DE102019103211A1

DE102019103211A1 - Verfahren und System zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Bearbeitungsstahl sowie Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines zu bearbeitenden Werkstücks relativ zu einem Bearbeitungsstahl und Verwendung einer solchen

Info

Publication number: DE102019103211A1
Application number: DE102019103211.3A
Authority: DE
Inventors: Olav Schulz
Original assignee: SLCR LASERTECHNIK GmbH
Current assignee: SLCR LASERTECHNIK GmbH
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2019-02-08
Publication date: 2020-08-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks (2), bei dem- vor und/oder während der Bearbeitung des Werkstücks (2) mit einem fokussierten Bearbeitungsstrahl (4) zur Bestimmung der Lage der zu bearbeitenden Oberfläche (3) relativ zu wenigstens einem den Bearbeitungsstrahl (4) führenden optischen Element zwei Justierstrahlen (10), die jeweils einen länglichen Querschnitt aufweisen, derart auf die zu bearbeitende Oberfläche (3) gerichtet werden, dass sie einen Winkel mit dem Bearbeitungsstrahl (4) einschließen, und einander in einem länglichen Schnittbereich schneiden,- ein von der zu bearbeitenden Oberfläche (3) gestreuter und/oder reflektierter Anteil beider Justierstrahlen (10) erfasst wird, und- auf Basis des erfassten Anteils überprüft wird, ob die zu bearbeitende Oberfläche (3) eine gewünschte Lage relativ zu wenigstens einem den Bearbeitungsstrahl (4) führenden optischen Element aufweist, und die Relativlage nach Bedarf angepasst wird.Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage einer zu bearbeitenden Oberfläche (3) eines Werkstücks (2), die Verwendung einer solchen Vorrichtung und ein System zur Bearbeitung eines Werkstücks (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Bearbeitungsstrahl, bei dem

- vor und/oder während der Bearbeitung des Werkstücks mit einem fokussierten, einen Bearbeitungsfokus definierenden Bearbeitungsstrahl zur Bestimmung der Lage der zu bearbeitenden Oberfläche relativ zu wenigstens einem den Bearbeitungsstrahl führenden optischen Element wenigstens ein Justierstrahl, der zumindest abschnittsweise einen länglichen Querschnitt aufweist, derart auf die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks gerichtet wird, dass er mit dem Bearbeitungsstrahl oder mit einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden einen Winkel einschließt,
- ein von der zu bearbeitenden Oberfläche gestreuter und/oder reflektierter Anteil des wenigstens einen Justierstrahls erfasst wird.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage einer zu bearbeitenden Oberfläche eines Werkstücks relativ zu wenigstens einem einen Bearbeitungsstrahl führenden optischen Element, umfassend

- Mittel zur Bereitstellung wenigstens eines Justierstrahls, der zumindest abschnittsweise einen länglichen, insbesondere linienförmigen Querschnitt aufweist, und zur Führung des wenigstens einen Justierstrahls auf eine zu bearbeitende Oberfläche eines Werkstücks, wobei die Mittel wenigstens eine Lichtquelle, insbesondere Laserlichtquelle umfassen.

Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Vorrichtung sowie ein System zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Bearbeitungsstrahl.
Im Rahmen der Lasermaterialbearbeitung wird ein als Bearbeitungsstrahl dienender Laserstrahl in der Regel mit Hilfe von optischen Elementen auf eine zu bearbeitende Oberfläche eines Werkstücks geführt und fokussiert. Für die Strahlführung können dabei z.B. einer oder mehrere Spiegel und für die Fokussierung z.B. eine oder mehrere Linsen oder andere Elemente mit fokussierenden Eigenschaften zum Einsatz kommen.
Die Fokussierung erfolgt in Abhängigkeit von dem bzw. den zum Einsatz kommenden Element(en) über eine bestimmte Länge, die sogenannte Brennweite. Der Bearbeitungsstrahl hat im Fokus seine kleinste Querschnittsfläche, die auch als Brennfleckgröße bezeichnet wird und aus der zusammen mit der Laserleistung oder Pulsenergie die Größen Intensität bzw. Fluenz erhalten werden. Die im Rahmen der Lasermaterialbearbeitung auftretenden bzw. erforderlichen Prozesse, bei denen es beispielsweise um Schweißen, Schneiden, Abtragen, Gravieren, Markieren und/oder Entschichten handeln kann, benötigen in der Regel eine gewisse Intensität bzw. Fluenz. Die Brennfleckgröße bzw. der Arbeitsabstand sollten insbesondere für eine gleichmäßige und erfolgreiche Bearbeitung während des Prozesses konstant gehalten werden.
Um dies zu erreichen, ist es bekannt, zusätzlich zu einem für die Bearbeitung zum Einsatz kommenden Laserstrahl einen Justierstrahl einzusetzen, der ebenfalls auf die zu bearbeitende Oberfläche gerichtet wird. So geht aus der US 2003/0183744 A1 ein Autofokus-Feedback-Positionssystem für die Laserbearbeitung hervor, das eine Lichtquelle und eine zugeordnete Lichtformungs- und Führungsanordnung umfasst, mittels derer ein Justierstrahl auf die zu bearbeitende Oberfläche eines Werkstücks gerichtet werden kann. Der Justierstrahl zeichnet sich durch einen länglichen Querschnitt aus und er wird derart auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gerichtet, dass er einen Winkel von beispielsweise 45° mit dem ebenfalls auf die Werkstückoberfläche auftreffenden Bearbeitungslaserstrahl einschließt und den von dem fokussierten Bearbeitungslaserstrahl definierten Bearbeitungsfokus schneidet. Da sich der Justierstrahl unter einem Winkel zu dem Bearbeitungsstrahl ausbreitet, wandert sein auf der Werkstückoberfläche sichtbarer Anteil, wenn die Werkstückoberfläche nach oben oder unten verfahren wird, in einer horizontalen Richtung. Dies wird mit einer Kamera beobachtet und aus der horizontalen Position des Justierstrahls auf der Werkstückoberfläche kann geschlossen werden, ob die Werkstückoberfläche im Bereich des Bearbeitungsfokus liegt oder nicht. Die US 2003/0183744 A1 schlägt dabei auch eine automatisierte Anpassung der Lage des Bearbeitungsfokus vor. Hierzu wird die longitudinale Position einer den Bearbeitungsstrahl fokussierenden Linse angepasst.
Die Anmelderin hat festgestellt, dass nicht nur der Abstand, sondern auch die Orientierung des Bearbeitungsstrahls zu der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche von großer Bedeutung ist. In einem Großteil der Laseranwendungen ist dabei eine senkrechte Bearbeitung gewünscht. Einen konstanten Arbeitsabstand bei senkrechter Orientierung einzuhalten, stellt jedoch eine besonders große Herausforderung dar, dies vor allem auf komplexen Bauteilen sowie bei der händischen Bearbeitung. Auch ist es erstrebenswert, eine Fokusjustage manuell und insbesondere ohne Kamera durchführen zu können. Bei dem vorbekannten System ist dies nicht ohne weiteres möglich, da vor allem Dejustagen geringeren Ausmaßes mit dem bloßen Auge nicht leicht zu erkennen sind.
Ausgehend von dem Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System der eingangs genannten Art anzugeben, die es auf vergleichsweise einfache Art ermöglichen, sowohl den Arbeitsabstand als auch eine orthogonale Orientierung der zu bearbeitenden Oberfläche in Bezug auf den Bearbeitungsstrahl einzuhalten. Dabei soll gleichzeitig eine manuelle Justage auch ohne Einsatz einer Kamera möglich sein.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass

- zwei Justierstrahlen, die jeweils zumindest abschnittsweise einen länglichen, insbesondere linienförmigen Querschnitt aufweisen, derart auf die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks gerichtet werden, dass sie einen Winkel mit dem Bearbeitungsstrahl bzw. mit einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden einschließen, und einander in einem länglichen, insbesondere zumindest im Wesentlichen linienförmigen Schnittbereich schneiden, wobei sich der Bearbeitungsfokus bevorzugt zumindest teilweise innerhalb des Schnittbereiches erstreckt,
- ein von der zu bearbeitenden Oberfläche gestreuter und/oder reflektierter Anteil beider Justierstrahlen erfasst wird, und
- auf Basis des erfassten Anteils beider Justierstrahlen überprüft wird, ob die zu bearbeitende Oberfläche eine gewünschte Lage relativ zu wenigstens einem den Bearbeitungsstrahl führenden optischen Element aufweist, und die Relativlage der zu bearbeitenden Oberfläche nach Bedarf angepasst wird, bevorzugt durch Verfahren des Werkstücks und/oder durch Verfahren wenigstens eines den Bearbeitungsstrahl führenden optischen Elementes.

Die Anmelderin hat festgestellt, dass unter Verwendung zweier Justierstrahlen, die beide einen länglichen Querschnitt aufweisen, beide mit dem Bearbeitungsstrahl einen Winkel einschließen und sich - bevorzugt im Bereich der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche - schneiden, auf besonders einfache und zuverlässige Weise der Ort des Bearbeitungsfokus eines Bearbeitungsstrahls visualisiert bzw. markiert und gleichzeitig sichtbar gemacht werden kann, ob eine zu bearbeitende Oberfläche orthogonal zu einem Bearbeitungsstrahl bzw. einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden im Raum orientiert ist oder nicht. Mit den beiden Justierstrahlen, insbesondere dem Schnittbereich dieser kann praktisch eine bevorzugt mit dem bloßen Auge sichtbare „Bezugslinie“ im Raum definiert werden und es kann auf sehr einfache Weise beobachtet werden, welche Lage eine zu bearbeitende Oberfläche relativ zu der „Bezugslinie“ aufweist und diese kann - bei Bedarf - sehr einfach, automatisiert und/oder händisch, angepasst werden.
Treffen die beiden Justierstrahlen mit länglichem Querschnitt auf eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche auf, werden sie zumindest anteilig gestreut und/oder reflektiert. Auf der Werkstückoberfläche werden „Lichtlinien“ sichtbar, die erfindungsgemäß als Justierlinien herangezogen werden, um die Relativlage der zu bearbeitenden Oberfläche zu prüfen und insbesondere in einzustellen.
Dabei gilt, dass für den Fall, dass der längliche Schnittbereich der beiden Justierstrahlen an der zu bearbeitende Oberfläche liegt und sich parallel zu dieser erstreckt, genau eine „Justierlinie“ zu erkennen ist, wenn die Oberfläche hingegen beispielsweise ober- oder unterhalb des Schnittbereiches liegt, zwei Justierlinien auf der Oberfläche sichtbar sind. Ob eine oder zwei Justierlinien vorliegen, ist mit dem bloßen Auge und/oder einer Bilderfassungseinrichtung, etwa Kamera, sehr einfach zu beobachten, so dass durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise sehr einfach und zuverlässig geprüft werden kann, ob sich eine zu bearbeitende Oberfläche im Bearbeitungsfokus - oder auch einem vorgegeben Abstand zu dieser - befindet. Die Justierlinien können dabei selbst auf Werkstücken komplexer Geometrie gut erkannt werden.
Unter der erfindungsgemäßen Verwendung zweier Justierstrahlen mit länglichem Querschnitt wird es ferner auch sehr einfach möglich, einen Tilt der Bearbeitungsoberfläche relativ zu dem Bearbeitungsstrahl zu visualisieren und zu beheben. Wird bzw. ist beispielsweise die Anordnung derart getroffen, dass der längliche Schnittbereich der beiden Justierstrahlen orthogonal zu der Ausbreitungsrichtung des Bearbeitungsstrahls auf die Werkstückoberfläche orientiert ist, ergibt sich auf der Oberfläche, wenn diese nicht orthogonal zum Bearbeitungsstrahl ausgerichtet, sondern verkippt ist, ein Muster mit zwei Justierlinien, die sich nicht parallel zueinander erstrecken sondern scheneiden, was ebenfalls sehr gut erkennbar ist.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise können weiterhin auch hervorragend Lageänderungen selbst geringster Natur zuverlässig erfasst werden, da auch solche in ein leicht erkennbar anderes Justierlinien-Muster auf der Oberfläche resultieren. Beispielsweise ändern sich zwei parallele Justierlinien infolge eines leichten Werkstück-Tilts in zwei sich schneidende Justierlinien, und/oder aus einer Justierlinie werden beim Herausfahren aus dem Bearbeitungsfokus zwei Justierlinien, was beides mit dem bloßen Auge auf einen Blick erkannt werden und worauf - selbst händisch - gut justiert werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann im Ergebnis sehr einfach und zuverlässig, auch mit bloßem Auge, erkannt werden, ob die relative Lage einer zu bearbeitenden Oberfläche zu einem Bearbeitungsfokus und zu einer Ausbreitungsrichtung eines Bearbeitungsstrahles korrekt eingestellt ist und ob sich diese verändert, etwa während einer laufenden Bearbeitung verloren geht.
Auch bei komplexen Bauteilen, die unebene zu bearbeitende Oberflächen aufweisen, kann auf die erfindungsgemäße Weise einfach und zuverlässig bestimmt werden, ob die Ausrichtung optimal ist. Dabei versteht sich, dass für den Fall, dass eine Oberfläche mit Unebenheiten zu bearbeiten ist, was beispielsweise eine in Bezug auf den Bearbeitungsstrahl orthogonale Lage angeht, auf denjenigen lokal begrenzten Bereich abzustellen ist, der aktuell bearbeitet wird, auf den der Bearbeitungsstrahl also aktuell auftrifft.
Die beiden erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Justierstrahlen weisen zumindest abschnittsweise einen länglichen Querschnitt auf, was bedeutet, dass sie zumindest über einen Teil ihrer Ausbreitung in einem orthogonal zu deren Ausbreitungsrichtung betrachteten Schnitt eine Ausdehnung aufweisen, die in einer Längsrichtung größer, bevorzugt deutlich größer ist als in einer Richtung quer zu der Längsrichtung ist. Die Justierstrahlen können sich insbesondere durch einen linienförmige Querschnitt auszeichnen, wobei unter einer Linie, da es sich um reale Strahlen handelt, die immer eine Ausdehnung in drei Raumrichtungen aufweisen, nicht das mathematische Ideal zu verstehen ist, sondern eine rechteckige Querschnittsform mit einer deutlich größeren Längs- als Querausdehnung, insbesondere einer Längsausdehnung, welche die Querausdehnung um eine oder mehrere Größenordnungen überschreitet. Rein Beispielhaft sei ein rechteckiger Querschnitt mit einer Querausdehnung von einem oder einigen Millimetern und einer Längsausdehnung von einem oder einigen Zentimetern genannt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Justierstrahlen ihrerseits fokussiert sein können und sich diese beispielhafte Angabe dann insbesondere auf die Querschnittsdimensionierung im Schnittbereich bezieht, der sich bevorzugt an der Stelle des Bearbeitungsfokus befindet und diesen markiert.
Ein länglicher Querschnitt der Justierstrahlen liegt zweckmäßiger Weise zumindest im Schnittbereich vor. Es kann beispielsweise sein, dass zum Erhalt der Justierstrahlen eine oder auch zwei Lichtquellen, etwa Laserlichtquelle(n), bereitgestellt werden, die Strahlen emittieren, die keinen länglichen Querschnitt aufweisen und der längliche Querschnitt durch geeignete optischer Element erhalten wird. Ein länglicher Strahlquerschnitt liegt dann entsprechend nur für denjenigen Abschnitt in Ausbreitungsrichtung der Justierstrahlen vor, welcher hinter einem oder mehreren entsprechenden optischen Elementen liegt.
Was die den Bearbeitungsstrahl repräsentierende Referenzgerade angeht, gilt, dass diese beispielsweise durch eine Gerade gegeben sein kann, die mit der Ausbreitungsrichtung des Bearbeitungsstrahls auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche zusammenfällt, insbesondere mit der Ausbreitungsrichtung zumindest ab dem letzten optischen Element im Strahlengang des Bearbeitungslasers. Wird die Ausbreitungsrichtung des Bearbeitungsstrahls ab dem letzten optischen Element während eines Bearbeitungsvorgangs geändert, etwa um eine Oberfläche zu scannen, kann die Referenzgerade insbesondere durch eine Gerade gegeben sein, die mit der Ausbreitungsrichtung des Bearbeitungslasers in einer Grundeinstellung zusammenfällt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Justierstrahlen derart auf die zu bearbeitende Oberfläche gerichtet werden, dass sie sich in einer V-förmigen Konfiguration zu beiden Seiten des Bearbeitungsstrahls bzw. zu einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden erstrecken und/oder sich im Bereich des Bearbeitungsfokus schneiden. Diese Anordnung hat sich als besonders geeignet erwiesen, wobei dann bevorzugt jeder der beiden Justierstrahlen den gleichen Winkel mit dem Bearbeitungsstrahl einschließt, der beispielsweise 45° betragen kann.
Die Justierstrahlen können weiterhin derart auf die Oberfläche gerichtet werden, dass der von dem Bearbeitungsstrahl definierte Bearbeitungsfokus zumindest in etwa mittig in dem länglichen Schnittbereich der beiden Justierstrahlen liegt.
Die Lage der beiden Justierstrahlen wird, nachdem sie einmal gewählt wurde, was insbesondere über Justage zugehöriger Lichtquellen und/oder strahlführender Optiken erfolgt, zweckmäßiger Weise konstant gehalten, damit eine Referenz unverändert bestehen bleibt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Justierstrahlen derart orientiert sind, dass der längliche, insbesondere zumindest im Wesentlichen linienförmige Schnittbereich orthogonal zu der Ausbreitungsrichtung beider Justierstrahlen orientiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die beiden Justierstrahlen und der Bearbeitungsstrahl derart zueinander orientiert sind, dass der längliche, insbesondere zumindest im Wesentlichen linienförmige Schnittbereich orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl bzw. zu einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden orientiert ist.
Diese Konfigurationen haben sich als besonders geeignet erwiesen. Dann kann auf besonders einfache Weise erkannt werden, ob eine zu bearbeitende Oberfläche im Bearbeitungsfokus liegt und/oder ob eine zu bearbeitende Oberfläche orthogonal zu einem Bearbeitungsstrahl orientiert ist, wie für zahlreiche Anwendungen gewünscht bzw. erforderlich. Steht eine Oberfläche, auf welche der Bearbeitungsstrahl zur Bearbeitung gerichtet ist, orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl bzw. der Referenzgeraden und liegt der Bearbeitungsfokus an der Oberfläche, dann ist bei der vorgenannten Justierstrahlkonfiguration nur eine Justierlinie an der Oberfläche des Werkstücks zu erkennen. Hingegen sind, wenn die Oberfläche orthogonal zum Bearbeitungsstrahl ausgerichtet ist, aber nicht im Bearbeitungsfokus liegt, zwei parallele Justierlinien zu erkennen. Ist die Oberfläche alternativ oder zusätzlich dazu, dass sie nicht in Fokus liegt, geneigt, steht sie also nicht orthogonal zum Bearbeitungsstrahl, dann stellt sich eine kreuzförmige Konfiguration der beiden durch die auftreffenden Justierstrahlen gegebene Justierlinien ein, was man sofort - auch mit bloßem Auge - erkennen kann. Ein Bringen der zu bearbeitenden Oberfläche in den Bearbeitungsfokus und/oder in eine zu dem Bearbeitungsstrahl orthogonale Lage kann dann auf einfache Weise erreicht werden, indem das Werkstück und/oder wenigstens eine den Bearbeitungsstrahl führende Optik derart - von Hand und/oder automatisiert - verfahren wird, dass (immer) nur eine Justierlinie auf der Oberfläche sichtbar ist.
Der von der zu bearbeitenden Oberfläche gestreute und/oder reflektierte Anteil der beiden Justierstrahlen wird beispielsweise von einem Benutzer mit bloßem Auge und/oder mittels wenigstens einer Bilderfassungseinrichtung, insbesondere Kamera erfasst. Vor allem für den Fall, dass eine Bilderfassungseinrichtung verwendet wird, kann die Relativlage der zu bearbeitenden Oberfläche auch kontinuierlich automatisiert erfolgen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass aus dem erfassten, von der zu bearbeitenden Oberfläche gestreuten und/oder reflektierten Anteil der beiden Justierstrahlen darauf geschlossen wird, ob die zu bearbeitende Oberfläche im Bearbeitungsfokus oder einem vorgegebenen Abstand zu diesem liegt oder nicht, wobei insbesondere für den Fall, dass der gestreute und/oder reflektierte Anteil der beiden Justierstrahlen durch ein zwei Linien umfassendes Muster gegeben ist, darauf geschlossen wird, dass die zu bearbeitende Oberfläche nicht im Bearbeitungsfokus oder einem vorgegebenen Abstand zu diesem liegt. Für den Fall, dass die zu bearbeitende Oberfläche nicht im Bearbeitungsfokus liegt, kann sie bevorzugt durch Verfahren des Werkstücks und/oder durch Verfahren wenigstens eines den Bearbeitungsstrahl führenden optischen Elementes in den Bearbeitungsfokus gebracht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass aus dem erfassten, von der zu bearbeitenden Oberfläche gestreuten und/oder reflektierten Anteil der beiden Justierstrahlen darauf geschlossen wird, ob die zu bearbeitende Oberfläche orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl bzw. zu einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden orientiert ist oder nicht, wobei insbesondere für den Fall, dass der gestreute und/oder reflektierte Anteil der beiden Justierstrahlen durch ein zwei nicht parallel zueinander verlaufende Linien umfassendes Muster gegeben ist, darauf geschlossen wird, dass die zu bearbeitende Oberfläche nicht orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl bzw. zu einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden orientiert ist. Für den Fall, dass die zu bearbeitende Oberfläche nicht orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl bzw. der Referenzgeraden ausgerichtet ist, kann die zu bearbeitende Oberfläche bevorzugt durch Verfahren des Werkstücks und/oder durch Verfahren wenigstens eines den Bearbeitungsstrahl führenden optischen Elementes orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl ausgerichtet werden.
Die beiden Justierstrahlen können durch Laserstrahlen gegeben sein, deren Zentralwellenlänge insbesondere in dem für das menschliche Auge sichtbaren Bereich, bevorzugt im Bereich von 380 bis 780 nm liegt. Dann kann das an der zu bearbeitenden Oberfläche gestreute und/oder reflektierte Licht der beiden Justierstrahlen auch mit bloßem Auge erkannt werden, was insbesondere für eine manuelle Fokussierung und/oder Ausrichtung der zu bearbeitenden Oberfläche von Vorteil ist.
Die vorgenannte Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ferner dadurch gelöst, dass

- Mittel zur Bereitstellung und zur Führung zweier Justierstrahlen, die jeweils zumindest abschnittsweise einen länglichen, insbesondere linienförmigen Querschnitt aufweisen, auf eine zu bearbeitende Oberfläche eines Werkstücks vorgesehen sind, wobei die Mittel derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sich im Betrieb die beiden Justierstrahlen in einem Winkel zueinander erstrecken und einander in einem länglichen, insbesondere zumindest im Wesentlichen linienförmigen Schnittbereich, der sich bevorzugt orthogonal zu den Ausbreitungsrichtungen beider Justierstrahlen erstreckt, schneiden, wobei die Mittel bevorzugt zwei Lichtquellen, insbesondere Laserlichtquellen umfassen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat sich als besonders geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erwiesen.
Es sei angemerkt, dass für die Bereitstellung der beiden Justierstrahlen in der Regel zwei Lichtquellen, beispielsweise Laserlichtquellen zum Einsatz kommen, es aber auch nicht ausgeschlossen ist, dass nur eine Lichtquelle verwendet und mittels geeigneter optischer Elemente, insbesondere unter Verwendung wenigstens eines Strahlteilers, beide Justierstrahlen über die eine Lichtquelle bereitgestellt werden.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wenigstens eine Bilderfassungseinrichtung, insbesondere Kamera vorgesehen, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass mittels dieser ein von einer zu bearbeitenden Oberfläche eines bereitgestellten Werkstücks gestreuter und/oder reflektierter Anteil der beiden Justierstrahlen erfasst werden kann.
Darüber hinaus kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die ausgebildet und eingerichtet ist, um auf Basis von mit der Bilderfassungseinrichtung erfassten Bildern Steuersignale für eine Verfahreinrichtung einer Werkstückaufnahme und/oder eine Verfahreinrichtung für wenigstens ein optisches Element zu ermitteln.
Umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuereinrichtung, ist diese besonders bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet und eingerichtet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, bzw. zumindest Teile dieser können in bevorzugter Ausgestaltung an einem Bearbeitungskopf bzw. Laserkopf angeordnet sein, über den der Bearbeitungsstrahl bereitgestellt und insbesondere fokussiert wird, so dass die Vorrichtung und damit im Betrieb die Justierstrahlen einer ggf. erfolgenden Bewegung des Bearbeitungsstrahles folgen und auch bei Bewegung des Bearbeitungsstrahles die Justierstrahlen insbesondere den Bearbeitungsfokus im Raum zuverlässig markieren können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann entsprechend vorgesehen sein, dass die Justierstrahlen, wenn der Bearbeitungsstrahl verfahren wird, korrespondierend verfahren werden, diesem also folgen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein System zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Bearbeitungsstrahl, umfassend

- eine Werkstückaufnahme,
- Mittel zur Bereitstellung eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere Bearbeitu ngslaserstrah ls,
- Fokussiermittel, über welche der Bearbeitungsstrahl unter Erhalt eines Bearbeitungsfokus auf eine zu bearbeitende Oberfläche eines in der Werkstückaufnahme angeordneten Werkstücks fokussierbar ist,
- eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Anordnung bevorzugt derart getroffen ist, dass sich im Betrieb der Bearbeitungsfokus zumindest teilweise innerhalb des Schnittbereiches der beiden Justierstrahlen erstreckt.

In bevorzugter Ausführungsform sind eine Verfahreinrichtung zum Verfahren der Werkstückaufnahme und/oder eine Verfahreinrichtung zum Verfahren wenigstens eines einen Bearbeitungsstrahl führenden optischen Elementes, und eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung mit der Bilderfassungseinrichtung und der Verfahreinrichtung zum Verfahren der Werkstückaufnahme und/oder der Verfahreinrichtung zum Verfahren wenigstens eines einen Bearbeitungsstrahl führenden optischen Elementes verbunden ist.
Auf Basis von mit der Bilderfassungseinrichtung aufgenommen Bildern können dann von der Steuereinrichtung insbesondere Steuersignale für die Verfahreinrichtung zum Verfahren der Werkstückaufnahme und/oder die Verfahreinrichtung zum Verfahren wenigstens eines einen Bearbeitungsstrahl führenden optischen Elementes berechnet und an diese Verfahreinrichtung(en) weitergegeben werden, so das eine automatisierte Anpassung der Relativlage der zu bearbeitenden Oberfläche insbesondere während eines Bearbeitungsvorganges möglich ist, und die Bearbeitung bevorzugt zu allen Zeiten unter idealen Bedingungen, insbesondere im Bearbeitungsfokus und/der unter senkrechtem Bearbeitungsstrahleinfall erfolgen kann.
Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Lage einer zu bearbeitenden Oberfläche eines Werkstücks relativ zu wenigstens einem einen Bearbeitungsstrahl führenden optischen Element.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

1 in rein schematischer Schnittdarstellung ein erfindungsgemä-ßes System zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Laserstrahl, wobei der Fokus des Bearbeitungsstrahls an der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche liegt,
2 in rein schematischer Darstellung die sich für 1 ergebende Justierstrahl- und Fokuskonfiguration, in der Aufsicht auf die Werkstückoberfläche betrachtet,
3 in rein schematischer Schnittdarstellung das System aus 1, wobei die zu bearbeitende Werkstückoberfläche oberhalb des Fokus des Bearbeitungsstrahls liegt,
4 in rein schematischer Darstellung die sich für 3 ergebende Justierstrahl- und Fokuskonfiguration, in der Aufsicht auf die Werkstückoberfläche betrachtet,
5 in rein schematischer Schnittdarstellung das System aus 1, wobei die zu bearbeitende Werkstückoberfläche unterhalb des Fokus des Bearbeitungsstrahls liegt,
6 in rein schematischer Darstellung die sich für 5 ergebende Justierstrahl- und Fokuskonfiguration, in der Aufsicht auf die Werkstückoberfläche betrachtet,
7 in rein schematischer Schnittdarstellung das System aus 1, wobei der Fokus des Bearbeitungsstrahls an der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche liegt, die zu bearbeitende Oberfläche jedoch nicht orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl ausgerichtet ist, und
8 in rein schematischer Darstellung die sich für 7 ergebende Justierstrahl- und Fokuskonfiguration, in der Aufsicht auf die Werkstückoberfläche betrachtet.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Bearbeitungsstrahl in stark vereinfachter, rein schematischer Schnittdarstellung. Das System umfasst eine Werkstückaufnahme 1, in welcher ein Werkstück 2 mit einer zu bearbeitenden, in der Figur nach oben weisenden Oberfläche 3 angeordnet ist. Die Bearbeitung der Oberfläche 3 erfolgt vorliegend mittels eines Bearbeitungsstrahls 4, der durch einen Laserstrahl gegeben ist, der auf die Oberfläche 3 gerichtet und auf diese fokussiert wird.
Der Bearbeitungsstrahl 4 wird über eine vorliegen in Form eines Laserkopfes 5 gegeben Laserstrahleinrichtung des Systems bereitgestellt, die eine in der Figur nicht erkennbare Laserquelle und ebenfalls nicht erkennbare Fokussiermittel zur Fokussierung sowie Scanmittel zum Ablenken des Bearbeitungsstrahls 4 umfasst. Die Fokussierung wird vorliegend mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Linse erzielt, welche sich durch eine Brennweite auszeichnet, die in der 1 durch einen mit der Bezugsziffer 6 versehenen Pfeil rein schematisch angedeutet ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem Laserkopf 5 des Systems eine Verfahreinrichtung 7 zugeordnet, mittels derer der Laserkopf 5 in Ausbreitungsrichtung des Laserstrahles 4 auf die Werkstückaufnahme 1 zu bzw. von dieser weg bewegt werden kann. Diese Richtung ist in den Figuren als z-Richtung markiert. Durch eine Veränderung der Position des Laserkopfes 5 kann die Position des durch den Fokussierten Laserstrahl 4 definierten Bearbeitungsfokus 8 in z-Richtung variiert werden.
Eine weitere Verfahreinrichtung 9 ist der Werkstückaufnahme 1 zugeordnet. Über diese kann die Position der Werkstückaufnahme 1 und somit eines davon aufgenommen Werkstückes 2 in drei Raumrichtungen, also in x-, y- und z-Richtung, verändert werden.
Die dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems umfasst weiterhin eine erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines zu bearbeitenden Werkstücks 2 relativ zu einem Bearbeitungsstrahl 4. Die Vorrichtung weist Mittel zur Bereitstellung zweier Justierstrahlen 10 auf, die jeweils einen länglichen, vorliegend im Wesentlichen linienförmigen Querschnitt aufweisen. Diese Mittel umfassen zwei Lichtquellen sowie zugehörige optische Elemente zur Formung und zur Führung der beiden Justierstrahlen auf die zu bearbeitenden Oberfläche 3 eines in der Werkstückaufnahme 1 angeordneten Werkstücks 2. Die beiden Lichtquellen und zugehörigen optischen Elemente sind in den Figuren jeweils nur rein schematisch durch ein mit der Bezugsziffer 11 versehenes Blockelement dargestellt. Wie man der Figur entnehmen kann, ist die Vorrichtung an dem Laserkopf 5 gehalten, so dass diese, wenn der Laserkopf 5 verfahren wird, mitbewegt wird.
Was die Vorrichtung angeht, ist die Anordnung ferner derart getroffen, dass die beiden Justierstrahlen 10 so auf die zu bearbeitende Oberfläche 3 des Werkstücks 2 gerichtet werden, dass sie einen Winkel miteinander und mit dem Bearbeitungsstrahl 4 bzw. mit einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden einschließen, und einander in einem länglichen, im Wesentlichen linienförmigen Schnittbereich schneiden. Der Schnittbereich erstreckt sich orthogonal sowohl zu den Ausbreitungsrichtungen beider Justierstrahlen 10 als auch zu der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls 4. Wie man den schematischen Schnittdarstellungen in den Figuren entnehmen kann, breiten sich die beiden Justierstrahlen dabei 10 in einer V-förmigen Konfiguration zu beiden Seiten des sich zentral zwischen diesen ausbreitenden Bearbeitungsstrahls 4 aus. Die Anordnung ist weiterhin derart getroffen, dass der Bearbeitungsfokus 8 in etwa mittig innerhalb des linienförmigen Schnittbereiches der beiden Justierstrahlen 10 liegt (vgl. 2, welche in rein schematischer Darstellung die zu 1 korrespondierende Justierstrahl- und Fokuskonfiguration, in der Aufsicht auf die Werkstückoberfläche 2 betrachtet zeigt). Der Schnittbereich der beiden Justierstrahlen 10 markiert entsprechend einerseits die Lage des Bearbeitungsfokus 8 im Raum, insbesondere in z-Richtung, und andererseits eine orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl 4 orientierte Linie.
Bei den beiden Justierstrahlen 10 handelt es sich vorliegend um Laserstrahlen mit einer Zentralwellenlänge im sichtbaren Bereich, konkret bei etwa 650 nm. Laserlicht anderer Wellenlängen ist selbstverständlich gleichermaßen geeignet, wobei, sofern auch mit dem menschlichen Auge erkennbar sein soll, ob sich eine zu bearbeitende Oberfläche 3 im Fokus befindet und/oder orthogonal zum Bearbeitungsstrahl 4 ausgerichtet ist, sichtbare Wellenlängen zu wählen sind.
Unter Verwendung der beiden Justierstrahlen 10 wird es auf besonders einfache Weise möglich zu erkennen, ob sich das zu bearbeitende Werkstück 2 bzw. dessen zu bearbeitende Oberfläche 3 vor und/oder während der Bearbeitung mit dem Bearbeitungsstrahl 4 in einer gewünschten bzw. erforderlichen Lage befindet und es kann auf einfache Weise nach Bedarf - ggf. automatisiert - nachjustiert werden.
Zur Lagebestimmung wird der von der zu bearbeitenden Oberfläche 3 gestreute und/oder reflektierte Anteil der beiden Justierstrahlen 10 mittels einer bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Form einer an dem Laserkopf 5 gehaltenen Kamera 12 gegebenen Bilderfassungseinrichtung aufgenommen und auf Basis der erfassten Bilder wird ermittelt, ob die zu bearbeitende Oberfläche 3 im Bearbeitungsfokus 8 liegt und ob die zu bearbeitende Oberfläche 3 orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl 4 bzw. zu einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden orientiert ist.
Dabei gilt für den Fall, dass die zu bearbeitende Oberfläche 3 sowohl orthogonal zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls 4 orientiert ist als auch im Bearbeitungsfokus 8 liegt, dass auf der Oberfläche 3 nur genau eine Justierlinie zu erkennen ist. Dies ergibt sich für die in 1 dargestellten Lage der Werkstückoberfläche 3 und ist in 2, die eine Aufsicht auf die Oberfläche 3 zeigt - rein schematisch - dargestellt.
Befindet sich die zu bearbeitende Oberfläche 3 des Werkstücks 2 hingegen an einer z-Position oberhalb des Bearbeitungsfokus 8 (vgl. 3) oder auch unterhalb des Bearbeitungsfokus 8 (vgl. 5), ergibt sich ein anderes Justierlinienmuster auf der Werkstückoberfläche 3, konkret sieht man zwei Linien, die sich zu beiden Seiten des fokussierten Bearbeitungsstrahls 4 erstrecken, wie es in den 4 und 6, welche die zu den 3 und 5 korrespondierende Situation zeigen, erneut rein schematisch angedeutet ist.
Man sieht, dass auf einen Blick - auch bei der Betrachtung mit dem bloßen Auge durch einen Benutzer - erkannt werden kann, ob die zu bearbeitende Oberfläche 3 im Bearbeitungsfokus 8 liegt oder nicht.
Gleichzeitig kann unter Verwendung der beiden Justierstrahlen 10 mit linienförmigem Querschnitt auch auf sehr einfache Weise erkannt werden, ob sich die zu bearbeitende Oberfläche 3 eines Werkstücks 2 orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl 4 erstreckt, wie es für zahlreiche Anwendungen vorteilhaft bzw. notwendig ist. Ist diese Bedingung erfüllt, wie es für die 1, 3 und 5 der Fall ist, umfasst das resultierende Justierlien-Muster auf der Oberfläche eine oder zwei parallele Justierlinien, wie in den 2, 4 und 6 dargestellt. Für den Fall, dass die zu bearbeitende Oberfläche 3 in Bezug auf den Bearbeitungsstrahl 4 und somit die beiden Justierstrahlen 10 und deren Schnittbereich geneigt ist, ergibt sich hingegen ein Justierlinienmuster auf der Oberfläche 3, bei dem sich die beiden Justierlinien nicht parallel zueinander erstrecken, sondern einen Winkel einschließen und sich schneiden, wie es rein schematisch in der 8 dargestellt ist.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird für den Fall, dass die Beobachtung des von der Oberfläche 3 gestreuten und/oder reflektierten Anteils des Justierstrahlen ergibt, dass zu bearbeitende die Oberfläche 3 nicht im Bearbeitungsfokus 8 liegt und/oder eine unerwünschte Neigung aufweist, automatisiert nachjustiert. Für die automatisierte Nachjustierung umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems eine Steuereinrichtung 13, die einerseits mit der Kamera 12 und andererseits mit der Verfahreinrichtung 7 für den Laserkopf 5 und mit der Verfahreinrichtung 9 für die Werkstückaufnahme 1 verbunden und ausgebildet und eingerichtet ist, um auf Basis von mit der Kamera 12 erfassten Bilder Steuersignale für die Verfahreinrichtung 7 für den Laserkopf 5 und die Verfahreinrichtung 9 für die Werkstückaufnahme 1 zu berechnen und die Steuersignale an die Verfahreinrichtungen 7, 9 weiterzugeben, welche dann die Fokussiermittel und/oder Werkstückaufnahme 1 entsprechend motorisiert verfahren.
Es sei angemerkt, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für ein hohes Maß an Flexibilität sowohl ein verfahrbarer Laserkopf 5 als auch eine verfahrbare Werkstückaufnahme 1 vorgesehen sind, es für die Veränderung der Relativlage aber natürlich ausreicht, wenn nur die Lage entweder des Laserkopfes 5 oder des Werkstücks 2 veränderbar ist.
Weiterhin versteht sich, dass, sofern es ausreichend ist, dass ein Benutzer - ggf. nur jeweils vor einem Bearbeitungsvorgang - mit bloßem Auge die Relativlage des Werkstückoberfläche 3 kontrolliert und diese bei Bedarf händisch anpasst, auf die Kamera 12, die Verfahreinrichtungen 7, 9 und die Steuereinrichtung 13 verzichtet werden kann.
Unter Verwendung des erfindungsgemäßen System und Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf einfache Weise zu allen Zeiten sichergestellt, dass optimale Bedingungen für den Laserbearbeitungsprozess vorliegen. Insbesondere können besonders gleichmäßige und somit qualitativ hochwertige Ergebnisse erzielt werden. Auch wenn bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Werkstück 2 mit einer ebenen zu bearbeitenden Oberfläche 3 bereitgestellt wurde, sei betont, dass sich die erfindungsgemäße Verwendung zweier Justierstrahlen mit länglichem Querschnitt auf hervorragend eignet, um die Relativlage der Oberflächen von Werkstücken mit komplexer Geometrie zu überprüfen.
Bezugszeichenliste

1: Werkstückaufnahme
2: Werkstück
3: Oberfläche
4: Bearbeitungsstrahl
5: Laserkopf
6: Brennweite
7: Verfahreinrichtung
8: Bearbeitungsfokus
9: Verfahreinrichtung
10: Justierstrahl
11: Blockelement
12: Kamera
13: Steuereinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2003/0183744 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks (2) mit einem Bearbeitungsstrahl (4), bei dem - vor und/oder während der Bearbeitung des Werkstücks (2) mit einem fokussierten, einen Bearbeitungsfokus (8) definierenden Bearbeitungsstrahl (4) zur Bestimmung der Lage der zu bearbeitenden Oberfläche (3) relativ zu wenigstens einem den Bearbeitungsstrahl (4) führenden optischen Element wenigstens ein Justierstrahl (10), der zumindest abschnittsweise einen länglichen Querschnitt aufweist, derart auf die zu bearbeitende Oberfläche (3) des Werkstücks (2) gerichtet wird, dass er mit dem Bearbeitungsstrahl (4) oder mit einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden einen Winkel einschließt, - ein von der zu bearbeitenden Oberfläche (3) gestreuter und/oder reflektierter Anteil des wenigstens einen Justierstrahls (10) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass - zwei Justierstrahlen (10), die jeweils zumindest abschnittsweise einen länglichen, insbesondere linienförmigen Querschnitt aufweisen, derart auf die zu bearbeitende Oberfläche (3) des Werkstücks (2) gerichtet werden, dass sie einen Winkel mit dem Bearbeitungsstrahl (4) bzw. mit einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden einschließen, und einander in einem länglichen, insbesondere zumindest im Wesentlichen linienförmigen Schnittbereich schneiden, wobei sich der Bearbeitungsfokus (8) bevorzugt zumindest teilweise innerhalb des Schnittbereiches erstreckt, - ein von der zu bearbeitenden Oberfläche (3) gestreuter und/oder reflektierter Anteil beider Justierstrahlen (10) erfasst wird, und - auf Basis des erfassten Anteils beider Justierstrahlen (10) überprüft wird, ob die zu bearbeitende Oberfläche (3) eine gewünschte Lage relativ zu wenigstens einem den Bearbeitungsstrahl (4) führenden optischen Element aufweist, und die Relativlage der zu bearbeitenden Oberfläche (3) nach Bedarf angepasst wird, bevorzugt durch Verfahren des Werkstücks (2) und/oder durch Verfahren wenigstens eines den Bearbeitungsstrahl (4) führenden optischen Elementes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Justierstrahlen (10) derart auf die zu bearbeitende Oberfläche (3) gerichtet werden, dass sie sich in einer V-förmigen Konfiguration zu beiden Seiten des Bearbeitungsstrahls (4) bzw. zu einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden erstrecken und/oder sich im Bereich des Bearbeitungsfokus (8) schneiden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Justierstrahlen (10) derart orientiert sind, dass der längliche, insbesondere zumindest im Wesentlichen linienförmige Schnittbereich orthogonal zu der Ausbreitungsrichtung beider Justierstrahlen (10) orientiert ist, und/oder die beiden Justierstrahlen (10) derart orientiert sind, dass der längliche, insbesondere zumindest im Wesentlichen linienförmige Schnittbereich orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl (4) bzw. zu einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden orientiert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von der zu bearbeitenden Oberfläche (3) reflektierte und/oder gestreute Anteil der beiden Justierstrahlen (10) von einem Benutzer mit bloßem Auge und/oder mittels wenigstens einer Bilderfassungseinrichtung, insbesondere Kamera (12) erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem erfassten, von der zu bearbeitenden Oberfläche (3) gestreuter und/oder reflektierter Anteil der beiden Justierstrahlen (10) darauf geschlossen wird, ob die zu bearbeitende Oberfläche (3) im Bearbeitungsfokus (8) oder einem vorgegebenen Abstand zu diesem liegt oder nicht, wobei insbesondere für den Fall, dass der gestreuter und/oder reflektierter Anteil der beiden Justierstrahlen (10) durch ein zwei Linien umfassendes Muster gegeben ist, darauf geschlossen wird, dass die zu bearbeitende Oberfläche nicht im Bearbeitungsfokus (8) oder einem vorgegebenen Abstand zu diesem liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem erfassten, von der zu bearbeitenden Oberfläche (3) reflektierten und/oder gestreuten Anteil der beiden Justierstrahlen (10) darauf geschlossen wird, ob die zu bearbeitende Oberfläche (3) orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl (4) bzw. zu einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden orientiert ist oder nicht, wobei insbesondere für den Fall, dass der gestreuter und/oder reflektierter Anteil der beiden Justierstrahlen (10) durch ein zwei nicht parallel zueinander verlaufende Linien umfassendes Muster gegeben ist, darauf geschlossen wird, dass die zu bearbeitende Oberfläche (3) nicht orthogonal zu dem Bearbeitungsstrahl (4) bzw. zu einer diesen repräsentierenden Referenzgeraden orientiert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Justierstrahlen (10) durch Laserstrahlen gegeben sind, deren Zentralwellenlänge insbesondere in dem für das menschliche Auge sichtbaren Bereich, bevorzugt im Bereich von 380 bis 780 nm liegt.
Vorrichtung zur Bestimmung der Lage einer zu bearbeitenden Oberfläche (3) eines Werkstücks (2) relativ zu wenigstens einem einen Bearbeitungsstrahl (4) führenden optischen Element, umfassend - Mittel zur Bereitstellung wenigstens eines Justierstrahls (10), der zumindest abschnittsweise einen länglichen, insbesondere linienförmigen Querschnitt aufweist, und zur Führung des wenigstens einen Justierstrahls (10) auf eine zu bearbeitende Oberfläche (3) eines Werkstücks (2), wobei die Mittel wenigstens eine Lichtquelle, insbesondere Laserlichtquelle umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass - Mittel zur Bereitstellung und zur Führung zweier Justierstrahlen (10), die jeweils zumindest abschnittsweise einen länglichen, insbesondere linienförmigen Querschnitt aufweisen, auf eine zu bearbeitende Oberfläche (3) eines Werkstücks (2)vorgesehen sind, wobei die Mittel derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sich im Betrieb die beiden Justierstrahlen (10) in einem Winkel zueinander erstrecken und einander in einem länglichen, insbesondere zumindest im Wesentlichen linienförmigen Schnittbereich, der sich bevorzugt orthogonal zu den Ausbreitungsrichtungen beider Justierstrahlen (10) erstreckt, schneiden, wobei die Mittel bevorzugt zwei Lichtquellen, insbesondere Laserlichtquellen umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Bilderfassungseinrichtung, insbesondere Kamera (12) vorgesehen ist, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass mittels dieser ein von einer zu bearbeitenden Oberfläche (3) eines bereitgestellten Werkstücks (2) gestreuter und/oder reflektierter Anteil der beiden Justierstrahlen (10) erfasst werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (13) vorgesehen ist, die ausgebildet und eingerichtet ist, um auf Basis von mit der Bilderfassungseinrichtung (12) erfassten Bildern Steuersignale für eine Verfahreinrichtung (9) einer Werkstückaufnahme (1) und/oder eine Verfahreinrichtung (7) für wenigstens ein optisches Element zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet und eingerichtet ist.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 zur Bestimmung der Lage einer zu bearbeitenden Oberfläche (3) eines Werkstücks (2) relativ zu wenigstens einem einen Bearbeitungsstrahl (4) führenden optischen Element.
System zur Bearbeitung eines Werkstücks (2) mit einem Bearbeitungsstrahl (4), umfassend - eine Werkstückaufnahme (1), - Mittel zur Bereitstellung eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere Bearbeitungslaserstrahls (4), - Fokussiermittel, über welche der Bearbeitungsstrahl (4) unter Erhalt eines Bearbeitungsfokus (8) auf eine zu bearbeitende Oberfläche (3) eines in der Werkstückaufnahme (1) angeordneten Werkstücks (2) fokussierbar ist, - eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Anordnung bevorzugt derart getroffen ist, dass sich im Betrieb der Bearbeitungsfokus (8) zumindest teilweise innerhalb des Schnittbereiches der beiden Justierstrahlen (10) erstreckt.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verfahreinrichtung (9) zum Verfahren der Werkstückaufnahme (1) und/oder eine Verfahreinrichtung (7) zum Verfahren wenigstens eines einen Bearbeitungsstrahl (4) führenden optischen Elementes, und eine Vorrichtung nach Anspruch 11 vorgesehen sind, wobei die Steuereinrichtung (13) mit der Bilderfassungseinrichtung (12) und der Verfahreinrichtung (9) zum Verfahren der Werkstückaufnahme (1) und/oder der Verfahreinrichtung (7) zum Verfahren wenigstens eines einen Bearbeitungsstrahl (4) führenden optischen Elementes verbunden ist.