Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Laserprojektion mittels einer Laservorrichtung sowie eine Laservorrichtung, die ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Laserprojektoren werden in den verschiedensten technischen Gebieten eingesetzt, um Umrisse und Markierungen auf Gegenstände zu projizieren. In der Regel können deren Linien in einfarbiger, also zum Beispiel in roter, grüner oder blauer Projektion oder in mehrfarbiger Projektion, insbesondere in mischfarbiger Projektion auf eine ebene oder gewölbte Fläche, oder auf eine Fläche einer beliebigen anderen Kontur gut sichtbar projiziert werden. Als Grundlage für die Projektion dienen häufig CAD- Daten, die zu Projektionsdaten verarbeitet und an einen oder mehrere Projektoren übermittelt werden. Industrielle Laserprojektionssysteme erzeugen virtuelle, aber sichtbare Schablonen auf zu bearbeitenden Objekten, die die Oberflächen nicht berühren oder verschmutzen. Technisch erfolgt die Projektion üblicherweise mittels eines oder mehrerer Galvanometer, mittels der sich jeweils einen Spiegel in seiner Ausrichtung gegenüber einem Laserstrahl verändern lässt. Der Laserstrahl wird durch den Spiegel abgelenkt, wobei der Drehwinkel des Spiegels die Richtung der Ablenkung bestimmt. Werden zwei oder mehr Galvanometer miteinander kombiniert, so kann jeder zugängliche Punkt im Raum angestrahlt werden.

Zur Einhaltung von Sicherheitsrichtlinien betreffend den Einsatz und die Verwendung von Lasern ist es notwendig, die von dem Laserprojektor abgegebene Leistung in Abhängigkeit von verschiedenen Variablen wie Einsatzort oder Einsatzzweck zu beschränken. Eine besondere Rolle spielt dabei die Verletzungsgefahr für Personen, die sich in einem von dem Laser erreichbaren Abstrahlbereich aufhalten. Insbesondere ein ungeschützter Blick in Laserlicht hoher Leistungsstärke kann zu Verletzungen der Netzhaut und damit ggf. zu Einschränkungen der Sehfähigkeit führen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Laserprojektion bereitzustellen, die es mit einfachen Mitteln erlaubt, die Intensität des Laserstrahls auf ein vorgebbares Maß einzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren nach Anspruch 1 und durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Laserprojektion mittels einer Laservorrichtung aufweisend eine Lasererzeugungseinheit mittels der ein Laserstrahl erzeugbar ist, eine Umlenkeinrichtung mittels der ein Abstrahlwinkel des Laserstrahls einstellbar ist zur Lenkung des Laserstrahls entlang einer vorgegebenen Trajektorie, sowie eine mit der Lasererzeugungseinheit gekoppelte Steuerungseinrichtung mittels der die Leistung des Laserstrahls einstellbar ist, wobei in einem ersten Schritt für die Navigation des Laserstrahls entlang der vorgegebenen Trajektorie mehrere mittels der Umlenkeinrichtung anzusteuemde Navigations winkel bestimmt werden, wobei den Navigationswinkeln jeweils eine Start-Leistung zugeordnet wird, die die Leistung des Laserstrahls beim Umlenken zwischen zwei Navigationswinkeln vorgibt, und wobei in einem nächsten Schritt in Abhängigkeit der Anzahl von unmittelbar nacheinander anzusteuemden Navigationswinkeln, mit denen der Laserstrahl einen Navigationsabschnitt einer Referenzfläche erreicht, eine zu erwartende Verweildauer des Laserstrahls in dem Navigationsabschnitt ermittelt wird und dass zumindest für eine Teilmenge der Navigationswinkel, mit denen der Laserstrahl den Navigationsabschnitt erreicht, die jeweilige Start-Leistung des Laserstrahls in Abhängigkeit der ermittelten Verweildauer jeweils auf eine vorgebbare Soll-Leistung eingestellt wird.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung eines Laserprojektors, der unter Einhaltung vorgegebener Laser-Sicherheits-Klassen betreibbar ist. Beispielsweise kann durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Laserprojektor bereitgestellt werden, der die aus vorgegebenen Sicherheitsrichtlinien entnehmbaren Kriterien fur Laserklasse 2 sowie Laserklasse 3B erfüllt. Bei Erfüllung bestimmter Laserklassen kann beispielweise erreicht werden, dass ein erfindungsgemäßer Laserprojektor auch ohne einen für den Betrieb im Unternehmen sonst notwendigen Laserschutzbeauftragten einsetzbar ist. Die Einhaltung bestimmter Laserklassen kann bereits durch eine Begrenzung der mittels der Laserprojektionsvorrichtung emittierbaren Gesamtleistung erreicht werden. Beispielsweise kann die Einhaltung von Laserklasse 3B erreicht werden, wenn die Laserprojektionsvorrichtung eine Gesamtleistung von 500 mW nicht überschreitet.

Laserklasse 2 könnte ebenfalls mittels Auswahl von Laserdioden mit einer maximal emittierten Leistung 1 mW erreicht werden. Für den Einsatz im Projektor ist die Leistung von 1 mW allerdings ungeeignet, da die Projektion aufgrund der üblichen Entfernung zur Projektionsfläche und der hohen Geschwindigkeiten, mit denen der Laserstrahl üblicherweise abgelenkt wird, für seinen Einsatzzweck nicht hell genug wäre.

Um dieses Problem zu lösen, kann ein Sicherheitsbereich definiert werden, wobei außerhalb des Sicherheitsbereichs vorgebbare Kriterien, wie zum Beispiel die Kriterien für Laserklasse 2, erfüllt werden und innerhalb des Sicherheitsbereiches andere Kriterien erfüllt werden, die eine Einstufung in eine höhere Laserklasse verlangen. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, Sicherheitskriterien für gepulste Strahlquellen zu verwenden, insbesondere unabhängig davon, ob eine gepulste oder eine ungepulste Strahlungsquelle für die Erzeugung des Laserstrahls verwendet wird. Somit kann beispielsweise - ausgehend von derzeit gültigen Sicherheitsrichtlinien - statt der Leistung nunmehr die Energie des Laserstrahls beim Übersteifen einer Blende von 7 mm für die Einhaltung von für eine bestimmte Laserklasse notwendiger Kriterien betrachtet werden.

Die Energie des Laserstrahls beim Überstreifen eines bestimmten Flächenabschnitts lässt sich bei Kenntnis der emittierenden Leistung der Lasererzeugungseinheit in Abhängigkeit der Verweildauer des Laserstrahls innerhalb des Flächenabschnitts ermiteln. Bei einem Verfahren der erfindungsgemäßen Art wird die von dem Laserstrahl zu überstreichende Trajektorie üblicherweise durch die sequentielle Ansteuerung einzelner vorgegebener Navigations winkel mitels der Umlenkeinrichtung bestimmt. Die Navigationswinkel werden dabei nacheinander in einem kurzen Zeitabstand zueinander angesteuert. Jedem Navigations winkel ist dabei üblicherweise auch eine Laserleistung zugeordnet, die die Laserleistung für diesen Navigationswinkel bestimmt.

Wenn die Zeitabstände zwischen den einzelnen angesteuerten Navigations winkeln zumindest weitgehend gleich sind, kann die Verweildauer des Laserstrahls in einem bestimmten Navigationsabschnit beispielsweise aus der Multiplikation der Anzahl der nacheinander anzusteuemden Navigationswinkel, mit denen der Navigationsabschnit erreicht wird, und dem Zeitabstand ermitelt werden. Beispielsweise kann der Zeitabstand zwischen zwei nacheinander angesteuerten Navigationswinkeln 2 ps betragen. Der Zeitabstand kann durch eine Zeitkonstante vorgegeben sein, die ein Regler zwischen einzelnen Regelschriten als Prozesszeit verwendet.

Zur Vorgabe einer mit der Laservorrichtung zu projizierenden Kurve kann in einem ersten Schrit vorgesehen sein, Vektorgrafiken, beispielsweise im SVG- oder DXF- Format bereitzustellen. Diese Vektorgrafiken werden üblicherweise mitels eines dazu eingerichteten Computerverarbeitungsverfahren aufgearbeitet und in einzelne Elemente wie Kreisabschnitte, Linien und Splines zerlegt. Diese Daten werden dann an die Laserprojektionsvorrichtung übertragen. Die Laserprojektionsvorrichtung nimmt die Daten entgegen und bereitet diese mitels einer Steuerungsvorrichtung so auf, dass in vorgebbaren Zeit- Abschniten von zum Beispiel 2 ps jeweils ein Winkel Phi, ein Winkel Theta sowie eine bestimmte Laserleistung zugeordnet sind. Der mittels der Umlenkeinrichtung anzusteuemde Raumwinkel, bestehend aus dem Winkel Phi und dem Winkel Theta kann auch als Navigationswinkel bezeichnet werden. Diese Bearbeitung wird Trajektorisierung genannt. Nach der Trajektorisierung erfolgt ein weiterer Schritt, in welchem erfindungsgemäße Verfahrensschritte durchgefiihrt werden, um die Einhaltung einer bestimmten Laserklasse zu ermöglichen. Nach einer erfindungsgemäßen Aufbereitung können die Daten an einen Regler übergeben werden, welcher mithilfe der Galvanometerantriebe und der Lasertreiber zyklisch und in Echtzeit die vorgegebene Trajektorie anhand der Navigationswinkel abfährt. Die Umlauffrequenzen, also die Wiederholraten einer Trajektorie, liegen typischerweise zwischen 30 - 50 Hz.

Bei der erfindungsgemäßen Einstellung der Soll-Leistung des Laserstrahls ist daran gedacht, dass die von der Lasererzeugungseinheit emittierte Ausgangsleistung eingestellt wird. Bei Verwendung einer Lasererzeugungseinheit mit mehreren Laserquellen werden vorzugsweise die Laserleistungen der einzelnen Quellen eingestellt, um eine sich aus der Leistung des Laserstrahls und der Verweildauer ergebende zu erwartende Energie in einem Navigationsabschnitt nicht zu überschreiten.

In einer Ausgestaltung ist daran gedacht, dass für die Einstellung der Start-Leistungen auf die Soll-Leistungen auf Basis der vorgegebenen Start-Leistungen des Laserstrahls eine zu erwartende, mittels des Laserstrahls in dem Navigationsabschnitt der Referenzfläche aufzubringende Ist-Energie ermittelt wird und bei Überschreiten der Ist-Energie über eine erste vorgebbare Grenz-Energie, die Start-Leistungen derart jeweils auf Soll-Leistungen reduziert werden, dass eine zu erwartende Ist-Energie erreicht wird, die kleiner oder gleich der Grenz-Energie ist.

Die Einstellung der den Navigationswinkeln zugeordneten Start-Leistungen auf die Soll-Leistungen kann derart durchgefiihrt werden, dass sämtliche einzustellenden Start-Leistungen jeweils um einen bestimmten Faktor reduziert oder erhöht werden. Bei Verwendung mehrerer Laserquellen, bei denen den Navigations winkeln jeweils die Laserleistungen der einzelnen Laserquellen zugeordnet sind, werden beispielsweise jede anzupassende Start-Leistung um einen bestimmten Faktor reduziert oder erhöht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist daran gedacht, dass die Einstellung der Start-Leistung auf die Soll-Leistung vor der Aktivierung des Lasers stattfindet, sodass der Laser bei Aktivierung die vorgebbaren Leistungs- bzw. Energie-Grenzwerte nicht überschreitet und somit sofort mit Aktivierung des Lasers die Einhaltung bestimmter Laserklassen gewährleistet ist.

Neben einer Reduktion der Start-Leistungen auf die Soll-Leistungen kommt auch eine Erhöhung der Start-Leistung in Betracht. Eine Erhöhung kann zum Beispiel durchgeflihrt werden, wenn die in einem Navigationsabschnitt zu erwartende Ist- Energie des Laserstrahls geringer ist als eine vorgebbare Grenz-Energie. Sollte die Verweildauer des Laserstrahls in dem Navigationsabschnitt ein bestimmtes Maß nicht überschreiten, sodass eine vorgegebene Grenz-Energie bzw. Grenz-Leistung des Laserstrahls in dem betrachteten Navigationsabschnitt bereits ohne Anpassung unterschritten wird, so kann auch vorgesehen sein, die Start-Leistungen unverändert zu lassen.

Die zu erwartende, mittels des Laserstrahls in dem Navigationsabschnitt der Referenzfläche aufzubringende Ist-Energie lässt sich beispielsweise mit Hilfe der Gleichung Gl berechnen. n

^{Eist =} 2 ti x Pi x Si (Gl) i=a

Wobei für Gleichung Gl und im Weiteren gilt: E _ist ist die Ist-Energie; ist der Zeitabstand zwischen einem vorausgehenden und dem betrachteten Navigationswinkel i; j ist die dem betrachteten Navigationswinkel i zugeordnete Start-Leistung der Laserquelle des Laserstrahls; S _t ist ein Skalierungsfaktor der Laserquelle; a ist der erste betrachtete Navigationswinkel und n ist der letzte betrachtete Navigationswinkel. In Gleichung Gl wird die Summe gebildet für eine Anzahl von aufeinander folgenden Navigationswinkeln a bis n, wobei jeweils die Zeitdauer multipliziert wird mit der Laserleistung P _t und einem Skalierungsfaktor der Laserquelle. Bei mehr als einer Quelle ist die Gleichung entsprechend um die Laserleistung P _xl und den Skalierungsfaktor S _xi der weiteren Quellen zu erweitern. Beispielsweise lässt sich die Ist-Energie bei Verwendung einer Lasererzeugungseinheit mit zwei Laserquellen mittels Gleichung G2 ermitteln.

Üblicherweise ist bei Laserprojektoren der gattungsgemäßen Art die Zeitdauer t _£ zwischen zwei Navigationswinkeln i vorzugsweise jeweils gleich. Die Zeitdauer wird also beispielweise durch eine Zeitkonstante t _K , insbesondere eine Reglerkonstante gebildet. In einem Anwendungsfall kann die Zeitkonstante t _K 2ps betragen.

Die Grenz-Energie kann für verschiedene zu erzielende Laser-Leistungsklassen bestimmt werden. Beispielsweise kann eine Grenz-Energie für Laserklasse 2 mittels Gleichung G3 bestimmt werden.

Egrenz = 7 X IO" ⁴ X T ^0,75 X C ₆ (G3)

Wobei für Gleichung G3 und im Weiteren gilt: E _grenz ist die Grenz-Energie; T ist die Verweildauer des Laserstrahls in dem betrachteten Navigationsabschnitt; C ₆ ist ein Bemessungsfaktor für Grad der Fokussierung des Laserstrahls. Bei Verwendung eines parallel gerichteten, also kollimierten Laserlichts, bei dem der Strahldurchmesser insbesondere bei 7 mm oder bei weniger als 7 mm liegt, kann beispielsweise für den Bemessungsfaktor C ₆ ein Wert von 1 gewählt werden. Bei Verwendung eines aufgeweiteten Laserstrahls wird diese Aufweitung durch den Bemessungsfaktor entsprechend berücksichtigt. Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein kollimierter Laserstrahl mit einem Strahldurchmesser von weniger als 7 mm verwendet.

Die Grenz-Energie fiir Laserklasse 3R kann beispielsweise mittels Gleichung G4 bestimmt werden.

Earenz = 3,5 X IO ^-3 X T ⁰ ’ ⁷⁵ (G4)

Die Verweildauer T ergibt sich aus der Summe der Zeitabstände zwischen den betrachteten Navigationswinkeln i. Wenn die Zeitabstände jeweils gleich sind, also als Zeitkonstante vorliegen, kann die Verweildauer T durch Multiplikation der Zeitkonstante mit der Anzahl von unmittelbar nacheinander anzusteuemden Navigationswinkeln, mit denen der Laserstrahl den betrachteten Navigationsabschnitt der Referenzfläche erreicht, gebildet werden.

Wenn die ermittelte Ist-Energie höher ist als die zu unterschreitende Grenz-Energie, ist daran gedacht, die Start-Leistungen der betrachteten Navigationswinkel mit einem Korrekturfaktor zu multiplizieren, um die zu erwartende Ist-Energie das Lasers in dem betrachteten Navigationsabschnitt auf ein Maß zu reduzieren, dass bei oder unterhalb der Grenz-Energie liegt. Der Korrekturfaktor kann beispielsweise mittels Gleichung G5 bestimmt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann des Weiteren vorgesehen sein, dass auf der Basis der Soll-Leistungen des Laserstrahls eine zu erwartende, mittels des Laserstrahls in einem Navigationsabschnitt der ersten Referenzfläche abzugebende Abschnittsleistung ermittelt wird, und wobei die Abschnittsleistung verglichen wird mit einer vorgebbaren Grenzleistung, und wobei bei Überschreiten der zu erwartenden Abschnittsleistung über die Grenzleistung zumindest für eine Teilmenge der Navigationswinkel, mit denen der Laserstrahl den Navigationsabschnitt erreicht, die Soll-Leistungen derart jeweils reduziert werden, dass die zu erwartende Abschnittsleistung kleiner oder gleich der Grenzleistung ist.

Hierbei wird geprüft, ob die mit vorgegebenen Soll-Leistungen, bzw. Start- Leistungen soweit die den Navigationswinkeln zugeordneten Leistungen nicht verändert wurden, erzielte Abschnittsleistung außerhalb eines bestimmten Schutzbereiches unterhalb einer zu unterschreitenden Grenz-Leistung liegt. Wenn die zu erwartende Abschnittsleistung im Abstand des Schutzbereiches größer ist als die zu unterschreitende Grenzleistung, dann werden die Soll-Leistungen zumindest eines Teils der, insbesondere aller, Navigationswinkel mit denen der Laserstrahl den betrachteten Navigationsabschnitt erreicht, proportional reduziert.

Bei dieser Ausgestaltung ist ferner daran gedacht, dass für die Ermittlung der Abschnittsleistung zunächst eine zu erwartende in dem Navigationsabschnitt aufzubringende Abschnittsenergie ermittelt wird und mit einer Wiederholrate der vorgegebenen Trajektorie verknüpft wird.

Die Abschnittsenergie kann beispielsweise unter Anwendung von Gleichung Gl, bzw. bei Verwendung mehrerer Laserquellen unter Anwendung einer angepassten Gleichung wie zum Beispiel Gleichung G2, ermittelt werden, wobei die Ist-Energie der Abschnittsenergie entspricht. Die Abschnittsleistung kann, zum Beispiel unter Anwendung von Gleichung G6, aus einer Multiplikation der Abschnittsenergie mit der Widerholrate der Trajektorie ermittelt werden.

^Abschnitt ~ ^Abschnitt frR (66)

Wobei für Gleichung G6 und im Weiteren gilt: PAbschnitt ist die Abschnittsleistung; ^Abschnitt ist die Abschnittsenergie und f _TR ist die Frequenz bzw. die Wiederholrate der Trajektorie, also beispielsweise die Anzahl der Wiederholungen der Trajektorie, die projiziert werden sollen, pro Sekunde. In einer weiteren Ausgestaltung ist daran gedacht, dass für mindestens einen Navigationsabschnitt der Referenzfläche Trajektoriensegmente der vorgegebenen Trajektorie identifiziert werden, für die der Laserstrahl diesen Navigationsabschnitt erreicht. Mittels der Identifikation von Trajektoriensegmenten, mit denen der Laserstrahl den betrachteten Navigationsabschnitt erreicht, kann zunächst erkannt werden, ob mehr als ein Trajektorienabschnitt innerhalb des betrachteten Navigationsabschnittes liegt. Im Folgenden kann eine Gesamtenergie verschiedener Kombination dieser Trajektoriensegmente berücksichtigt werden, um zu ermitteln, ob eine vorgebbare Grenz-Energie überschritten wird. Die Trajektoriensegmente sind Abschnitte der vorgegebenen Trajektorie, die sich jeweils aus unmittelbar aufeinander folgenden Navigationswinkeln zusammensetzen, mit denen der Laserstrahl den betrachteten Navigationsabschnitt erreicht.

Es ist ferner daran gedacht, dass bei Identifizierung von mehr als einem innerhalb des Navigationsabschnittes liegenden Trajektoriensegments für mindestens eine Kombination, insbesondere für jede Kombination, bestehend aus einem ersten Trajektoriensegment und einem oder mehrerer weiterer unmittelbar aufeinander folgender Trajektoriensegmente eine der Kombination zugeordnete Anzahl von Navigationswinkeln eines die Trajektoriensegmente umfassenden Trajektorienabschnittes der vorgegebenen Trajektorie bestimmt wird, beginnend mit einem ersten Navigationswinkel des ersten Trajektoriensegments der Kombination und endend mit einem letzten Navigationswinkel des entlang des Trajektorienabschnittes letzten Trajektoriensegments der Kombination.

Die Zahl der möglichen Kombinationen verschiedener Trajektoriensegmente, die jeweils in dem betrachteten Navigationsabschnitt liegen, steigt mit der Anzahl der identifizierten Segmente. Die Anzahl der Kombinationen kann unter Anwendung von Gleichung G7 ermittelt werden. Der Bereich der vorgegebenen Trajektorie, der identifizierte Trajektoriensegmente einer Kombination umfasst, ist ein dem Navigationsabschnitt zugeordneter Trajektorienabschnitt. Jeder Kombination von Trajektoriensegmenten ist ein Trajektorienabschnitt zugeordnet. Ein Trajektorienabschnitt beginnt mit einem ersten Navigationswinkel eines ersten innerhalb des Navigationsabschnittes liegenden Trajektoriensegments einer

Kombination und er endet mit einem letzten Navigations winkel eines letzten innerhalb des Navigationsabschnittes liegenden Trajektoriensegments einer

Kombination. Ein solcher Trajektorienabschnitt umfasst also alle unmittelbar aufeinander folgenden Navigations winkel beginnend mit einem ersten Navigationswinkel eines ersten Trajektoriensegments und endend mit einem letzten Navigationswinkel eines letzten Trajektoriensegments der Kombination.

Wobei für Gleichung G7 und im Weiteren gilt: N _K ist die mögliche Anzahl der Kombinationen, die sich aus der Anzahl n _TS der innerhalb des betrachteten Navigationsabschnittes liegenden Trajektoriensegmente ergibt.

Für die Betrachtung einer Kombination wird jeweils ein erstes Trajektoriensegment und ein oder mehrere weitere unmittelbar aufeinander folgende Trajektoriensegmente berücksichtigt. Unmittelbar aufeinander folgende Trajektoriensegmente sind dabei solche Segmente der Trajektorie, die in Richtung der zeitlichen Abfolge der anzusteuemden Navigations winkel bzw. in Bewegungsrichtung des Lasers entlang der Trajektorie unmittelbar aufeinander folgen, also ohne Überspringen von dazwischen liegenden Segmenten, und ebenfalls in dem betrachteten Navigationsabschnitt liegen. Eine Kombination kann also aus zwei oder mehr als zwei innerhalb des betrachteten Navigationsabschnittes liegenden Trajektoriensegmenten bestehen. Es versteht sich, dass hier immer nur ein einziger Durchlauf der Trajektorie innerhalb einer Periode betrachtet wird. Die Trajektoriensegmente, die innerhalb eines betrachteten Navigationsabschnitt liegen, sind also jeweils verschiedene Segmente eines einzigen Durchlaufs der Trajektorie. Es ist weiter daran gedacht, dass für mindestens eine Kombination, insbesondere für jede Kombination, in Abhängigkeit der der Kombination zugeordneten Anzahl der Navigationswinkel eine Referenzdauer bestimmt wird, wobei in Abhängigkeit der Referenzdauer eine der Kombination zugeordnete Kombination-Grenz-Energie ermittelt wird, und wobei für die Kombination eine zu erwartende Kombination-Ist- Energie ermittelt wird aus der Summe von Segment-Energien, die jeweils der zu erwartenden Energie der Trajektoriensegmente der Kombination entsprechen, und wobei die Kombination-Ist-Energie mit der Kombination-Grenz-Energie verglichen wird, und wobei bei Überschreiten der Kombination-Ist-Energie über die Kombination-Grenz-Energie zumindest für eine Teilmenge der Navigationswinkel des Trajektorienabschnittes die jeweils den Navigations winkeln zugeordnete Start- Leistung oder Soll-Leistung des Laserstrahls derart reduziert wird, dass die zu erwartende Kombination-Ist-Energie kleiner oder gleich der Kombination-Grenz- Energie ist.

Wie die Grenz-Energie E _grenz kann auch die Kombination-Grenz-Energie für verschiedene zu erzielende Laser-Leistungsklassen bestimmt werden. Analog zu Gleichung G3 kann die Kombination-Grenz-Energie beispielsweise für Laserklasse 2 unter Anwendung von Gleichung G8 bestimmt werden.

E _KG E = 7 X IO“ ⁴ X RD ^0,75 X C ₆ (G8)

Wobei für Gleichung G8 und im Weiteren gilt: E _KGE ist die Kombination-Grenz- Energie; RD ist die Referenzdauer für die betrachtete Kombination; C ₆ ist der Bemessungsfaktor zur Berücksichtigung des Fokussierungsgrades des Laserstrahls, der, wie oben erläutert, beispielsweise bei 1 liegen kann.

Die Kombination-Grenz-Energie für Laserklasse 3R kann beispielsweise unter analoger Anwendung von Gleichung G4 bestimmt werden. Die Referenzdauer RD kann ermittelt werden aus der Summe der Zeitabständen zwischen den einzelnen Navigationswinkeln der betrachteten Kombination, beginnend mit einem ersten Navigationswinkel des ersten Trajektoriensegments der Kombination und endend mit einem letzten Navigationswinkel des entlang des Trajektorienabschnittes letzten Trajektoriensegments der Kombination. Es werden also nicht nur die Navigations winkel der einzelnen Trajektoriensegmente der Kombination berücksichtigt, sondern auch die zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Trajektoriensegmenten. Die Referenzdauer RD kann also beispielsweise unter Anwendung von Gleichung G9 bestimmt werden.

Wobei für Gleichung G9 und im Weiteren gilt: RD ist die Referenzdauer für die betrachtete Kombination; t _t ist der Zeitabstand zwischen einem vorausgehenden und dem betrachteten Navigationswinkel i; a ist der erste betrachtete Navigations winkel und n ist der letzte betrachtete Navigationswinkel.

Wenn die Zeitabstände jeweils zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Navigationswinkeln gleich sind, also eine Zeitkonstante t _K vorliegt, kann die Referenzdauer aus der Multiplikation der Zeitkonstante t _K mit der Anzahl der betrachteten Navigationswinkel n ermittelt werden, also insbesondere unter Anwendung von Gleichung G10.

RD = n X t _K (G10)

Die Segment-Energien können unter Anwendung von Gleichung Gi l bestimmt werden. Gleichung Gl 1 kann analog zu Gleichung Gl bzw. bei Verwendung mehrerer Quellen unter Erweiterung der Gleichung Gi l analog zu den Erläuterungen zu Gleichung G2 angewandt werden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher auf weitere Erläuterungen verzichtet.

Wobei für Gleichung Gl 1 und im Weiteren gilt: E _SE ist die Segment-Energie eines betrachteten Trajektoriensegments; t _t ist der Zeitabstand zwischen einem vorausgehenden und dem betrachteten Navigations winkel i; P[ ist die dem betrachteten Navigationswinkel i zugeordnete Start-Leistung bzw. die nach Anwendung vorheriger Verfahrensschritte angepasste Soll-Leistung der Laserquelle des Laserstrahls; Si ist ein Skalierungsfaktor der Laserquelle; a ist der erste Navigationswinkel und n ist der letzte Navigationswinkel des betrachteten Trajektoriensegments.

Analog zu den Erläuterungen zu Gleichungen Gl und G2 ist bei Laserprojektoren der gattungsgemäßen Art die Zeitdauer zwischen zwei Navigations winkeln i vorzugsweise jeweils gleich.

Zur Einstellung der Leistung des Laserstrahls auf ein Maß bei dem die Kombination- Ist-Energie kleiner oder gleich der Kombination-Grenz-Energie ist, kann vorgesehen sein, die bisher den betrachteten Navigationswinkeln zugeordnete Leistung auf eine neue Leistung einzustellen. Analog zu den vorangegangenen Erläuterungen, können die bisher den betrachteten Navigationswinkeln zugeordnete Laser-Leistung, also die bis zu diesem Verfahrensschritt einstellte Start- bzw. Soll-Leistung mit einem Faktor multipliziert werden. Damit werden die Leistungswerte der betrachteten Navigationswinkel jeweils proportional verändert. Die Leistungseinstellung kann beispielsweise unter Anwendung von Gleichung Gl 2 erfolgen.

Wobei fiir Gleichung G12 und im Weiteren gilt: P _neu ist die einem betrachteten Navigationswinkel zugeordnete eingestellte neue Leistung; P _att ist die einem betrachteten Navigationswinkel zugeordnete alte Leistung; E _KGE ist die Kombination- Grenz-Energie; E _KIE ist die Kombination-Ist-Energie.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist daran gedacht, dass die Einstellung der Leistung des Laserstrahls mittels einer Pulsweitenmodulation erfolgt.

Ferner kann vorgesehen sein, dass mittels eines Abstandssensors ein Abstand von im Erfassungsbereich des Abstandssensors erfasster Objekte zu der Laservorrichtung überwacht wird. Damit kann erkannt werden, dass sich innerhalb eines vorgebbaren Sicherheitsabstands ein Objekt befindet. Vorrangig ist daran gedacht, mittels des Abstandssensors Personen zu erkennen, insbesondere den Kopf einer Person, die sich innerhalb eines Sicherheitsabstands aufhalten.

In erster Hinsicht ist vorgesehen, dass der Abstandssensor lediglich erkennt, wenn sich ein Objekt innerhalb eines eingestellten Sicherheitsabstands befindet. Eine Erfassung des tatsächlichen Abstands ist also nicht notwendig. Ein geeigneter Abstandssensor könnte also eingerichtet sein, ein sich im Sicherheitsbereich befindliches Objekt anhand einer Schwellwertüberschreitung zu detektieren. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Abstandssensor ausgebildet und eingerichtet ist, einen Abstand eines erfassten Objektes zu ermitteln bzw. ein Signal zu erzeugen mittels dem ein Abstand zum Objekt bestimmt werden kann.

Zur Erhöhung der Laser-Sicherheit kann vorgesehen sein, dass die Leistung des Laserstrahls in Abhängigkeit des mittels des Abstandssensors überwachten Abstands eingestellt wird, wobei insbesondere bei Unterschreiten eines vorgebbaren Sicherheitsabstandes die Lasererzeugungseinheit deaktiviert wird.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Referenzfläche als virtuelle Fläche berechnet wird, die sich über einen Winkelbereich, insbesondere über den gesamten Winkelbereich, eines von dem Laserstrahl erreichbaren Navigationsbereiches erstreckt. Der von dem Laserstrahl erreichbare Navigationsbereich wird im Wesentlichen anhand der Austrittsöffhung der Laservorrichtung der mit der Umlenkeinrichtung erreichbaren Raumwinkel bestimmt.

Für eine äquidistante Verteilung der Navigationsabschnitte über den Projektionsbereich der Laser- Vorrichtung ist daran gedacht, dass die virtuelle Referenzfläche eine sphärische Form aufweist und sich in einem Abstand zur Laserprojektionsvorrichtung erstreckt, wobei der Abstand der virtuellen Referenzfläche insbesondere dem Sicherheitsabstand entspricht. Der Abstand der virtuellen Referenzfläche kann beispielsweise nach den örtlichen Gegebenheiten und/oder nach vorgebbaren Sicherheitskriterien gewählt werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in den über den Sicherheitsabstand hinausgehenden Entfemungsbereichen die Einhaltung von Laserklasse 2 oder die Einhaltung einer anderen Laser-Sicherheitsklasse wie zum Beispiel Laserklasse 3R gewährleistet. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch mit mehreren verschiedenen Referenzflächen in verschiedenen Abständen durchgefiihrt werden kann, um beispielsweise die Einhaltung verschiedener Laser- Sicherheitsklassen in verschiedenen Entfemungsbereichen zu gewährleisten.

Weiter ist daran gedacht, dass die Referenzfläche in ein mehrere Rasterzellen umfassendes Raster eingeteilt wird, wobei jede Rasterzelle einem von dem Laserstrahl erreichbaren Navigationsabschnitt entspricht. Ein Navigationsabschnitt kann beispielsweise eine rechteckige Außenkontur aufweisen. Insbesondere kann vorgesehen sein kann, dass die Außenkontur eines Navigationsabschnittes quadratisch ist. Für die Kantenlänge eines rechteckigen bzw. quadratischen Navigationsabschnittes kann grundsätzlich ein beliebiger Wert gewählt werden, zum Beispiel ein sich an bestimmten normierten Vorgaben orientierender Wert. Beispielsweise kann die Kantenlänge bei einem Wert zwischen 4 mm, oder weniger als 4 mm und 10 mm, oder mehr als 10 mm liegen. Vorzugsweise ist an eine quadratische Außenkontur mit einer Kantenlänge von 7 mm gedacht ist.

Insbesondere zur Erzeugung verschiedenfarbiger Laserprojektionen kann vorgesehen sein, dass die Lasererzeugungseinheit zwei oder mehr als zwei Laserstrahlquellen aufweist, wobei für die Erzeugung des Laserstrahls die mittels der zwei oder mehr als zwei Laserstrahlquellen erzeugten Strahlen überlagert werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein roter Laser mit einer den Navigationswinkeln zugeordneten Start-Leistung von jeweils 100% seiner maximalen Leistung zusammen mit einem grünen Laser mit einer den Navigationswinkeln zugeordneten Start-Leistung von jeweils 50% seiner maximalen Leistung verwendet wird. Eine unterschiedliche Leistungseinstellung der Laser-quellen ermöglicht die Projektion verschiedener Mischfarben. Bei einer erfindungsgemäßen Leistungsreduktion zur Einhaltung von Grenz-Energien kann vorgesehen sein, beide Quellen proportional zu reduzieren, beispielsweise den roten Laser auf 50% und den grünen Laser auf 25% ihrer jeweils maximalen Leistung. Bei Verwendung mehreren Laser-Quellen müssen die Einzelquellen individuell angepasst werden, beispielsweise mittels individuell einstellbarer Pulsweitenmodulation.

Für die Umlenkung des Laser-Strahls in verschiedene Raumrichtungen ist daran gedacht, dass die Umlenkeinrichtung mindestens einen bewegbaren Spiegel, insbesondere mindestens einen Galvanometer- Spiegel aufweist, mittels dem der Laserstrahl zur Einstellung des Abstrahlwinkels umlenkbar ist.

Ein Sicherheitsproblem kann entstehen, wenn die Umlenkeinrichtung ungewollt funktionslos bleibt oder aufgrund von Fehlfunktionen nicht die gewünschte Umlenkgeschwindigkeit erreicht. Dabei kann die tatsächliche Verweildauer des Laserstrahls in einem bestimmten Navigationsabschnitt höher sein, als die berechnete Verweildauer. Um dieses Sicherheitsrisiko zu reduzieren, ist daran gedacht, dass mittels einer Überwachungseinrichtung eine vorgegebene Geschwindigkeit einer Antriebseinheit der Umlenkeinrichtung überwacht wird. Bei dieser Überwachung kann beispielsweise vorgesehen sein, zu ermitteln, ob der Ist-Winkel der Umlenkeinrichtung dem vorgesehenen Soll-Winkel entspricht. Abweichungen zwischen Ist-Winkel und Soll-Winkel werden auch „Schleppfehler“ genannt. Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, die resultierende Geschwindigkeit aus beiden Spiegelbewegungen gegen eine Grenzgeschwindigkeit zu prüfen. Mit dieser Überwachung können insbesondere auch völlig funktionslos bleibende Spiegel, also „festklebende“ Spiegel erkannt werden.

Wird eine Soll-Geschwindigkeit der Umlenkeinrichtung unterschritten, kann vorgesehen sein, die Laser-Leistung auf ein sicherheitsunkritisches Maß zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein die Laservorrichtung bei Unterschreiten einer Soll-Geschwindigkeit zu deaktivieren.

Erfindungsgemäß ist schließlich auch eine Laservorrichtung zur Laserprojektion aufweisend eine Lasererzeugungseinheit mittels der ein Laserstrahl erzeugbar ist, eine Umlenkeinrichtung mittels der ein Abstrahlwinkel des Laserstrahls einstellbar ist zur Lenkung des Laserstrahls entlang einer vorgebbaren Trajektorie, sowie eine mit der Lasererzeugungseinheit gekoppelte Steuerungseinrichtung mittels der die Leistung des Laserstrahls einstellbar ist, wobei die Laservorrichtung ausgebildet und eingerichtet ist zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach einer der zuvor erläuterten Ausgestaltungen.

Vorteile, Details und weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Laservorrichtung ergeben sich insbesondere aus den Erläuterungen zu den Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Weitere Details und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand von Figuren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Laservorrichtung,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung von mittels einer erfindungsgemäßen Laservorrichtung anzusteuemden Navigationswinkeln,

Fig. 3 ein Ausschnitt einer Referenzfläche mit Navigationsabschnitten in einer Prinzipdarstellung,

Fig. 4 ein Navigationsabschnitt der Referenzfläche aus Fig. 3 in einer Prinzipdarstellung,

Fig. 5a ein Navigationsabschnitt einer Referenzfläche mit einem den Navigationsabschnitt schneidenden Trajektorienabschnitt in einer Prinzipdarstellung, und

Fig. 5b eine schematische Darstellung einzelner Trajektoriensegmente, die innerhalb des Navigationsabschnittes aus Fig. 5a liegen.

Figur 1 zeigt eine auch im Allgemeinen als Projektor bezeichnete Laservorrichtung 10 mit einer Lasererzeugungseinheit 12, die einen Laserstrahl 14 erzeugt. Der Laserstrahl 14 wird mittels einer Umlenkeinrichtung 16 derart gelenkt, dass der Laserstrahl 14 eine vorgebbare Trajektorie 18 im Raum überstreicht. Mittels einer mit der Lasererzeugungseinheit 12 gekoppelten Steuerungseinrichtung 20 kann die Leistungseinstellung der Lasererzeugungseinheit vorgenommen werden. Die Steuerungseinrichtung 20 und/oder eine weitere dafür vorgesehene Steuerungseinrichtung kann die Umlenkeinrichtung 16 derart steuern, dass ein vorgegebener Navigationswinkel X (Fig. 2) angesteuert wird. Ein Abstandssensor 30 kann dazu vorgesehen sein, Objekte in einem Erfassungsbereich des Abstandssensors 30 zu detektieren. Die Umlenkeinrichtung 16 kann eingerichtet sein, den Laserstrahl 14 in einen beliebigen, in einem Navigationsbereich 28 befindlichen Navigationswinkel X zu lenken. Der Navigationsbereich 28 kann im Abstrahlungsbereich der Laservorrichtung 10 kegelförmig ausgebildet sein. Der Erfassungsbereich des Abstandssensors 30 ist vorzugsweise größer oder mindestens so groß wie der mit dem Laserstrahl 14 erreichbare Navigationsbereich 28.

Wie in Figur 1 schematisch angedeutet, können die Lasererzeugungseinrichtung 12, die Steuerungseinrichtung 20 und die Umlenkeinrichtung 16 in einem gemeinsamen Gehäuse 26 angeordnet sein. Der Abstandssensor kann ebenfalls innerhalb, aber auch am oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein.

Im Navigationsbereich 28 der Laservorrichtung 10 ist eine - hier sphärisch zum Umlenkpunkt des Laserstrahls 14 an der Umlenkeinrichtung 16 geformte - Referenzfläche 24 ausgebildet. Diese Referenzfläche 24 kann insbesondere in einem Sicherheitsabstand angeordnet sein, der einem von dem Abstandssensor 30 überwachten Sicherheitsbereich entspricht. Die Referenzfläche 24 ist eine virtuell erzeugte Raumfläche, die der erfindungsgemäßen Leistungseinstellung der Laservorrichtung 10 dient.

In einem spezifischen, jeder Ausgestaltung der Erfindung zugrunde legbaren Beispiel, kann in einem ersten Kriterium 1 vorgesehen sein, die Leistung der Laserquellen der Laservorrichtung durch zwei Mechanismen einzustellen. Durch die Einstellung eines Diodenstroms einer Laserdiode am Lasertreiber kann die maximale Laserleistung, welche emittiert werden soll, vorgegeben werden. Dieser Wert wird vorzugsweise einmalig eingestellt und ist vorzugsweise unveränderlich. Zum anderen kann durch eine Pulsweitenmodulation des Signals an der Laserdiode eine weitestgehend lineare Verstellung der emittierten Leistung realisiert werden. Dieser mittels eines Leistungswertes einstellbarer Intensitätswert wird für jeden Punkt der Trajektorie bestimmt und wird verwendet, um z.B. die projizierte Figur gleichhell erscheinen zu lassen. Auf die Leistungseinstellung kann Einfluss genommen werden, um eine eventuelle Verletzung der Laserklasse zu umgehen. Die Grundfrequenz dieser Pulsweitenmodulation ist beispielsweise 20 MHz und hat damit eine Periodendauer von 50 ns, die wiederum in 271 Stufen zu je 184 ps unterteilt werden kann. Diese Pulse haben damit eine minimale Länge von 184 ps und eine maximale Länge von 50 ns. Somit fallen sie unter dieses Kriterium 1.

Figur 2 zeigt rein schematisch ein einfaches Beispiel einer mit dem Laserstrahl 14 einer Laservorrichtung 10 anzusteuemde Raumtrajektorie 18. Die Trajektorie 18 wird durch Ansteuerung mehrerer Navigationswinkel X gebildet. Die in Figur 2 zur Veranschaulichung dargestellten Navigationswinkel Xi bis Xi werden dafür mittels der Umlenkeinrichtung 16 nacheinander angesteuert. Da die Navigationswinkel X jeweils in einem Zeitabstand von beispielsweise 2 ps nacheinander angesteuert werden, ist die von dem Laserstrahl 14 zwischen zwei Navigationswinkel X überstrichene Strecke im Idealfall eine Gerade.

Die Navigations winkel X werden aus zwei Winkelinformationen Phi und Theta gebildet. Mit diesem Winkelpaar Phi und Theta kann beliebige Raumwinkel innerhalb des Navigationsbereiches 28 der Laservorrichtung 10 angesteuert werden. Die Winkelinformationen Phi und Theta dienen der Einstellung der Umlenkeinrichtung 16.

Jedem Navigations winkel X ist eine Leistungseinstellung der Lasererzeugungseinheit 12 zugeordnet, die die Intensität des Laserstrahls 14 bei der Steuerung des Laserstrahls 14 zwischen zwei Navigations winkel X bestimmt.

Figur 3 zeigt eine virtuelle Referenzfläche 24 in einer Prinzipdarstellung. Die Referenzfläche 24 ist in ein Raster mit im vorliegenden Beispiel jeweils quadratisch ausgebildeten Rasterzellen 32 unterteilt, wobei jede Rasterzelle 32 einem von dem Laserstrahl 14 erreichbaren Navigationsabschnitt 22 entspricht. Figur 3 zeigt rein schematisch auch eine von dem Laserstrahl 14 überstrichene Trajektorie 18. Wie dargestellt, erreicht der Laserstrahl 14 bei der Ansteuerung der Navigationswinkel X der Trajektorie 18 verschiedene Navigationsabschnitte 22. Figur 4 zeigt einen Navigationsabschnitt 22 aus Figur 3 im Detail. In dieser schematischen Detaildarstellung werden nacheinander angesteuerte Navigationswinkel X eines innerhalb des Navigationsabschnitts 22 liegenden Segments der Trajektorie 18 gezeigt. Der Bereich der Trajektorie 18 der innerhalb des Navigationsabschnitts 22 lieget, wird als Trajektoriensegment TS bezeichnet. In dieser Prinzipdarstellung liegen elf Navigationswinkel X innerhalb des Navigationsabschnitts 22. Bei einem konstanten Zeitabstand zwischen den Navigationswinkeln X kann die Verweildauer des Laserstrahls 14 innerhalb des betrachteten Navigationsabschnitts 22 mit einer Multiplikation der Zeitkonstante und der Anzahl der Navigationswinkel des Teilsegments TS berechnet werden. Liegt die Zeitkonstante beispielsweise bei 2 ps, ergibt sich die Verweildauer zu 22 ps (11 x 2 ps).

In einem spezifischen, jeder Ausgestaltung der Erfindung zugrunde legbaren Beispiel, kann in einem zweiten Kriterium 2, wie bereits zuvor erläutert, vorgesehen sein, eine trajektorisierte Projektion 18 im Projektionsbereich 28 auf einem Raster 32 einer Referenzfläche 24 aufzuteilen. Dieses Raster 32 liegt rechnerisch vorzugsweise auf dem Abstand des Sicherheitsbereichs zum Projektor 10 und hat weiter vorzugsweise eine sphärische Form. Der gesamte theoretisch erreichbare Bereich 28 des Projektors 10 wird durch die Sphäre abgedeckt. Die vorzugsweise quadratischen Zellen des Rasters 32 der Sphäre haben vorzugsweise eine Kantenlänge von 7 mm in beide Richtungen auf der sphärischen Fläche. Jeder Punkt der Trajektorie 18 wird anhand seiner Koordinaten bzw. Navigations winkel X einer Zelle bzw. einem Navigationsabschnitt 22 des Rasters bzw. der Referenzfläche 24 zugeordnet.

Zu jedem Navigationsabschnitt 22 der Referenzfläche 24 ist bekannt, wann der Laserstrahl 14 in den Navigationsabschnitt 22 eintritt und wieder austritt. Der Teil zwischen Ein- und Austritt einer Zelle stellt einen Puls bzw. ein Trajektoriensegment TS dar. Wird zu einem späteren Zeitpunkt der Trajektorie 18 derselbe Navigationsabschnitt 22 wieder getroffen, wird dies als weiteres Trajektoriensegment TS beurteilt. Figur 4 zeigt schematisch beispielsweise eine einzelne Zelle bzw. einen einzelnen Navigationsabschnitt 22 aus dem Beispiel der Figur 3. Der Teilbereich der Trajektorie 18 wird durch Navigations winkel X repräsentierende Punkte symbolisiert, welche zeitlich gesehen jeweils einen Teilbereich mit einer Konstanten Zeitdauer von zum Beispiel je 2 ps der Trajektorie 18 repräsentieren.

Für das Kriterium 2 wird die Energie für jeden 2 ps Schritt bestimmt, und zwar aus der bekannten maximalen Laserleistung der Quellen, und der einstellbaren Leistung durch die Pulsweitenmodulation. Die Summe über alle 2 ps Schritte in diesem Puls ist die Pulsenergie. Der zulässige Grenzwert ergibt sich beispielsweise unter Anwendung von Gleichung G3, mit der Zeit, welche durch die Anzahl der Pulse multipliziert mit 2ps bestimmt wird.

Mit diesem Beispiel kann beispielsweise die Einhaltung von Laserklasse 2 in einem bestimmten Sicherheitsbereich ermöglicht werden. Analog zu dem Vorgehen zur Bestimmung der Laserklasse 2 im Abstand des Sicherheitsbereichs, kann für den Abstand von beispielsweise 100 mm vor dem Projektor die Einhaltung von Laserklasse 3R ermöglicht werden. In beiden Fällen kann ein Raster zu 7 mm Kantenlänge verwendet werden, was zu unterschiedlichen Pulslängen der Trajektoriensegmente TS und Leistungseinstellungswerten für die die betrachteten Navigationswinkel X führt. In beiden Fällen werden beim Überschreiten der berechneten Grenzwerte die Leistungswerte für die Navigationswinkel X der jeweils betrachteten Pulse bzw. Trajektoriensegmente TS korrigiert, sodass dieser unterhalb der Grenzenergie liegt.

In einem weiteren spezifischen, jeder Ausgestaltung der Erfindung zugrunde legbaren Beispiel, kann in einem dritten Kriterium 3 vorgesehen sein, die zum Beispiel nach Berücksichtigung von Kriterium 2 korrigierten Leistungseinstellungen der Navigationswinkel X neu zu bewerten. Gemäß diesem Kriterium 3 wird die Summe der Energien für alle Pulse bzw. Trajektoriensegmente TS betrachtet, welche in einer Rasterzelle bzw. in einem Navigationsabschnitt 22 innerhalb einer bestimmten Zeit, von beispielsweise 0,25 Sekunden, auftreten. Das beinhaltet auch die Wiederholungen der Pulse bzw. Trajektoriensegmente TS, die durch die Projektionsfrequenz von beispielsweise 25 bis 50 Hz innerhalb des betrachten Navigationsabschnittes 22 auftreten. Bei diesem Kriterium 3 kann vorgesehen sein, dass die Gesamtleistung einer Zelle bzw. eines Navigationsabschnitts 22 im Abstand des Schutzbereichs nicht größer als 1 mW liegen darf und im Abstand von 100 mm nicht über 5 mW (vgl. Laserklasse 2 bzw. 3R). Sollte die Grenze überschritten werden, wird eine Korrektur für die gesamte Zelle, also für alle Navigationswinkel X, mit denen der Laserstrahl 14 den Navigationsabschnitt 22 erreicht, durchgeführt. Dafür werden vorzugsweise alle Leistungswerte der Navigationswinkel X der Pulse bzw. Trajektoriensegmente TS der Zelle bzw. des Navigationsabschnitts 22 proportional reduziert, so dass der Wert unter der Grenze liegt.

Figur 5a zeigt in einer Prinzipdarstellung ein weiteres Beispiel eines Navigationsabschnittes 22 mit einem Abschnitt einer Trajektorie 18, wobei vier Teilsegmente TS1 bis TS4 innerhalb des Navigationsabschnittes liegen.

Figur 5b zeigt schematisch die Zusammenstellung verschiedener Kombinationen von innerhalb des Navigationsabschnittes 22 liegenden Teilsegmenten TS1 bis TS4 aus Figur 5a. Zwischen den Teilsegmenten TS1 bis TS4 sind Zwischenstücke ZI bis Z3 angedeutet, die die Trajektorienbereiche repräsentieren, die entlang der Trajektorie 18 zwischen dem zeitlich ersten den Navigationsabschnitt 22 erreichenden Trajektoriensegment TS1 und dem letzten den Navigationsabschnitt 22 erreichenden Trajektoriensegment TS4 und damit außerhalb des Navigationsabschnittes 22 liegen.

Vorliegend liegen in einem Durchlauf der Trajektorie 18 vier Trajektoriensegmente TS innerhalb des Navigationsbereiches 22. Gemäß Gleichung GL7 können sechs Kombinationen Kl bis K6 gebildet werden, die jeweils aus zwei oder mehr als zwei unmittelbar aufeinander folgenden Trajektoriensegmenten TS gebildet werden. Vorliegend besteht die Kombination Kl aus den Trajektoriensegmenten TS 1 und TS2. Kombination K2 besteht aus den Trajektoriensegmenten TS1, TS2 und TS3. Die übrigen Kombinationen K3 bis K6 werden entsprechend gebildet. Jede Kombination K definiert einen Trajektorienabschnitt TA, der die Navigationswinkel X der Trajektorie 18, beginnend mit einem ersten Navigationswinkel X des ersten Trajektoriensegments TS der betrachteten Kombination K und endend mit dem letzten Navigationswinkel X des letzten Trajektoriensegments TS der betrachteten Kombination K, umfasst. Vorliegend umfasst der Trajektorienabschnitt TAI beispielsweise alle Navigations winkel X der Trajektorie 18 beginnend mit dem ersten Navigationswinkel X des ersten Trajektoriensegments TS1 der betrachteten Kombination Kl und endend mit dem letzten Navigations winkel X des letzten Trajektoriensegments TS2 der betrachteten Kombination Kl. Die übrigen Trajektorienabschnitte TA2 bis TA6 sind entsprechend definiert.

In einem spezifischen, jeder Ausgestaltung der Erfindung zugrunde legbaren Beispiel, kann in einem vierten Kriterium 4 vorgesehen sein, Mehrfachpulse also mehre in einem Navigationsabschnitt 22 innerhalb einer Periode T auftretende Trajektoriensegmente TS zu betrachten. Dies tritt beispielsweise auf, wenn die Trajektorie 18 sich selbst schneidet. Ein Beispiel einer Zelle bzw. eines Navigationsabschnitts 22 mit mehreren Trajektoriensegmenten TS innerhalb einer Periode T ist - wie erwähnt - in Figur 5a dargestellt. In Figur 5b ist schematisch der zeitliche Verlauf der vier Trajektoriensegmente TS1 bis TS4 innerhalb dieser Zelle bzw. des Navigationsabschnitts 22 angedeutet. Alle vier Trajektoriensegmente TS werden innerhalb einer Periode T einer Trajektorie 18 durchlaufen. Dies ist in dem Diagramm der Figur 5b in dem zeitlichen Ablauf zu erkennen. Das Diagramm zeigt rein schematisch die Leistung P der Trajektoriensegmente TS über der Zeit. Zunächst werden die Navigations winkel X des Trajektoriensegments TS1 angesteuert dann folgen die Trajektoriensegmente TS2 bis TS4. Dann ist die Periode T beendet und ein neuer Durchlauf beginnt.

Die vier einzelnen Pulse TS1 bis TS4 können bereits in Kriterium 2 berücksichtigt werden. Da allerdings innerhalb eines periodischen Umlaufs die Pulse unregelmäßig, in Anzahl, Länge und Abstand auftreten können, müssen weitere virtuelle Pulse, auch Trajektorienabschnitte TA genannt, gegen die Grenzen aus Kriterium 2 geprüft werden. Dies kann fiir verschiedene Laserklassen, also beispielsweise sowohl fiir Laserklasse 2 als auch fiir Laserklasse 3R erfolgen. Die virtuellen Pulse bzw. Trajektorienabschnitte TA werden definiert, indem mehrere aufeinander folgende Pulse gemeinsam betrachtet werden. Die aufeinanderfolgenden Pulse bzw. Trajektoriensegmente TS eines virtuellen Pulses werden hier auch als Kombination K bezeichnet. Konkret ist dies in Figur 5b nachvollziehbar. In dieser Beispielzelle mit vier Pulsen TS1 bis TS4 werden sechs zusätzliche, virtuelle Pulse bzw. Trajektorienabschnitte TAI bis TA6 definiert. Mittels der Leistung und der Dauer jedes Trajektorienabschnitts TA können, je nach betrachteter Leistungsklasse beispielsweise Gleichungen G3 und G4 aus Kriterium 2 angewendet werden, um den Grenzwert fiir den jeweiligen virtuellen Puls bzw. den jeweiligen Trajektorienabschnitt TA zu ermitteln. Die virtuellen Pulse bzw. Trajektorienabschnitte TAI bis TA6 sind in Figur 5b jeweils als Pfeil unter dem Diagramm dargestellt. Für den ersten virtuellen Puls TAI wird die Summe der Energien der ersten zwei Einzelpulse TS1 und TS2 der Kombination Kl bestimmt sowie die Länge, also die Referenzdauer RD, des Trajektorienabschnitts TAI vom Beginn des Trajektoriensegments TS1 bis zum Ende des Trajektoriensegments TS2. Für den zweiten virtuellen Puls TA2 wird die Summe der Energien der ersten drei Einzelpulse TS1 bis TS3 bestimmt sowie die Länge, also die Referenzdauer RD, des Trajektorienabschnitts TA2 vom Beginn des Trajektoriensegments TS1 bis zum Ende des Trajektoriensegments TS3. Die weiteren virtuellen Pulse TA3 bis TA6 werden entsprechend betrachtet.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Laservorrichtung

12 Lasererzeugungseinheit

14 Laserstrahl

16 Umlenkeinrichtung

18 Trajektorie

20 Steuerungseinrichtung

22 Navigationsabschnitt

24 Referenzfläche

26 Gehäuse

28 Navigationsbereich

30 Abstandssensor

32 Raster

X Navigationswinkel

TS Trajektoriensegment

K Kombination

Z Zwischenstücke

TA Trajektorienabschnitt