光路的射線方向，使得總體產(chǎn)生射線偏移，即該機(jī)構(gòu)是射線偏移機(jī)構(gòu)。該射線偏移機(jī)構(gòu)尤其可布置在成像光具的聚焦的觀察光路中，例如在兩個(gè)形成射線望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)元件之間。該射線偏移機(jī)構(gòu)可例如具有一個(gè)、兩個(gè)或更多由對(duì)于照明射線而言可投射的材料、例如石英玻璃構(gòu)成的塊，這些塊構(gòu)造成平面平行的塊或平板，用于產(chǎn)生照射的觀察射線的平行偏移。這些塊可相互傾斜地布置，以實(shí)現(xiàn)，所述兩個(gè)或多個(gè)觀察射線照射到探測(cè)器面的不同區(qū)域上，以產(chǎn)生兩個(gè)或更多個(gè)橫向偏移的圖像。
[0026]在另一實(shí)施方式中，所述裝置附加地包括控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)構(gòu)造用于根據(jù)切割過(guò)程的進(jìn)給方向改變所述觀察方向在垂直于射線軸線的平面中的定向。如上所述，確定的標(biāo)志性特征參量，例如切割前方斜率，僅可在相對(duì)于進(jìn)給方向的確定觀察方向下獲知。為了控制觀察方向，控制機(jī)構(gòu)可這樣控制用于改變觀察方向的定向的圖像感測(cè)機(jī)構(gòu)和/或分析機(jī)構(gòu)，使得后者分析探測(cè)器面的恰當(dāng)?shù)摹⑴鋵儆谙Ｍ挠^察方向的區(qū)域。
[0027]在一擴(kuò)展構(gòu)造中，控制機(jī)構(gòu)構(gòu)造用于使觀察方向相對(duì)于切割過(guò)程的進(jìn)給方向的定向保持恒定。通過(guò)這種方式，即使在進(jìn)給方向在切割過(guò)程中改變的情況下也能在切割過(guò)程中可靠地獲知確定的標(biāo)志性特征參量，例如切割前方角度。
[0028]在一實(shí)施方式中，觀察方向在垂直于高能射線的射線軸線的平面中，更準(zhǔn)確地說(shuō)在垂直于射線軸線的平面中的投影中，逆著切割過(guò)程的進(jìn)給方向延伸。在這種逆著切割過(guò)程的切割方向的、也被稱為拖帶式觀察的觀察中，在切割前方角度足夠小的情況下切割前方被切割前方的上棱邊遮蓋;切縫顯得昏暗。如果切割前方斜率變平緩并且切割前方角度變大，則不再存在完全遮蓋;切縫顯得明亮或局部明亮。因此，從在拖帶式觀察時(shí)拍攝的圖像的或該圖像的部分區(qū)域的亮度值或測(cè)得的整體強(qiáng)度可推斷切割前方角度，以作為切割過(guò)程的標(biāo)志性特征參量。在本申請(qǐng)的意義上，對(duì)于逆著切割過(guò)程的進(jìn)給方向定向也理解為與逆著進(jìn)給方向的定向的偏差小于約+/-23°的觀察方向，因?yàn)樵谶@類角度偏差的情況下也還能夠獲知切割前方角度。
[0029]在一擴(kuò)展構(gòu)造中，分析機(jī)構(gòu)構(gòu)造用于根據(jù)所感測(cè)的相互作用區(qū)域獲知切縫的切割前方角度和/或超過(guò)和/或低于切縫的預(yù)給定切割前方角度，以作為切割過(guò)程的標(biāo)志性特征參量。如上所述，在該觀察方向上可看見(jiàn)的切割前方的長(zhǎng)度在切割前方變平緩時(shí)增加，使得能夠根據(jù)從拖帶式觀察時(shí)拍攝的圖像所確定的強(qiáng)度值來(lái)測(cè)量或獲知切割前方斜率或切割前方角度。所述強(qiáng)度值可以是拍攝的圖像的整體強(qiáng)度，但通常情況下為了確定強(qiáng)度值而僅分析拍攝的圖像在切割前方區(qū)域中的在空間上受限的部分區(qū)域，即確定該在空間上受限的部分區(qū)域中的整體強(qiáng)度。尤其能夠通過(guò)比較該強(qiáng)度值與例如相應(yīng)于拍攝圖像的位于切割前方之外的部分區(qū)域的整體強(qiáng)度的強(qiáng)度參考值，來(lái)感測(cè)或探測(cè)超過(guò)切割前方角度的臨界值。替換地或附加地，也可以感測(cè)或探測(cè)低于切割前方角度的臨界值，例如在低于此前所述的強(qiáng)度值之一的情況下。通過(guò)這種方式可以例如避免由于帶入過(guò)多能量而在使用氧氣進(jìn)行激光切割時(shí)產(chǎn)生的燒損或者在使用惰性氣體如氮?dú)膺M(jìn)行激光融化切割時(shí)產(chǎn)生的不準(zhǔn)確輪廓。通過(guò)本發(fā)明提高了切割機(jī)的生產(chǎn)能力，其方式是相應(yīng)提高了進(jìn)給速度。
[0030]在一另外的擴(kuò)展構(gòu)造中，觀察方向相對(duì)于高能射束的射束軸線的延伸角度與預(yù)給定切割前方角度偏差小于5°，優(yōu)選小于2°。被證實(shí)有益的是，觀察角度盡可能接近這樣的切割前方角度:在超過(guò)該切割前方角度時(shí)不再存在良好切口，因?yàn)樵谶@種情況下拍攝的圖像的或該圖像在切割前方區(qū)域中的部分區(qū)域的整體強(qiáng)度波動(dòng)特別強(qiáng)或者可以觀察到拍攝圖像的閃爍。這樣的閃爍原因在于切割前方角度圍繞觀察角度的小變化，因?yàn)樵谂R稍微更陡的切割前方角度的情況下過(guò)程照明被工件上側(cè)面遮蓋，但在切割前方角度較平緩的情況下過(guò)程照明能被探測(cè)器感測(cè)。如果幾乎不存在例如由于高激光功率和低進(jìn)給速度導(dǎo)致的切口裂縫危險(xiǎn)，則可替換地這樣選擇觀察角度，使得探測(cè)器可通過(guò)所述閃爍感測(cè)到低于切割前方角度。
[0031 ]在另一實(shí)施方式中，觀察射線相對(duì)于高能射線的射線軸線的角度處于約5°和15°之間，優(yōu)選處于約5°和10°之間。如上所述，進(jìn)行觀察的角度應(yīng)基本上與希望的或預(yù)給定的切割前方角度(在該切割前方角度還存在良好切口)一致。進(jìn)行良好切口的切割前方角度可位于上面給出的區(qū)間之內(nèi)。根據(jù)過(guò)程或過(guò)程參數(shù)，例如根據(jù)進(jìn)給速度以及所使用的工件材料，以及根據(jù)高能射線的射線幾何特征，良好切口的最大可能切割前方角度在必要情況下也可位于該數(shù)值范圍以外。
[0032]以觀察射線相對(duì)于高能射線的射線軸線的希望(觀察)角度進(jìn)行觀察可穿過(guò)聚焦元件進(jìn)行，只要所需要的數(shù)字孔徑(NA)是給定的。所述數(shù)字孔徑NA直接從希望的觀察角度以NA = n X sin(P)計(jì)算得出，其中，η:=周圍介質(zhì)的折射率(通常為空氣，η = 1) ;β:=希望的(最大)觀察角度。圖像感測(cè)機(jī)構(gòu)的或成像光具的數(shù)字孔徑這樣選擇，使得該數(shù)字孔徑允許相對(duì)于射線軸線以希望的角度或在希望的角度范圍內(nèi)進(jìn)行觀察。
[0033]在另一實(shí)施方式中，圖像感測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)造用于形成另一觀察射線用于從另一觀察方向觀察相互作用區(qū)域并且成像光具構(gòu)造用于從給另一觀察方向產(chǎn)生相互作用區(qū)域的另一圖像。從兩個(gè)或多個(gè)觀察方向產(chǎn)生所述相互作用區(qū)域的兩個(gè)或多個(gè)圖像可以對(duì)于求得不同的標(biāo)志性特征參量具有意義，所述不同的標(biāo)志性特征參量?jī)H分別從不同的觀察方向才能被根本地或良好地感測(cè)。同樣可進(jìn)行兩個(gè)或多個(gè)從不同觀察方向拍攝的圖像之間的比較，從而能夠以更高角度確定同一個(gè)標(biāo)志性特征參量或者能夠通過(guò)關(guān)聯(lián)或計(jì)算圖像數(shù)據(jù)來(lái)提取附加信息。
[0034]在另一實(shí)施方式中，分析機(jī)構(gòu)構(gòu)造用于將從相互作用區(qū)域的所述另一圖像確定的強(qiáng)度值和從在垂直于高能射束的射束軸線的平面中逆著進(jìn)給方向拍攝的相互作用區(qū)域的圖像確定的強(qiáng)度值進(jìn)行比較。在這種情況下，將拖帶式的、即逆著進(jìn)給方向拍攝的圖像的或該圖像的尤其包含切割前方的圖像的部分區(qū)域的整體強(qiáng)度與另一圖像或該圖像的部分區(qū)域的整體強(qiáng)度比較以獲知切割前方斜率或切割前方角度，該另一圖像同時(shí)從另一觀察方向拍攝。
[0035]從所述另一圖像確定的強(qiáng)度值用作參考值，并且能夠例如與從逆著切割方向或進(jìn)給方向拍攝的圖像確定的強(qiáng)度值比較，其中，或者將各圖像的整體強(qiáng)度或者將在各圖像中被定位在同一位置的部分區(qū)域的整體強(qiáng)度用于該比較。該比較可通過(guò)不同方式進(jìn)行，例如通過(guò)將兩個(gè)強(qiáng)度值相減。所得到的差可與整體強(qiáng)度的閾值進(jìn)行比較，從而求得切割前方角度是否超過(guò)或低于預(yù)給定值。取代差，也可將與兩個(gè)強(qiáng)度值相關(guān)的其它參量例如商與閾值進(jìn)行比較，以獲知切割前方角度或者超過(guò)或低于預(yù)給定切割前方角度。
[0036]拍攝所述另一圖像的觀察方向能夠例如在進(jìn)給方向上定向，即將切割前方的拖帶式拍攝的圖像與刺穿式拍攝的圖像進(jìn)行比較，其中，觀察方向在工件平面中相互圍成180°的角度。但是，沿高能射線的射線軸線延伸的同軸線觀察方向或者在必要情況下其它觀察方向也可用作用于確定切割前方角度的基準(zhǔn)。此外，沿著高能射線的射線軸線進(jìn)行的同軸線觀察還可被用于，使得能夠?qū)崿F(xiàn)待監(jiān)視區(qū)域的更高分辨率的過(guò)程觀察。
[0037]在另一實(shí)施方式中，觀察方向在垂直于高能射線的射線軸線的平面中不沿著或逆著切割過(guò)程的(瞬時(shí))進(jìn)給方向定向并且分析機(jī)構(gòu)構(gòu)造用于根據(jù)拍攝的圖像獲知毛刺形成、粗糙度和/或溝道形成，以作為標(biāo)志性特征參量。在這種情況下，替換于或附加于獲知切割前方斜率，確定切縫的其它標(biāo)志性特征參量，例如在切割方向或進(jìn)給方向上的溝道形成或溝道間距以及在切縫的側(cè)棱邊上的溝道深度、工件下側(cè)面上的毛刺形成和/或切縫的切割縫隙側(cè)面上的粗糙度。切割前方斜率，更準(zhǔn)確地說(shuō)超過(guò)預(yù)給定切割前方角度，也可形成切口裂縫或者飛邊或溝道形成(作為切口裂縫的前級(jí))的指標(biāo)。
[0038]為了這個(gè)目的，可尤其是選擇一個(gè)觀察方向或者可選擇兩個(gè)相互成約180°角度定向的觀察方向，所述觀察方向在工件平面上的投影中相對(duì)于進(jìn)給方向以約+/-90° (典型地在約+/-70°和+/-110°之間)角度延伸，因?yàn)閺倪@樣的觀察方向可分別特別好地看到切縫的兩個(gè)側(cè)面切割棱邊之一對(duì)相互作用區(qū)域的影響，這使獲知上述標(biāo)志性特征參量變得容易。
[0039]在另一實(shí)施方式中，所述裝置附加地包括用于在待監(jiān)視區(qū)域中照明工件的照明源。所述照明可尤其與高能射線的射線軸線同軸線地進(jìn)行，以使工件的或切縫的上棱邊可見(jiàn)并且通過(guò)這種方式使切縫的位置和方向確定變得容易。所述照明源例如可產(chǎn)生波長(zhǎng)在360nm和800nm(VIS)或約800nm和約100nm(NIR)之間的照明。所述照明可與高能射線同軸線地進(jìn)行，即以直射光照明的形式。在這種情況下，照明射線可例如幾何地耦合到不被用來(lái)觀察的角度區(qū)域中，例如以安裝在準(zhǔn)直光路中的鏡子或孔鏡的形式，所述鏡子或孔鏡將照明和觀察的光路在地點(diǎn)上匯聚。替換地，照明射線可通過(guò)射線分配器耦入，所述射線分配器例如反射50 %照明射線并傳輸50 %觀察射線。所述射線分配器也可被設(shè)計(jì)為極化射線分配器，使得僅其極化在反射時(shí)在工件上轉(zhuǎn)動(dòng)的射線進(jìn)入觀察光路中。但也可將照明源相對(duì)于高能射線的射線軸線不同軸線地定向。
[0040]照明源例如可被設(shè)計(jì)為二極管激光器、照明二極管(LED)或閃光燈，其中，在窄頻譜區(qū)域中具有大的功率密度對(duì)于照明是有利的。為了保證均勻的照明，例如通過(guò)玻璃棒或玻璃纖維使射線均勻化是有利的。
[0041 ]在另一實(shí)施方式中，圖像感測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)造用于通過(guò)用于將所述激光射線穿透在所述工件上的激光切割噴嘴的噴嘴開(kāi)口拍攝圖像。在這種情況下，所述激光切割噴嘴的所述噴嘴開(kāi)口的環(huán)形內(nèi)邊緣限制所述觀察區(qū)域或可借助所述圖像感測(cè)機(jī)構(gòu)感測(cè)的所述待監(jiān)視區(qū)域。穿過(guò)所述激光切割噴嘴在必要情況下也可進(jìn)行所述待監(jiān)視區(qū)域的同軸線觀察，用于實(shí)現(xiàn)更高分辨率的過(guò)程監(jiān)視。
[0042]在另一實(shí)施方式中，圖像感測(cè)機(jī)構(gòu)具有探測(cè)器，尤其是相機(jī)，探測(cè)器具有探測(cè)器面，在探測(cè)器面上產(chǎn)生圖像。該探測(cè)器通常是地點(diǎn)分辨的探測(cè)器，例如CXD傳感器或CMOS傳感器，該CMOS傳感器也可實(shí)施為HDR(高動(dòng)態(tài)范圍)傳感器。相機(jī)的同一個(gè)探測(cè)器面可用于感測(cè)多個(gè)圖像，但也可設(shè)置多個(gè)探測(cè)器或探測(cè)器面用于感測(cè)圖像。由相互作用區(qū)域發(fā)射的被用于觀察的輻射是在與工件材料相關(guān)的波長(zhǎng)范圍中的熱輻射。在含鐵工件的情況下，典型地有益的是在約800nm到IlOOnm或1400nm(NIR區(qū)域)之間的波長(zhǎng)范圍中觀察。在第一種情況下可例如使用基于硅的相機(jī)，在第二種情況下可使用基于InGaAs的相機(jī)。在非鐵金屬的情況下，熔化溫度較低，因而，在必要情況下能夠?qū)τ^察有必要或有益的是對(duì)于例如在1.4μπι至Ij 3.Ομπι (I nGaAs)之間的短波紅外區(qū)域(SWIR)或必要時(shí)在約15μηι到I mm之間的遠(yuǎn)紅外區(qū)域(FIR)的較長(zhǎng)波長(zhǎng)敏感的相機(jī)。原則上，在約15nm或更小的波長(zhǎng)范圍中的窄帶觀察是有利的，以避免彩色像差。為了產(chǎn)生這樣的窄帶觀察，可在圖像感測(cè)機(jī)構(gòu)中設(shè)置窄帶的波長(zhǎng)選擇性濾波器。
[0043]在另一實(shí)施方式中，所述裝置附加地包括控制和/或調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)獲知的至少一個(gè)標(biāo)志性特征參量控制和/或調(diào)節(jié)切割過(guò)程的參數(shù)。該控制和/或調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)典型地用于控制或調(diào)節(jié)整個(gè)切割過(guò)程，即切割過(guò)程所需的高能射線相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)以及切割參數(shù)例如進(jìn)給速度或切割速度、過(guò)程氣體壓力、激光功率等。
[0044]這些和其它參數(shù)可根據(jù)獲知的標(biāo)志性參數(shù)來(lái)控制或調(diào)節(jié)。例如可根據(jù)獲知的切割前方角度來(lái)受控地或受調(diào)節(jié)地減小進(jìn)給速度，以避免切口裂縫。當(dāng)預(yù)給定切割前方角度(在該切割前方角度時(shí)還進(jìn)行良好切口)被超過(guò)時(shí)，可例如減小進(jìn)給速度。
[0045]本發(fā)明的另一方面涉及一種開(kāi)頭提到類型的裝置，所述裝置可以尤其如上所述地構(gòu)造，在該裝置中，分析機(jī)構(gòu)構(gòu)造用于借助所感測(cè)的相互作用區(qū)域獲知切縫的切割前方角度和/或超過(guò)切縫的預(yù)給定切割前方角度和/或低于預(yù)給定切割前方角度，以作為切割過(guò)程的標(biāo)志性參數(shù)。所述裝置附加地包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)造或編程用于通過(guò)影響切割過(guò)程的至少一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)將切割前方角度調(diào)節(jié)到預(yù)給定的恒定值。切割前方角度的述預(yù)給定的恒定值典型地與預(yù)給定切割前方角度一致，只要獲知所述超過(guò)或低于所述預(yù)給定切