[发明专利]用于求出板材的激光可加工性的方法、用于板材的激光加工的方法以及用于执行所述方法的装置和计算机程序产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于求出板材的激光可加工性的方法，其中，在一种情况中确定板材表面的反射特性。本发明还涉及一种用于板材的激光加工的方法。本发明最后涉及一种用于求出板材的激光可加工性的分析装置以及一种用于板材的激光加工的装置。

背景技术

由JP04339239A已知一种用于在确定板材表面的反射特性的条件下求出板材的激光可加工性的方法以及分析装置。该文献此外公开一种用于板材的激光加工的方法和装置。在一个设置用于板材加工的激光机中，激光束指向一个待加工的板材并且检测接下来在板材上表面上反射的光。由反射光的强度推导出板材的特性以及由此推导出板材的激光可加工性。

由文献US2005/0061779A1公开了一种用于求出板材的激光可加工性的方法和分析装置以及一种用于板材的激光加工的方法和装置，在这种情况下不考虑待加工的板材表面的反射特性。在激光束的加工部位上形成的等离子体通过光谱分析在其化学组成上被检查。由等离子体云的化学组成获得关于激光束在工件上的进入深度的知识。根据激光束的进入深度来控制工件加工。

发明内容

本发明的任务是，在求出板材的激光可加工性方面优化现有技术并且提供一种用于板材的激光加工的相应优化的方法和相应优化的装置。

该任务按照本发明通过根据独立权利要求1、10和12的方法以及通过根据独立权利要求14、16和17的装置和通过根据权利要求19的计算机程序产品来解决。

一方面本发明不满足于，仅确定待加工板材的表面的反射特性或仅确定待加工板材的材料的化学组成。而是使这两种措施相互结合。

另一方面在保持不考虑待加工板材的表面的反射特性的情况中，在时间上在一个紧跟在开始形成等离子体的时间点后的时间点对所产生的等离子体进行光谱分析。

在这两种情况下都允许获得关于所涉及的板材的激光可加工性的特别可靠的知识，这些知识又能够为加工过程的控制提供特别合适的基础。加工过程可以例如与待加工板材的交变表面特性和/或变化的材料类型协调，但是也可以与依赖于批次或制造商的材料差别相协调。尤其是在激光切割时的切口质量以显著的程度受到所加工的板材的材料组成和表面特性（锈层、氧化皮层、漆层等）影响，但是也仅受材料组成本身的影响。对于激光切割本发明相应地保证了最佳的切割结果。

按照本发明的光谱分析允许以传统的光谱仪、例如借助光栅光谱仪执行。变换地可想到由合适的过滤器和测量接收器组成的结构。

在光谱分析时，来源于所产生的等离子体的电磁辐射被分解为它们的光谱成分并且被分析。在所接收的光谱中根据材料组成出现不同的光谱线。由这些光谱线能够推导出所加工的材料的化学组成和此外也能够推导出所加工材料的种类。在运行实践中必须特别频繁地被加工的材料是结构钢、不锈钢和铝合金。

如果所产生的等离子体在一个紧跟在开始形成等离子体的时间点后的时间点受到光谱分析，那么能够获得关于所涉及的板材的化学组成的特别可靠的信息。在这里重要的是光谱仪的图像拍摄和等离子体形成的开始的时间协调。等离子体形成的开始非常近似地与通过产生等离子体的激光束对板材进行加载的开始重合。必须保证的是，等离子体在一个其位于有表达能力的状态中的时间点被光谱仪检测。为此目的可以例如求出激光束离开激光束源时的时间点。然后在时间上延迟地对所产生的等离子体进行光谱仪图像拍摄。光谱仪图像拍摄的时间延迟可以通过实验确定大小。在一种有表达能力的状态中，所产生的等离子体可以大约出现在所产生的等离子体云开始萎缩的时间点。

CO₂激光器作为激光束源特别适合于按照本发明的方法，因为它由于其波长能够特别简单地产生等离子体。但是所述方法也允许通过其它激光器结构形式、尤其是通过固体激光器实现，它们最近也越来越多地被用于切割用途（例如圆盘形激光器、纤维激光器、棒式激光器、盘形激光器）。在所有情况中激光束源必须这样地被运行，使得保证形成有表达能力的等离子体。

按照独立权利要求1、10和12的方法以及按照独立权利要求14、16和17的装置的特殊实施方式由从属权利要求2至9、11、13、15和18得到。