CN118613344B 用于计算用于控制激光切割机的轮廓偏差的方法、计算单元、激光切割机以及计算机程序产品 （百超激光有限公司）

2024.07.16PCT/EP2023/0548012023.02.27WO2023/180014EN2023.09.28DE102007008699A1,2用于计算用于控制激光切割机的轮廓偏差一方面，本发明涉及对用于使用控制指令(sa)控制激光切割机(L)的轮廓偏差(ka)的计位移矢量(vv)根据由摄像装置(K)捕获的图像与虚拟重构图像(v)之间的图像比较来确定。基于应用于工件(W)的参考纹理(RT)和控制值(sw)来21.一种用于计算用于控制激光切割机(L)的轮廓偏差(ka)的方法，所述轮廓偏差能够在使用所述激光切割机(L)的加工激光束切割工件(W)时出现，所述方法具有以下方法步a)读取切割计划(sp)，所述切割计划(sp)为所述激光切割机(L)的激光切割头(SK)指b)定义参考纹理(RT)或从所述切割计划(sp)读取参考纹理(Rc)执行所述激光切割头(SK)的应用运行以在所述工件(W)上至少在沿所述目标路径的d)执行所述激光切割头(SK)的图像捕获运行以在沿所述目标路径的至少一个选定位部分借助于布置在所述激光切割头(SK)上的光学捕e)基于从所述目标路径计算的控制值(sw)并且基于所定义的参考纹理(RT)来重构至f)使用图像处理装置(BV)将所捕获的至少一个图像(b)和所重构的虚拟重构图像(v)3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述应用运5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤f)中的其中，所述载体对象固定地布置在用于所述工件(W)的所述激光切割机(L)的载体区域上，8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述光学捕获装置包括至少一个摄像装置(K)，所述至少一个摄像装置被布置在所述激光切割头(SK)中或所述激光切割头(9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，从所捕获的至少一个图像(b)中提取实际路3读取接口(ES)，用于读取切割计划(sp)，所述切割计划(sp)为所述激光切割参考纹理定义模块(RDM)，用于定义参考纹理(RT)或用于从所述切割计划(sp)应用运行在所述工件(W)上至少在沿所述目标路径的选头(SK)的图像捕获运行，以在沿所述目标路径的至少一个选定位置处捕获至少一个图像重构器(R)，被设计成基于从所述目标路径计算的控制值(sw)并且基于所定义图像处理装置(BV)，被设计成将所捕获的至少一个图像(b)与所重构的虚行时，使所述计算机执行根据权利要求1至11中任一项所述的用于确定用于控制激光切割4[0003]实际切割轮廓与目标切割轮廓之间的偏差的其他原因是龙门架系统或加工头所制(特别是在小半径和拐角的区域中)通常受到全面限制(bl[0008]DE102018217940A1提出了一种利用摄像装置和反射图案来提高轮廓精度的5[0014]c)激光切割头的应用运行以在工件上至少在沿目标路径的选定位置处应用参考[0015]d)执行激光切割头的图像捕获运行以在沿目标路径的至少一个选定位置处捕获[0016]e)基于从目标路径计算的控制值并且基于所定义的参考纹理来重构至少一个虚[0017]f)使用图像处理装置将所捕获的至少一个图像和所重构的虚拟重构图像进行比动部件的质量惯性和/或弹性引起的特定轮廓偏差具体地减小目标路径上选定位置处的动[0020]在某些位置的动态的减小是减小轮廓偏差的措施。替选[0021]这里描述的解决方案具有许多优点。参考纹理被用作简单但精确可定义的签6[0032]每个驱动轴的编码器值可以由驱动系统的测量系统(优选地具有三个驱动轴)提7[0046]控制指令包含校正指令以补偿由于移动部件的质量惯性或弹性而引起的确定的件头部可移动地安装在桥上。通过在TCP处用摄像装置进行测量，可以精确地确定轮廓偏[0060]本发明的主要目的是检测路径偏差，以及特别是不能从编码器值推断的轮廓误8还可以利用打印机(例如借助于布置在切割头外部但永久连接的喷墨打印机)将参考纹理9[0073]参考纹理优选地直接应用或覆盖在激光切割头要穿越的目标路径上或沿目标路径(例如平行于目标路径)应用或覆盖。参考纹理必须到金属片上的图案和/或沿目标路径(当缓慢横跨时确定)的自然纹理/表面微[0079]用于激光切割机的校准控制的轮廓偏差的计算基本上可以在位于工作台上的工工过程中的局部不规则。[0081]计算和应用或执行控制指令。这些控制指令有利地包含用于补偿已经输出的轮用于补偿由驱动系统的所有涉及的移动部件的质量惯性和/或弹性引起的[0084]在本发明的另一优选实施方式中，参考纹理以降低的动[0087]减小的动态值(速度值和/或加速度值和/或跃度值)被选择成使得它低于用于生[0090]在本发明的另一优选实施方式中，在应用运行期间以生对象固定地布置在用于工件的激光切割机的载体区域上并在那里进行[0094]在本发明的另一有利实施方式中，参考纹理是通过投影述至少一个摄像装置布置在加工头中或加工头上(优选同轴地布置在加工头中或加工头[0096]在本发明的另一有利实施方式中，可以从至少一个捕获[0102]参考纹理定义模块，该参考纹理定义模块用于定义参考纹理或用于从切割计划对目标路径动态地和/或特定地计算参考纹理(例如在大切口宽度的情况下选择较大的参应用的参考纹理的至少一部分借助于布置在激光切割头上的光学捕该计算机执行用于确定用于控制激光切割机的路径[0115]图3示出了用于基于已经确定的轮廓偏差来计算用于控制该驱动系统的控制指令[0116]图4示出了用于计算轮廓偏差的计算单元的框图，该轮廓偏差用于借助于具有校件的移动质量的惯性和/或弹性引起的计算的路径偏差或[0140]甚至在进行生产切割过程之前(即在根据切割计划在工件中切割轮廓之前)可以[0141]为了确定(如由切割头所穿越的)实际路径与(根据来自切割计划的规格)的目标生产加工期间应用这些指令，由此减少了路径偏差以及/或者在路径偏差保持不变的情况[0156]4.虚拟重构图像(图像A')与记录的实际使用计算的控制指令并因此补偿由质量惯性和/或弹性引起的轮廓误差，来执行生产运行[0162]图2示出了与该方法相关的数据集和中间结果的示意性表示。切割计划sp由实体轴和Z轴)上移动切割头SK的至少一个部件。可以输出用于在X轴方向上驱动第一马达的第[0163]图3示出了根据本发明的有利实施方式由计算单元RE处理的数据集。读取切割计还包括参考纹理定义模块RDM。参考纹理定义模块RDM被配置成定义参考纹理RT(特别是经由人机接口/HMI上的输入)或(例如从外部数据库)[0168]图5是用于确定轮廓偏差ka的方法的流程图，该方法用于以补偿轮廓偏差的方式标路径将参考纹理RT应用于工件W上，并且特别是将参考纹理RT雕刻到工件W上。在步骤d步骤f中，图像处理装置BV用于确定在相同匹配位置处虚拟重构图像v与捕获图像b之间的光源4可以通过适当的光学元件(例如光学透镜7)将加工激光束聚焦[0178]参考纹理和控制值的分配是唯一的。现在可以针对每个时间点t根据切割计划中的计算)可以在图10a和图10b中看到。[0179]图10a示出了两个图像的匹配或图像比较，其形式是使用相应的图像中点23、24(参见图9)将真实图像叠加在虚拟重构图像上。图10b以放大视图示出了来自图10a的匹配且图像中点标记为十字。图11b示出了作为具有目标路径21和图像中点的图像A'的虚拟重出来自虚拟重构图像(图像A')和由摄像装置该位移矢量是具有校正指令ki的校准控制指令sa上的切割头SK以及加工激光束17和工具[0189]可选地，可以在工作空间中的可预定义的特定位置处以及/或者针对所有或选定的工件和/或待切割的部件执行上述方法的步骤c至步骤g，以便反映并考虑轮廓偏差确定的位置相关性。如果目标路径和参考纹理RT在激光工作空间中偏离中心的位置(例如在工