。当激光束将工件穿孔时，达到了刺穿时刻。在所述刺穿时刻检测测量参量，所述测量参量与工件的材料特性和/或激光加工机的机器特性相关。因此能够由此推导出工件的材料特性和/或激光加工机的机器特性。因此，工件的材料特性能够通过所述测量参量来表征，而不必进行比较费事且昂贵的光谱检查。
[0007]材料特性尤其能够是材料组成、材料厚度、切割棱边品质和/或材料品质(表面特性(例如氧化的或者污染的表面)或配料品质)。机器特性能够例如是激光加工机的喷嘴状态(例如污染的喷嘴)或光学单元状态(例如加热的或者污染的光学单元)。
[0008]在此，本专利技术基于以下认识：如果确定的能量的激光束指向到工件上，那么确定的能量输入被导引到工件中。在足够的激光强度下，材料熔化或升华。材料熔化或升华的速度尤其取决于确定的体积中的相应能量输入以及工件的厚度。如果材料完全熔化或升华，那么光束穿透材料。因此，在穿透时刻的测量参量能够提供关于工件的材料特性和/或激光加工机的机器特性的情况。
[0009]测量参量与材料特性或者机器特性之间的相关性能够通过相关性模型来实现，例
如通过数学/分析模型、算法或元模型和/或人工智能来实现。
[0010]在此，工件能够是平面的或三维的(例如深拉构件)，前提是刺入测量是在具有已知工件厚度(在制造公差内)的工件区段上执行。
[0011]本专利技术的一个有利扩展方案提出：测量参量是激光照射到工件上的刺入持续时间。在此，刺入持续时间是从激光照射到工件上开始直到激光射束在刺穿时刻穿透工件的持续时间。因此，能够在激光束入射到工件上期间测量所述持续时间。在此，刺入持续时间尤其与不同的工件和机械参数相关。例如，刺入持续时间能够与测量点处的工件厚度、测量点处的材料组成和/或与工件温度相关。此外，刺入持续时间能够例如与激光加工机的焦点位置相关。例如，如果工件厚度(手动地或通过传感器求取)、焦点位置和工件温度是已知的，那么工件的材料组成能够基于刺入持续时间而推导出，例如通过数学/分析模型、算法/元模型和/或人工智能推导出。
[0012]因此，在测量并考虑刺入持续时间之后，相关性模型能够从加工系统的至少一个、尤其多个已知参数(例如工件厚度)推导出未知参数(例如材料组成)。
[0013]在恒定的机械参数和材料厚度的情况下，刺入持续时间针对不同的材料组成尤其取决于熔点、与材料相关的热容量、热导率和密度，以使得总体上能够推导出材料组成。对此能够执行测量系列，以便在已知机械参数下求取具有已知特性的工件的具体刺入持续时间，并由此形成相关性模型。
[0014]总体上，从测量开始直到激光在刺穿时刻穿透工件的持续时间能够与工件的材料组成相关，以使得材料组成能够通过相关性模型由刺入持续时间推导出。因此，不需要昂贵的传感器系统(例如光谱传感器系统)来确定材料组成。而是，求取刺入持续时间并通过相关性模型推导出材料组成就足够。
[0015]相反，也可设想，测量点的工件厚度例如通过相关性模型由工件的已知材料组成推导出。
[0016]在简单情况下，还可设想，在已知的模型参数和已知的希望的材料组成中，在所测量的刺入持续时间偏离希望的刺入持续时间的情况下，推导出所测量的工件的材料缺陷或不正确的工件。本专利技术的另一有利构型提供了入射的激光束的激光强度在激光照射到工件上的持续时间上增大。在此，激光的功率以及与其相关联的射出的激光束的强度能够线性增大(斜升)。因此，激光射束的强度能够以x mW/s的量值增大。在此，从一极限强度开始，工件发热，使得工件的材料熔化或升华(例如，在超短脉冲激光的情况下)。由此，例如能够通过相关性模型通过刺入持续时间来推导出材料组成。还可设想，在有些情形下，功率进而激光强度的升高相对于时间不是线性的，这在此应在相关性模型中考虑。在此，既而可设想，例如，首先快速增大激光功率，并且从一确定极限功率开始较缓慢地提高激光功率。
[0017]还可设想，测量参量是在刺穿时刻的激光强度和/或表征激光强度的测量参量。在穿透时刻的激光功率和/或激光强度与能量输入进而与用于使材料熔化或升华的能量直接相关。这意味着在穿透时刻的激光的能量值同样能够与材料或机器特性相关。由此，例如工件的材料组成也能够基于在穿透时刻的激光的强度或者激光的功率推导出。在此，尤其激光的功率以及与其相关联的激光的强度能够又在刺入持续时间上增大，例如线性地增大，其中，在穿透后测量激光的强度或者激光的功率并通过相关性模型对应于工件的材料特性和/或激光加工机的机器特性。功率/强度在时间上的增大也能够是线性的(以X mW/s增
大)。在此，因此也不需要昂贵的光谱方法确定工件的材料。而是，测量在穿透时刻的激光强度和/或激光功率就足够。
[0018]还可设想，测量参量是在刺穿时刻的温度和/或在刺穿时刻的激光束的能量输入。根据此实施方式，因此能够设置用于测量在刺穿时刻的温度的传感器。在这种传感器中，因此能够直接识别在刺穿时刻的温度。此处，例如工件的材料组成和/或激光加工机的机器特性也能够通过相关性模型来推导。另一方面还可设想，设置一传感器，以便测量在刺穿时刻的激光束的能量输入。因此，感测在刺穿时刻的能量输入以及用于求取工件的材料组成和/或激光加工机的机器特性的相关性是可设想的。
[0019]此外，特别优选的是进行多次刺入，其中，求取所获得的测量参量的标准偏差和/或方差。还可设想，求取相当于标准偏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于求取要借助于激光加工机(1)加工的尤其是板形的工件(2)的材料特性和/或所述激光加工机(1)的机器特性的方法，其中，通过借助于该激光加工机(1)产生的激光束(3)刺入到所述工件(2)中，其中，在刺穿时刻检测测量参量，其中，通过所述测量参量与所述材料特性或者所述机器特性之间的相关性来求取所述材料特性或者所述机器特性。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量参量是激光照射到所述工件(2)上的刺入持续时间(t
e
)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述激光照射的持续时间上增大入射的激光束(3)的激光强度。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述激光强度在时间上线性地增大。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述测量参量是在所述刺穿时刻的所述激光强度和/或表征所述激光强度的测量参量。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述测量参量是在所述刺穿时刻的温度和/或在所述刺穿时刻的所述激光束(3)的能量输入。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，执行多次刺入，其中，求取所获得的测量参量的标准偏差和/或方差。8.根据前述权利要求中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：通快机床两合公司，
类型：发明
国别省市：