[发明专利]用于设置激光束的焦点位置的装置和方法及激光加工系统

权利要求书

1.一种用于设置激光加工系统(100)中的激光束(10)的预定焦点位置Z的装置(200)，所述装置包括：

设置单元(150)，其用于设置焦点位置z；

计算单元，其被配置为能够基于第一参数、第二参数和第三参数来计算焦点位置z的时间相关值z_t；以及

控制单元，其被配置为能够基于焦点位置z的时间相关值z_t，借助于所述设置单元(150)来设置所述激光束(10)的所述预定焦点位置Z，

其中，所述第一参数指示与激光功率相关的焦点偏移A，

其中，所述第二参数指示由于温度引起的激光束光学器件中的至少一个光学元件的折光力变化而导致焦点位置变化了1/e的时间常数τ，以及

其中，所述第三参数指示在时间点t的当前的激光功率P。

2.根据权利要求1所述的装置(200)，其中，所述计算单元还被配置为能够基于指示所述激光束光学器件的放大倍率m的另外的参数来计算焦点位置z的时间相关值z_t。

3.根据权利要求2所述的装置(200)，其中，所述计算单元被配置为能够使用以下等式来计算焦点位置z的时间相关值z_t：

z_t(ΔP，t)＝A·m²·ΔP·(1-e^-t/τ)

其中，ΔP＝P-P₀，P₀指示参考激光功率，时间t＝0被定义为激光功率发生改变ΔP≠0的时间。

4.根据权利要求3所述的装置(200)，其中，所述计算单元被配置为能够：当激光功率P已知时，借助于滤波器信号以指数方式近似ΔP·(1-e^-t/τ)项，并利用z_t(ΔP)计算焦点位置z的时间相关值z_t随激光功率的变化，z_t(ΔP)与时间t无关。

5.根据权利要求3或4所述的装置(200)，所述装置还包括用于检测当前的激光功率P的器具(220)，所述器具(220)包括一个或多个功率传感器和/或数据接口，通过所述数据接口能够接收与当前激光束功率相关的数据。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(200)，其中，所述控制单元被配置为能够基于焦点位置的时间相关值z_t和固定值z₀来设置所述激光束(10)的所述预定焦点位置Z，所述固定值z₀指示针对参考激光功率P₀的焦点位置z。

7.根据权利要求6所述的装置(200)，其中，在所述计算单元或所述控制单元中，将所述激光束光学器件中被配置为用于设置焦点位置z的至少一个可移动光学元件的位置L₁存储为与针对至少一个参考激光功率P₀的焦点位置的固定值z₀相对应的控制曲线。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(200)，其中，所述控制单元被配置为还能够基于偏移量Z_0ff来设置所述激光束(10)的所述预定焦点位置Z。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(200)，所述装置还包括：用户接口，其被配置为能够接收至少针对与激光功率相关的焦点偏移A和/或时间常数τ和/或至少一个偏移量Z_0ff的用户输入。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的装置(200)，其中，所述激光束光学器件包括具有不同的可设置的放大倍率mi的变焦系统，并且能够针对每个放大倍率mi设置偏移量z_Off，mi。