[发明专利]用于利用激光束加工工件的设备

说明书

本发明涉及一种用于利用激光束(10a)加工工件(101)的设备(100，200，300，700)及方法(400)。所述设备(100，200，300，700)包括加工单元(103)，该加工单元被配置为将加压的流体射流(104)提供到工件(101)上，并将激光束(102)通过至少一个光学元件(105)朝向工件(101)耦合到所述流体射流(104)中。此外，所述设备还包括感测单元(107)，该感测单元被布置为接收远离工件(101)传播通过所述流体射流(104)和通过至少一个光学元件的激光感应的电磁辐射(106)并被配置为将接收到的电磁辐射(106)转换成信号(108)。所述设备(100，200，300，700)还包括信号处理单元(109)，该信号处理单元被配置为基于所述信号(108)确定加工所述工件(101)的状态。

技术领域

本发明涉及一种用于利用激光束加工工件的设备及相应的加工方法。特别地，所述设备和方法用于利用耦合到流体射流中的激光束加工工件。本发明具体地涉及基于过程发射(process emission)来控制所述设备和方法的加工过程。

背景技术

传统的用于利用激光束加工工件的设备是已知的。同样，传统的用于利用耦合到流体射流中的激光束加工工件的设备(其中，流体射流撞击到工件上)也大体上是已知的。

在传统设备的激光束加工过程中通常遇到的问题是，由于该设备与工件缺乏机械交互，因此难以确定加工工件的过程的特征状态。该困难经常导致加工过程的时间显著增加。例如，当使用传统设备利用激光束切割工件时，准确地确定激光束是否已经穿透工件材料以及激光束何时穿透工件材料是有问题的。因此，不能以时间优化的方式完成切割过程。此外，具有准确地确定加工工件的其它状态(例如指示加工过程的不稳定性的状态)的可能性，也将是有益的。

由于激光束可能以不受控制的方式从工件飞溅回来，因此通过对工件进行目视检查来确定过程状态是困难的或者甚至是危险的。此外，如果传统设备使用在流体射流中被引导的激光束，则由于潮湿的工件环境而又产生了额外的困难。例如，由于流体射流可能以不受控制的方式从工件飞溅回来，因此流体可能积聚在工件的表面区域上，从而使得确定加工过程的状态甚至更加困难。

传统的解决方案主要基于借助照相机(例如设置在设备和/或工件旁边)进行目视检查。然而，由于上述环境困难，特别是在潮湿环境中，常规的目视检查不是很精确。此外，检查设备(例如照相机)被溅出的流体损坏的风险很高。此外，根据该传统解决方案的设备相对较大，并且不方便地分布到多个单独的部件中。

鉴于这些问题和缺点，本发明旨在改进传统设备和解决方案。因此，本发明的目的是提供一种利用耦合到流体射流中的激光束加工工件的设备和方法，所述设备和方法允许减少加工过程的时间。特别地，本发明应该允许更精确地确定加工过程的状态。确定加工工件的状态的准确度越高，就可以越好地对加工过程进行时间优化。特别地，本发明期望可靠地确定激光束是否已经穿透工件材料。因此，本发明的目标特别是一种紧凑的设备和解决方案，该设备和解决方案不受流体射流引起的潮湿环境的干扰。因此，会避免对设备和装置的损坏。

发明内容

本发明的目的是通过所附独立权利要求中提供的解决方案来实现的。在从属权利要求中定义了本发明的有利实现方式。

特别地，本发明提出了基于过程发射，即基于由利用激光束加工工件而产生的激光感应的电磁辐射来检测加工工件的状态。

本发明的第一方面提供了一种用于利用激光束加工工件的设备，所述设备包括：加工单元，所述加工单元被配置为将加压的流体射流提供到工件上，并将所述激光束通过至少一个光学元件朝向所述工件耦合到所述流体射流中；感测单元，所述感测单元被布置为接收远离所述工件传播通过所述流体射流以及通过所述至少一个光学元件的激光感应的电磁辐射并被配置为将接收到的所述电磁辐射转换成信号；以及信号处理单元，所述信号处理单元被配置为基于所述信号确定加工所述工件的状态。