【技术实现步骤摘要】
本公开内容涉及一种用于激光加工系统的光学相干断层扫描设备，所述光学相干断层扫描设备用于与在对象或与工件的间距测量，以及一种具有该光学相干断层扫描设备的激光加工系统。
技术介绍
1、在用于借助激光器进行材料加工的系统中，即在激光加工系统中，由激光光源或者激光传导纤维的端部出射的激光射束借助射束导引光学器件或者聚焦光学器件被聚焦或者聚束到待加工的工件上。标准地，使用具有准直器光学器件和聚焦光学器件的激光加工头，其中，经由光导纤维供应激光。在激光材料加工中，可以使用光学相干断层扫描(oct)设备，以便测量不同的过程参数，例如与工件的间距、在上游过程中的棱边位置以及在焊接过程期间的焊入深度或者在下游过程中的表面形貌在此，通过扫描仪设备使测量光束对准在工件上的期望的位置。
2、光学相干断层扫描(oct)利用干扰效应，以便确定相对于参考路段的间距区别。oct设备的预限定的参考路段确定与待测量的对象的绝对间距。在该距离中，能够在测量区域内实现测量。oct的测量区域通过所使用的测量光源(例如超级发光二极管)的和探测器的特性确定。典型地，测量区域的尺寸在<20mm的几毫米的范围中。换言之，oct设备测量测量臂的光学路径长度与参考臂的光学路径长度的差，以便确定间距。
3、在所谓的扫描仪激光加工系统中，激光射束(即加工激光射束)可以借助扫描仪设备对准在工件上的不同位置。通常，扫描仪设备包括至少一个扫描元件，例如至少一个扫描镜，该扫描镜能够围绕一个或者两个轴线枢转，以便使激光射束偏转。因此，在扫描仪激光加工系统中，光学路径
4、已知的用于增大oct测量系统的测量区域的方法，例如如de 10 2013008 269a1所述，基于在参考臂中的光学路径长度的同步适配。该适配通过该参考臂的光学路径长度的机械变化进行，其方式例如是，改变端部镜或者棱镜在线性轴线上的位置。这些方法的缺点在于对所描述的机械装置的非常费事的操控。在ep 3 830 515 b1中描述oct测量系统，其中，所反射的测量光同时被导引到参考臂的多个参考路段中。
5、这些已知的方法利用oct测量系统的单侧测量区域，即正的测量区域或者负的测量区域(即输出间距信号的傅立叶变换的正解或者负解)。在此，例如通过预先调准确定，使用该测量区域的哪个部分，以便能够实现该测量的明确唯一性并且规避在0点的情况下的奇异性。因此，产生应覆盖间距区域δm的参考路段的数量：n＝δm/δm，其中，δm是在参考臂调设、即对参考路段的参考臂调设的情况下的最大可能的测量区域。在此，最大可能的测量区域指的是能够探测到能够识别出的测量信号的单侧测量区域。例如在扫描仪激光加工系统的情况下，大的δm的预先规定导致，需要构造很多参考路段。因此，对于在扫描仪激光加工系统中的应用，需要非常高数量的参考路段或者需要使用别的昂贵的构件，这导致高的制造成本、大的空间需求和高的调准花费。
技术实现思路
1、本专利技术的任务在于，提出一种用于激光加工系统的光学相干断层扫描设备，所述光学相干断层扫描设备用于与对象或与工件的间距测量，所述光学相干断层扫描设备包括扩展的测量区域或能够实现对测量区域的更好的使用，以及提出一种具有该光学相干断层扫描设备的激光加工系统。
2、本专利技术的任务在于，提出一种成本有利且紧凑的用于激光加工系统的光学相干断层扫描设备，所述光学相干断层扫描设备用于与对象或与工件的间距测量，所述光学相干断层扫描设备尤其具有尽可能大的测量区域和尽可能小数量的在参考臂构造中的参考路段，以及提出一种具有该光学相干断层扫描设备的激光加工系统。
3、本专利技术的任务在于，提出一种成本有利且紧凑的用于激光加工系统的光学相干断层扫描设备，所述光学相干断层扫描设备用于与对象或与工件的间距测量，所述光学相干断层扫描设备尤其具有大的测量区域和紧凑的参考臂构造，以及提出一种具有该光学相干断层扫描设备的激光加工系统。
4、本专利技术的任务在于，提出一种用于扫描仪激光加工系统的光学相干断层扫描设备，所述光学相干断层扫描设备用于与对象或与工件的间距测量，所述光学相干断层扫描设备适合用于测量大的面，具有不同高度(由于装配和生产公差)的构件或工件放置在所述大的面上，以及提出一种具有该光学相干断层扫描设备的激光加工系统。
5、本专利技术的任务在于，提出一种用于扫描仪激光加工系统的光学相干断层扫描设备，所述光学相干断层扫描设备用于与对象或与工件的间距测量，所述光学相干断层扫描设备具有紧凑的且无源的参考臂构造，以便尽管由于机械公差造成相对较大的高度波动仍然可以在不同位置上测量构件，无论如何，以及提出一种具有该光学相干断层扫描设备的激光加工系统。
6、这些任务中的至少一个任务通过根据本专利技术的光学相干断层扫描设备和具有该光学相干断层扫描设备的激光加工系统解决。
7、本专利技术基于如下构思：在用于在激光加工中进行间距测量的光学相干断层扫描设备中使用具有多个参考路段的参考臂，其中，通过下述方式减少所需要的参考路段的数量：切换元件或能够被控制的元件(例如马达或者尤其是基于mems的光纤开关)确保各个参考路段之间的更换，并且不仅利用参考路段的正的、还利用参考路段的负的测量区域。在此所使用的传感器原理是用于间距测量的光学短相干干涉测量。在该公开内容中，“间距”也可以被称为“相对间距”。
8、如开头所示，常规地，在间距测量时不区分两个臂中的哪个臂具有较长的光学路径长度，因为仅测量长度差或该长度差的量值。即，由于不能够区分测量臂的光学路径长度或参考臂的光学路径长度较长的正的和负的测量区域，一般仅适用两个区域中的一个区域(例如在参考臂的光学路径长度比测量臂的光学路径长度短的情况下)。因此，理论上可供使用的测量区域的、即在物理上能够实现间距测量的测量区域的一半未被使用。而根据本专利技术，不仅参考路段的正的测量区域、而且参考路段的负的测量区域被用于间距测量，其方式是，有针对性地借助切换元件从一个参考路段的正的或负的测量区域切换或更换到该参考臂的另一个参考路段的正的或负的测量区域。在常规的参考臂构造中在使用单侧的测量区域的情况下，在间距(即测量间距或待测量的间距)变大时，总是需要切换到较长的参考路段，以便补偿该间距变化。根据本专利技术，在测量间距变长时，更换到较短的参考路段明显地是可能且有利的，即从较长的参考路段的负的主动测量区域更换到较短的参考路段的正的主动测量区域。由此能够明显地减少所需要的参考路段的数量。
9、根据本专利技术的一方面，用于激光加工系统的、用于与对象或与工件的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于激光加工系统(1000)的光学相干断层扫描设备(50)，所述光学相干断层扫描设备用于与在预给定的间距区域(O)中的对象(20，25)的间距测量，所述光学相干断层扫描设备包括：
2.根据权利要求1所述的光学相干断层扫描设备，其中，所述参考臂包括N个参考路段，并且：
3.根据权利要求1或2所述的光学相干断层扫描设备，其中，所述参考臂包括N个参考路段，并且所述参考路段包括至少一个第j个参考路段，所述第j个参考路段的负的主动测量区域与第i个参考路段的正的主动测量区域直接邻接，其中，i、j是自然数，其中，1≤i＜j≤N。
4.根据上述权利要求中任一项所述的光学相干断层扫描设备，
5.根据权利要求4所述的光学相干断层扫描设备，其中，所述参考臂包括K组参考路段，所述K组参考路段包括相同数量M的参考路段或者不同数量Mk的参考路段；并且
6.根据上述权利要求中任一项所述的光学相干断层扫描设备，
7.根据权利要求6所述的光学相干断层扫描设备，其中，一个参考路段的负的或者正的公差区域(nTB，pTB)与至少一个别的参考路段
8.根据上述权利要求中任一项所述的光学相干断层扫描设备，所述光学相干断层扫描设备此外包括：
9.根据权利要求8所述的光学相干断层扫描设备，其中，所述控制装置(58)设立为用于，对于在预给定的间距区域(O)的具有较大间距的子区域中的间距测量，借助所述切换元件(55)切换到较短的参考路段(511)中。
10.激光加工系统(1000)，所述激光加工系统包括：
11.根据权利要求10所述的激光加工系统，其中，所述激光加工头(100)包括扫描仪设备(30)，所述扫描仪设备具有至少一个扫描元件，用于使所述激光射束(10)偏转到在所述工件(20)上的多个位置上，并且
12.根据权利要求11所述的激光加工系统，所述方法此外包括：
13.根据权利要求10、11或12所述的激光加工系统，其中，所述控制设备(1100)设立为用于，基于间距值确定所述激光加工头(100)相对于工作平面和/或所述工件(20)的定向和/或斜率，所述间距值是在借助所述扫描仪设备(30)使所述测量光束(525)在所述工件(20)上扫描期间由所述光学相干断层扫描设备(50)求取的。
14.根据权利要求10、11、12或13所述的激光加工系统，其中，所述控制设备设立为用于，将参考高度值配属给在所述扫描仪设备(30)的扫描区域中的相应的位置，并且基于所述配属和在扫描仪位置处的测量确定在预给定的扫描仪位置处与工件的间距。
15.根据权利要求10、11、12、13或14所述的激光加工系统，其中，所述控制设备设立为用于，基于所确定的间距适配系统参数和/或加工参数。
...【技术特征摘要】
1.用于激光加工系统(1000)的光学相干断层扫描设备(50)，所述光学相干断层扫描设备用于与在预给定的间距区域(o)中的对象(20，25)的间距测量，所述光学相干断层扫描设备包括：
2.根据权利要求1所述的光学相干断层扫描设备，其中，所述参考臂包括n个参考路段，并且：
3.根据权利要求1或2所述的光学相干断层扫描设备，其中，所述参考臂包括n个参考路段，并且所述参考路段包括至少一个第j个参考路段，所述第j个参考路段的负的主动测量区域与第i个参考路段的正的主动测量区域直接邻接，其中，i、j是自然数，其中，1≤i＜j≤n。
4.根据上述权利要求中任一项所述的光学相干断层扫描设备，
5.根据权利要求4所述的光学相干断层扫描设备，其中，所述参考臂包括k组参考路段，所述k组参考路段包括相同数量m的参考路段或者不同数量mk的参考路段；并且
6.根据上述权利要求中任一项所述的光学相干断层扫描设备，
7.根据权利要求6所述的光学相干断层扫描设备，其中，一个参考路段的负的或者正的公差区域(ntb，ptb)与至少一个别的参考路段的负的或者正的主动测量区域(nmb，pmb)重叠。
8.根据上述权利要求中任一项所述的光学相干断层扫描设备，所述光学相干断层扫描设备此外包括：
9.根据权利要求8所述的光学相干断层扫描设备，其中，所述控制装置(58)...
【专利技术属性】
技术研发人员：I·什卡尔班，R·莫泽，L·W·常，
申请(专利权)人：普雷茨特两合公司，
类型：发明
国别省市：
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