[发明专利]用于检流计扫描仪校准的设备、系统和方法

说明书

一种设备包括：光源，其被定位成产生基准源光束；以及光学基准图案生成器，其被定位成用基准源光束在激光处理目标上产生至少一个瞬态光学基准，该激光处理目标位于激光扫描仪的视场中，所述激光扫描仪被定位成在激光处理目标上扫描激光处理光束，使得激光处理光束在激光处理目标上的定位变得相对于至少一个瞬态光学基准可调整。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2017年4月4日提交的美国临时专利申请第62/481,637号的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本领域涉及扫描仪基准和激光处理。

背景技术

在3D或2D激光扫描仪制造或处理应用中，通常根据某个外部建立的参考来校准扫描仪的X、Y位置。通常，校准材料位于工作表面处并被标记，然后由车载或离线视觉系统检查以收集误差数据。误差数据是整个扫描仪视场中参考和实际激光标记位置之间的空间差异。

在增材制造3D金属印刷应用中，激光工艺对于如何在整个视场中提供参考信息提出了挑战，该视场可能是相当大的，例如，许多cm²。传统的扫描应用可以在处理衬底或特殊制备的校准介质上提供基准，该校准介质被放置在工作平面上以用于校准，并且随后被移除。因为在3D选择激光烧结(SLS)工艺中，精细控制的金属颗粒层覆盖工作平面，所以基准生成通常是不可能或不切实际的。虽然可以用基准来制造支撑压板以用于校准，但是一旦构建过程开始，由于印刷材料覆盖压板，原位漂移监测变得困难。

发明内容

根据所公开技术的一个方面，设备包括：光源，其被定位成产生基准源光束；以及光学基准图案生成器，其被定位成用所述基准源光束在激光处理目标上产生至少一个瞬态光学基准，所述激光处理目标位于激光扫描仪的视场中，所述激光扫描仪被定位成在所述激光处理目标上扫描激光处理光束，使得所述激光处理光束在所述激光处理目标上的定位变得相对于所述至少一个瞬态光学基准可调整。

在一些实施例中，所述激光处理目标包括粉末材料，所述粉末材料被定位成漫反射所述至少一个瞬态光学基准，例如用选择性激光烧结目标。在一些示例中，所述粉末材料形成第一层，所述第一层用所述激光处理光束被选择性地处理，并且额外的粉末材料被沉积，以形成一个或多个后续层，其中，所述至少一个瞬态光学基准在所述第一层处和所述一个或多个后续层中的至少一个处产生，以提供所述激光处理光束的所述扫描的原位校准。

一些设备示例还包括光学检测器，所述光学检测器通过所述激光扫描仪光学耦合到所述激光处理目标，基于所述激光扫描仪的一个或多个扫描光学器件的扫描位置到所述视场的子场视场，其中，所述光学检测器被定位成检测所述子场视场中的所述至少一个瞬态光学基准。根据一些示例，所述激光扫描仪被配置为针对所述一个或多个扫描光学器件的不同扫描位置，将所述激光处理光束引导至所述子场视场中的预定位置。在不同的示例中，所述光学检测器包括一个或多个相机、光电二极管、CMOS检测器、CCD检测器、阵列或组合。在一些实施例中，所述光学检测器被定位成在所述激光处理光束未上电或处于非处理功率的同时检测所述至少一个瞬态光学基准。

在一些示例中，控制器耦合到所述光学检测器和所述激光扫描仪，并且被配置为将所述至少一个瞬态光学基准的检测位置与所述激光处理光束的位置进行比较，以基于所述比较来更新扫描误差校正表，并且根据所更新的扫描误差校正表来扫描所述激光处理光束。代表性设备可以包括激光扫描仪和激光处理光束源之一或二者，其被定位成生成所述激光处理光束并将所述激光处理光束引导至所述激光扫描仪。

在一些实施例中，所述至少一个瞬态光学基准被成形为环形，并且调整所述激光处理光束相对于所述至少一个瞬态光学基准的所述定位是基于对所述环形的检测的。在一些示例中，所述至少一个瞬态光学基准可以具有与所述激光处理光束的波长间隔开的波长。