用于光学确定间距的方法和设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于光学确定构造在设备(1)上的开口(7)与参考面(8)之间的间距(A)的方法，所述方法包括以下步骤：借助于至少一个照射射束(17a，17b)穿过所述开口(7)地照射所述参考面(8)，所述照射射束以一角(α、?α’)穿过所述开口(7)；穿过所述开口(7)地拍摄所述参考面(8)的至少一个图像(24)；以及在至少一个所拍摄的图像(24)中根据所述参考面(8)的由所述照射射束(17a，17b)照射的区域(22)与所述开口(7)的边缘轮廓(9)之间的错位(V)确定所述间距(A)。本发明也涉及一种用于光学确定构造在设备(1)上的开口(7)与参考面(8)之间的间距(A)的设备(1)。所述开口(7)尤其可以构造在加工喷嘴(6)上。所述参考面(8)可以是工件表面。
【专利说明】
用于光学确定间距的方法和设备
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于光学确定开口与参考面之间的间距的方法。本发明也涉及一种用于确定构造在设备上的开口与参考面之间的间距的所属设备。所述设备可以是例如加工头、尤其是激光加工头或者加工机器，例如激光加工机器。
【背景技术】
[0002]为了确定加工头与工件表面之间的间距已知容性间距测量方法，其中，为了确定该间距而确定加工头或与加工头刚性连接的构件一一例如加工喷嘴与工件之间的、间距有关的电容。在这样的容性间距测量方法中典型地在加工喷嘴附近布置电子设备。典型地，间距传感机构的校准是必要的并且在工件表面上的在电容测量中考虑的区域相对大，从而如果可能在那儿存在的干扰轮廓可以影响测量结果。
[0003]由文献DE100 56 329 Al已知一种光学间距测量方法，其中，为了检测工件加工设备的加工头与要加工的工件的表面的间距而设置，将测量对象成像到表面上并且将测量对象的在表面上的图像成像到接收设备上，在所述接收设备中，进入的图像经受相应于测量对象的位置滤波。对于至少两个波长范围检测经位置滤波的光流，以便提供光流测量信号，所述光流测量信号与分配给波长范围的期望值比较，所述期望值相应于表面的预给定期望位置，以便产生相应于与期望位置的间距的输出信号。用于成像测量对象的成像光学器件典型地具有色差，从而接收设备可以根据至少两个波长范围中的光流测量信号确定与期望位置的间距。
[0004]在文献DE 10 2011 016 519 Al中描述一种用于借助于高能量的加工射束控制工件加工的方法和设备，其中，加工射束和/或照射射束穿过透镜，该透镜为了移动加工射束到工件上的入射位置和/或由照射射束在工件上产生的照射区域可以垂直于其光学轴线运动。例如可以通过透镜的运动使得照射区域与入射位置重叠。在该例子中设置传感器或监视摄像机用于产生可电子分析处理的图像，它们的成像光路通过透镜聚焦到入射位置上。
【发明内容】
[0005]本发明基于以下任务，提供一种方法和设备，该方法和设备能够实现尤其加工喷嘴上的开口与参考面、尤其工件表面之间的间距的简单并且可靠的光学确定。
[0006]
【发明内容】
:
[0007]根据本发明，该任务通过一开始所述类型的方法解决，所述方法的特征在于如下步骤:借助于至少一个照射射束穿过开口地照射参考面，所述照射射束非垂直地而是以(不同于0°)的角穿过开口；穿过开口地拍摄参考面的至少一个图像；以及在至少一个所拍摄的图像中根据所述参考面的由所述照射射束照射的区域与所述开口的边缘轮廓之间的错位确定所述间距。
[0008]根据本发明提出，使所述至少一个照射射束非垂直地而是以一角、也即倾斜地穿过开口。通过这种方式，在与开口间隔开的参考面上产生由照射射束照射的区域相对于开口的横向错位，所述横向错位(线性)取决于开口与参考面之前的间距。在穿过开口拍摄参考面的图像的情况下可以求取开口的边缘轮廓与照射区域之间的错位，因为在边缘轮廓与参考面上的照射区域之间形成限界开口的构件的一一例如加工喷嘴的棱边的阴影。照射射束典型地由开口的边缘轮廓一一例如加工喷嘴的内轮廓或棱边限界，以便产生阴影投射。
[0009]理想地，照射射束以正好一个角(单位度)穿过开口，其中，基于形成照射射束的射线束的有限延展、必要时射线束的边缘射束的角可以微小地(在毫度范围中)相互不同。根据错位以及照射射束穿过开口的已知角可以通过三角测量来确定间距。对于在所拍摄的图像中在照射区域与边缘轮廓之间的错位的直接求取替代地，也存在如下可能性:即求取在所拍摄的图像中照射区域的宽度并且根据开口的已知的几何形状或宽度求取错位或间距。在此，为了确定间距，可以使照射区域的所求取的宽度直接地、也即在不进行错位的几何确定的情况下与间距建立关系。在本申请的意义上，将根据错位确定间距也理解为这样的方式。参考表面典型地可以平行于在其中构造有开口的平面延伸，所述参考表面例如可以是工件表面。
[0010]在一种变型方案中，在加工喷嘴上构造所述开口并且沿着与所述加工喷嘴的喷嘴轴线同轴的观察方向拍摄所述至少一个图像。在这种情况下，开口的边缘轮廓通过加工喷嘴的内轮廓形成。这是有利的，因为加工喷嘴在设备--加工喷嘴安装在所述设备上--
上具有限定的位置，从而形成测量棱边的内轮廓同样具有相对于图像检测装置或探测器的限定的位置并且因此不需要昂贵的调整。穿过加工喷嘴的观察在这种情况下与喷嘴轴线同轴地、也即方向独立地实现。这是有利的，以便根据横向错位通过简单的方式可以确定间距。喷嘴轴线典型地与高能量射束的一一例如激光射束的或等离子射束的射束轴线重合，所述高能量射束通过加工喷嘴聚焦到工件上。在这种情况下，观察也与高能量射束同轴地实现。
[0011]加工喷嘴、更准确地说加工喷嘴的内轮廓可以锥状地构造。在这种情况下，将加工喷嘴的开口理解为沿喷嘴轴线的如下区域，在所述区域中内横截面具有横向于喷嘴轴线的最小延展，也即在圆形喷嘴几何结构的情况下具有最小内直径的区域典型地朝向工件。
[0012]在另一变型方案中，开口由至少一个照射射束完全照亮。这尤其对于如下情况是有利的，即间距的确定根据在参考表面上的照射区域的宽度实现。
[0013]在另一变型方案中，照射射束穿过开口的角在2.5°与25°之间，优选在2.5°与10°之间。对于间距的精确确定有利的是，照射射束与开口的角不过小地选择。如果开口构造在具有锥状内轮廓的加工喷嘴上，则照射射束可以穿过开口的最大角通常等于如下角:加工喷嘴的锥状内轮廓相对于喷嘴纵轴线具有所述角。照射射束穿过开口的角尤其可以正好等于如下角:加工喷嘴的锥状内轮廓与喷嘴纵轴线成所述角。在这种情况下，照射射束沿着加工喷嘴的内轮廓并且与之平行地延伸。
[0014]在另一变型方案中，至少两个照射射束同时或在时间上错开地从不同照射方向和/或以不同角穿过开口。通过从不同照射方向的照射可以提高在间距确定中的测量可靠性。通过选择(根据量值)不同的角可以改变分辨率或测量范围。根据应用，开口的同时或时间错开的照射可以是有利的。在后一种情况下，可以由两个或更多个图像一一所述两个或更多个图像在时间上错开地被拍摄并且其中所述照射由分别不同的照射方向和/或以不同的角实现一一产生一个平均值，以便提高在在参考面上的照射区域的错位或宽度的并且因此要确定的间距的求取中的精度。不同的照射方向涉及开口的周边方向，也即来自不同照射方向的照射射束在沿着开口周边的不同位置上穿过所述开口。对于间距的尽可能精确的确定有利的是，进行参考面照射的照射方向尽可能大幅地相互不同。如果两个照射射束在正好相反对置的位置上穿过开口或者位于相同平面中，则尤其可以获得照射方向之间的大的区别。
[0015]在另一种实施方式中，所述至少一个照射射束在到达开口之前偏心地、也即相对于中央轴线或光学轴线错开地穿过聚焦装置。典型地，一个或多个聚焦透镜或聚焦镜、尤其是离轴抛物镜用作聚焦装置。如果照射射束偏心地射到聚焦单元上，例如与聚焦透镜的光学轴线错开地，则激光射束相对于光学轴线折射，从而所述激光射束在经过聚焦透镜之后与光学轴线成一个角。如果聚焦装置的光学轴线与加工喷嘴的喷嘴纵轴线一致，则照射射束如所期望的那样倾斜地、也即成一个角地穿过加工喷嘴的开口。为了实现照射射束相对于聚焦装置的光学轴线具有足够大的角，照射射束可以尤其在边缘区域中入射到聚焦单元——例如透镜上。
[0016]在一种扩展方案中，所述至少一个照射射束在到达聚焦装置之前平行于穿过开口的高能量射束地延伸。在该变型方案中，照射射束与高能量射束平行或同轴地射到聚焦装置上。高能量射束典型地在中心射到聚焦装置上，也即其射束轴线与聚焦装置的光学轴线一致，而照射射束与射束轴线错开地射到聚焦装置上。
[0017]在一种扩展方案中，使所述至少一个照射射束在用于使高能量射束穿过的孔镜上沿平行于高能量射束的方向偏转。借助于孔镜--也称为刮镜(Scraper-Spiegel )、也即典型地具有中心开口的镜，高能量射束可以穿过所述开口一一照射射束可以通过特别简单的方式平行于激光射束地定向，其方式是，所述照射射束以典型的方式入射到孔镜的平面边缘区域中。照射射束在偏转之后与高能量射束的射束轴线错开地延伸。孔镜也可以用于，使平行于高能量射束地延伸的观察光路偏转到图像检测装置一一典型地摄像机一一以便拍摄所述至少一个图像。代替孔镜地，也可以应用其他光学装置，以便使所述至少一个照射射束平行于高能量射束地定向，例如部分可穿透的镜子、尤其是二色性镜。
[0018]在另一变型方案中，参考面是工件表面。在这种情况下，在设备一一所述设备典型地构造为加工头、尤其激光加工头一一之间的间距确定可以在工件加工期间实现。通过这种方式，可以必要时借助于适合的控制装置或调节装置校正间距。
[0019]本发明也涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品构造用于当计算机程序在数据处理设备上运行时实施上述方法的所有步骤。数据处理设备可以是例如控制装置、调节装置或分析处理装置，其必要时安装在设备中，在所述设备上构造开口。但也可以涉及外部装置，所述外部装置例如是加工机器的一部分。
[0020]本发明的另一方面涉及一开始所述类型的设备，所述设备包括:用于产生至少一个照射射束的照射装置，所述照射射束以不同于0°的角穿过所述开口，以便照射所述参考面;用于借助于穿过所述开口延伸的观察光路地拍摄所述参考面的至少一个图像的图像检测装置；以及构造或者编程用于在至少一个所拍摄的图像中根据所述参考面的由所述至少一个照射射束照射的区域与所述开口的边缘轮廓之间的错位确定所述间距的分析处理装置。
[0021]所述设备可以例如构造为加工头、尤其构造为激光加工头。在这种情况下，分析处理装置典型地集成到加工头中。所述设备也可以是加工机器，尤其是激光加工机器。在这种情况下，分析处理装置典型地与加工头分离地布置。
[0022]在一种实施方式中，所述图像检测装置构造用于借助于通过加工喷嘴的用于使高能量射束穿过的开口延伸的观察光路拍摄所述至少一个图像。图像检测装置如此布置或定向，使得观察光路延伸通过加工喷嘴的开口，高能量射束——例如激光射束或等离子射束也穿过所述开口，所述高能量射束用于加工工件。为了实现这样的观察光路，可以给图像检测装置分配成像光学器件，所述成像光学器件具有一个或多个合适地定位的光学元件，例如以一个或多个透镜的形式。
[0023]在一种扩展方案中，图像检测装置构造用于由与所述加工喷嘴的纵轴线同轴的观察方向拍摄所述至少一个图像。高能量射束的射束轴线在理想情况下与加工喷嘴的纵轴线一致，也即高能量射束在中心穿过加工喷嘴的开口。通过与加工喷嘴的纵轴线同轴地观察典型地垂直于喷嘴轴线地定向的参考面可以实现方向独立的观察，这明显简化间距的确定。
[0024]在另一种实施方式中，图像检测装置具有至少一个探测面，在所述至少一个探测面上产生所述至少一个图像。探测面尤其可以实现在例如以CCD芯片或CMOS芯片形式的摄像机上。必要时，成像光学器件可以具有射束望远镜，以便使成像横截面匹配于可用的探测面。
[0025]在另一种实施方式中，照射装置构造用于产生至少两个照射射束，所述至少两个照射射束可以由不同照射方向和/或以不同的角穿过开口并且可以同时或时间错开地产生。出于该目的，照射装置可以具有两个或更多个分别产生照射射束的照射源。但也可能的是，照射装置具有仅仅一个例如以激光二极管或LED形式的照射源并且适合地匹配照射光路，以便改变照射射束的方向并因此改变照射方向。
[0026]必要时，由照射源产生的照射射束例如可以借助于分束器分为两个照射射束。
[0027]在一种实施方式中，照射射束穿过开口的角、更准确地说角的量值在2.5°与25°之间，优选在2.5°与10°之间。所述角典型地对于开口的法线方向测量，所述法线方向在构造在加工喷嘴上的开口的情况下与喷嘴纵轴线一致。所述角典型地取决于聚焦装置一一照射射束射到所述聚焦装置上一一的折射力，其中，理想地如此选择所述角，使得照射射束基本上平行于加工喷嘴的典型地锥状延伸的内侧并且理想地无间距地延伸到加工喷嘴的内侧。必要时，照射射束的边缘区域可以射到加工喷嘴的上侧上，从而所述边缘区域不穿过加工喷嘴的开口。重要的是，照射射束由加工喷嘴的棱边或内轮廓限界，以便产生阴影投射。照射射束穿过开口的角在此可以小于或必要时大于如下角:加工喷嘴的内轮廓与喷嘴纵轴线成所述角。
[0028]在另一种实施方式中，所述设备附加地包括:用于聚焦高能量射束的聚焦装置，所述至少一个照射射束偏心地穿过所述聚焦装置。在该实施方式中，照射射束没有沿聚焦单元的中央轴线延伸并且因此在聚焦单元中经历偏转或方向变化，从而在进入聚焦单元之前典型地平行于高能量射束的射束轴线地延伸的照射射束在经过聚焦单元之后与高能量射束的射束轴线成一个角地延伸。显然，至少一个照射射束在与加工射束的射束轴线成一个角下的定向不必必然在用于高能量射束的聚焦单元上实现，而是可以通过其他方式实现，例如其方式是，将一个或多个偏转装置例如以偏转镜的形式用于照射射束的倾斜定向。
[0029]在一种扩展方案中，所述设备附加地包括:用于使高能量射束、尤其激光射束穿过的孔镜，其中，所述照射装置构造用于将所述至少一个照射射束入射到所述孔镜上，以便沿平行于所述高能量射束的方向反射所述至少一个照射射束。照射射束入射到孔镜的通常平面的边缘区域上并且在反射之后平行于高能量射束地定向。基于在孔镜的边缘区域上的偏转，照射射束与高能量射束的射束轴线错开地延伸并且偏心地射到聚焦装置上，只要所述聚焦装置用于照射射束的倾斜定向。
[0030]所述设备可以构造用于将由分析处理装置确定的在参考面例如工件表面与开口例如加工喷嘴的喷嘴开口之间的间距传送给调节装置。调节装置可以针对期望间距来调节开口与参考面之间的间距，所述期望间距适用于确定的加工工艺，例如激光切割、激光焊接等，以及适用于预给定的加工参数，如工件材料、工件厚度等。期望间距可以例如保存在存储器中或表格中。
【附图说明】
[0031]本发明的另外的优点由说明书和附图产生。同样地，上述和以下还将进一步列出的特征可以各自单独地或以多个任意组合应用。所示出和描述的实施方式不应理解为穷举，而是具有对于本发明的描述示例性的特征。
[0032]附图示出:
[0033]图1:用于光学确定激光加工喷嘴的开口与工件之间的间距的激光加工机器的一个实施例的示意图；
[0034]图2a、b:图1的具有照射射束的激光加工喷嘴的示意图，所述激光射束倾斜地穿过激光加工喷嘴的喷嘴开口并且照射工件的一个区域，所述区域与喷嘴开口的边缘轮廓错开；以及
[0035]图3a、b:在根据图2a、b与工件的第一和第二间距的情况下参考面的通过喷嘴开口拍摄的两个图像的示意图。
【具体实施方式】
[0036]图1示出以激光加工机器I形式的设备的示例性结构，所述设备包括加工头3，其用于将激光射束2聚焦到与加工头3间隔开的工件4上。激光射束2在示出的例子中由CO2激光器产生。替代地，激光射束2例如可以通过固体激光器产生。激光射束2为了实施在工件4上的工件加工一一例如以激光焊接工艺或激光切割工艺的形式一一借助于以聚焦透镜5形式的聚焦装置聚焦到工件4上。
[0037]此外，加工头3包括加工喷嘴6，其中，聚焦透镜5在示出的例子中将激光射束2通过加工喷嘴6、更准确地说通过在加工喷嘴6的内侧上的开口 7聚焦到工件4上，更确切地说，聚焦到构造在工件4上侧的工件表面8上，激光射束2在聚焦位置F上射在工件表面上。在加工喷嘴6的开口 7的在工件侧的端部上形成环形包围的边缘轮廓9。借助于下述方法确定加工喷嘴6的开口 7与工件4的工件表面8之间的间距A。必要时也可以在特地出于所述目的在激光加工机器I中设置的参考面上实施所述方法，所述参考面没有构造在工件4上。
[0038]在图1中同样可以看出孔镜11(刮镜)，由射束引导装置入射的激光射束2穿过孔镜11并且在偏转镜10上朝聚焦装置5的方向并且偏转到工件4上。在孔镜11的环形边缘区域上，将在图1中以点示出的观察光路12的观察射束(例如在可见波长范围中)偏转或反射到摄像机形式的图像检测装置13。图像检测装置13可以是高分辨率摄像机，所述摄像机尤其可以构造为高速摄像机。在所示出的例子中实现图像的通过图像检测装置13在可见波长范围中的拍摄。在紫外范围中图像的拍摄也是可能的。在图1中示出的例子中，滤波器可以布置在图像检测装置13之前，如果另外的射束或波长部分应由借助图像检测装置13的检测排除。滤波器例如可以构造为窄带带通滤波器。
[0039]透镜14连同聚焦透镜5作为成像光学器件用于工件表面8到摄像机13的探测面13a上的成像。成像光学器件或摄像机13如此布置，使得观察光路12与在图1中点划线示出的激光射束轴线19或其延长部同轴延伸。因为激光射束轴线19在喷嘴开口 7的范围中与典型地旋转对称的加工喷嘴6的纵轴线一致，所以工件表面8的观察或工件表面8的图像的拍摄沿与喷嘴开口 7同轴的观察方向R并且因此方向独立地实现。
[0040]加工头3还包括照射装置15，照射装置用于照射与加工头3间隔开的工件表面8。照射装置15具有第一和第二照射源16a、b，它们分别产生在图1中虚线示出的照射射束17a、b。作为照射源16a、b可以例如设置二极管激光器或LED。照射射束17a、b经由分别一个偏转镜18a、b在边缘区域的相互正好相反对置的侧上入射到孔镜11上并且由所述孔镜反射，也即偏转90°，从而照射射束17a、b平行于激光射束2地定向，所述激光射束沿X方向经过孔镜11。两个偏转镜18a、b构造为部分可穿透的并且透射观察光路12的观察射束，从而观察射束穿过偏转镜18a、b可以到达摄像机13。
[0041]在图1中示出的例子中，两个照射射束17a、b在在环形边缘区域内的相互正好相反对置的侧上射到聚焦透镜5上并且由所述聚焦透镜偏转，从而这些照射射束与喷嘴纵轴线6a或与激光射束轴线19成相应的角_α、α延伸，所述角在图平面(XZ平面)中被测量。照射射束17a、b因此倾斜地、也即与喷嘴纵轴线6a成角-α、α地穿过加工喷嘴6的开口 7。照射射束17a、b穿过开口 7的角α的量值典型地在2.5°与25°之间，优选在2.5°与10°之间。此外，角α的选择取决于如下角，加工喷嘴6的锥状内轮廓以所述角延伸，其中，两个角可以一致，但是不必必然一致。
[0042]图2a、b分别示出在通过第一照射射束17a照射工件4时在工件表面8与喷嘴开口7之间的两个不同间距A1、A2的情况下图1的加工喷嘴6的截面。如在图2a、b中可以看出的那样，由第一照射射束17a照射工件表面8上的区域22，所述区域相对于喷嘴开口 7、更准确地说相对于在喷嘴开口 7的边缘轮廓9上的位置一一其位于第二照射射束17b(XZ平面)的入射平面中一一错开。如通过图2a与图2b的比较可知的那样，相应的错位V1、V2取决于工件表面8与开口7之间的间距Al、A2，其中，错位Vl、V2随着增加的间距Al、A2而增加。
[0043]如根据图2a、b不难得知的那样，以下关系适用于间距A和错位VKan(Ct)=VAt^距A可以由分析处理装置20确定，所述分析处理装置出于所述目的与摄像机13处于信号技术连接中。分析处理装置20可以集成到例如以PC或诸如此类的加工机器I中以及与控制或调节装置21处于信号技术连接中。分析处理装置20根据相应的由摄像机13拍摄的图像24确定间距A1、A2，所述图像沿与激光射束轴线19或喷嘴纵轴线6a同轴的观察方向R并且因此方向独立地被拍摄。
[0044]在图3a、b中示出分别属于第一间距Al或第二间距A2的由摄像机13拍摄的图像24。加工喷嘴6的圆形边缘轮廓9形成观察区域的限界，通过所述观察区域可以观察工件表面8。在工件表面8的穿过开口 7可以看出的区段中可以看出照射区域22和暗的区域23，所述暗的区域由边缘轮廓9的、也即喷嘴棱边的阴影投射决定。
[0045]分析处理装置20通过适合的几何识别求取边缘轮廓9与照射区域22之间的错位V1、V2并且由此根据上述公式求取所属的间距Al、A2。替代或附加地可能的是，确定照射区域22的宽度B1、B2，更准确地说照射区域22的通过开口 7可以看出的区段沿X方向的宽度B1、B2。在已知的喷嘴直径D中可以根据照射区域22的区段的宽度B计算错位V = D-B并且根据公式tan(a) = (D_B)/A确定间距A。显然，代替借助于上述公式的计算也可以通过在表格中查阅来确定间距A，在所述表格中对于多个值对存储间距A与错位V或与照射区域22的宽度B之间的关系。尤其如果根据照射区域的宽度B确定间距A，则有利的是，照射射束17a完全照亮开口 7。
[0046]为了提高在间距A的确定中的精度可以除了第一照射射束17a之外还利用第二照射射束17b。第二照射射束17b可以与第一照射射束17a同时或时间错开地由照射装置15激活，以便照射工件表面8。在第一情况下，在图像24内产生两个暗的区域。在第二情况下可以对于分别激活的照射射束17a、b确定错位V或间距A并且由对于不同照射射束或不同照射方向R1、R2(参照图1)确定的间距值通过形成平均值来确定间距A。为了提高间距测量的精度，两个照射射束17a、b可以对于不同的照射方向R1、R2的应用替代地或附加地以在量值上不同的角α、α’穿过开口7，如在图1中所标明的那样(a#a’)。
[0047]显然，为了提高间距A的确定精度可以由照射装置15产生两个以上的照射射束17a、b，所述两个以上的照射射束由两个以上的照射方向R1、R2和/或以量值上相互不同的角α、α ’照射工件表面8。照射方向Rl、R2在此不必如在图1中所示那样在一个关于激光射束轴线19或喷嘴纵轴线6a的共同的平面(XZ平面)中延伸，而是也可以在到工件表面8上的投影中具有不同于180°的角。例如四个照射射束一一它们在XY平面中的投影中分别以相互90°的角定向一一可以穿过开口7，以便从四个相互垂直的照射方向照射工件表面8。
[0048]根据由分析处理装置20确定的间距A，调节装置21可以实施与在开口7或激光加工头3与工件表面8之间的期望间距的比较。只要确定偏差，则调节装置21可以作用于适合的用于使激光加工头3沿Z方向运动的调节单元(执行器)，以便针对期望间距调节激光加工头3与工件表面8之间的间距A。
[0049]总而言之，根据上述方式可以简单地并且可靠地实现加工头3与工件表面8之间的间距A的确定，其中，所述间距的在这里提出的光学确定中相比于容性的间距确定而言测量范围缩小了，从而工件上的可能存在的干扰轮廓可以不太强地影响测量结果。也可以放弃昂贵的校准。
【主权项】
1.一种用于光学确定构造在设备(I)上的开口(7)与参考面(8)之间的间距(A)的方法，所述方法包括以下步骤: 借助于至少一个照射射束(17a，17b)穿过所述开口(7)地照射所述参考面(8)，所述照射射束以一角(α、_α’)穿过所述开口(7); 穿过所述开口(7)地拍摄所述参考面(8)的至少一个图像(24);以及 在至少一个所拍摄的图像(24)中根据所述参考面(8)的由所述照射射束(17a，17b)照射的区域(22)与所述开口(7)的边缘轮廓(9)之间的错位(V)确定所述间距(A)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在加工喷嘴(6)上构造所述开口(7)并且沿着与所述加工喷嘴(6)的喷嘴轴线(6a)同轴的观察方向(R)拍摄所述至少一个图像(24)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，由所述至少一个照射射束(17a，17b)完全照亮所述开口(7)。4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述照射射束(17a，17b)穿过所述开口的角(α)在2.5°与25°之间。5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，至少两个照射射束(17a，17b)同时或在时间上错开地从不同照射方向(R1，R2)和/或以不同角(α、α’)穿过所述开口(7)。6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个照射射束(17a，17b)在到达所述开口(7)之前偏心地穿过聚焦装置(5)。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个照射射束(17a，17b)在到达所述聚焦装置(5)之前平行于穿过所述开口(7)的高能量射束、尤其激光射束(2)地延伸。8.根据权利要求7所述的方法，其中，使所述至少一个照射射束(17a，17b)在用于使所述高能量射束(2)穿过的孔镜(11)上沿平行于所述高能量射束(2)的方向偏转。9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述参考面是工件表面(8)。10.—种计算机程序产品，其具有代码单元，所述代码单元匹配用于当计算机程序在数据处理设备上运行时实施根据以上权利要求中任一项所述的方法的所有步骤。11.一种用于光学确定构造在设备(I)上的开口(7)与参考面(8)之间的间距(A)的设备，所述设备包括: 用于产生至少一个照射射束(17a，17b)的照射装置(15)，所述照射射束以一角(α、-α’)穿过所述开口(7)，以便照射所述参考面(8); 用于借助于穿过所述开口(7)延伸的观察光路(12)地拍摄所述参考面(8)的至少一个图像(24)的图像检测装置(13);以及 用于在至少一个所拍摄的图像(24)中根据所述参考面(8)的由所述至少一个照射射束(17a，17b)照射的区域(22)与所述开口(7)的边缘轮廓(9)之间的错位(V)确定所述间距(A)的分析处理装置(20)。12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述图像检测装置(13)构造用于借助于通过加工喷嘴(6)的用于使高能量射束(2)穿过的开口(7)延伸的观察光路(12)拍摄所述至少一个图像(24)。13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述图像检测装置(13)构造用于由与所述加工喷嘴(6)的纵轴线(6a)同轴的观察方向(R)拍摄所述至少一个图像(24)。14.根据权利要求11或12所述的设备，其中，所述图像检测装置(13)具有至少一个探测面(13a)，在所述至少一个探测面上产生所述至少一个图像(24)。15.根据权利要求11至14中任一项所述的设备，其中，所述照射装置(15)构造用于产生至少两个照射射束(17a，17b)，所述至少两个照射射束由不同照射方向(R1，R2)和/或以不同的角(α、α’)穿过所述开口(7)。16.根据权利要求11至15中任一项所述的设备，其中，所述照射射束(17a，17b)穿过所述开口的角(α)在2.5°与25°之间。17.根据权利要求11至16中任一项所述的设备，所述设备还包括:聚焦装置(5)，所述至少一个照射射束(17a，17b)偏心地穿过所述聚焦装置。18.根据权利要求11至17中任一项所述的设备，所述设备还包括:用于使高能量射束(2)穿过的孔镜(11)，其中，所述照射装置(15)构造用于将所述至少一个照射射束(17a，17b)入射到所述孔镜(11)上，以便沿平行于所述高能量射束(2)的方向(X)反射所述至少一个照射射束(I 7a，17b)。
【文档编号】G01B11/06GK106030238SQ201580010760
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月25日
【发明人】A·米利希, B·雷加阿尔德
【申请人】通快机床两合公司