[发明专利]用于校准扫描装置的方法和加工机

说明书

本发明涉及一种用于校准扫描装置(11)的方法，所述扫描装置用于将激光射束(6)在加工区(13)中定位，包括：将至少一个逆反射器(19)布置在所述扫描装置(11)的加工区(13)中，所述加工区(13)优选构造在用于照射粉末层(3)的加工腔室(15)中；探测激光辐射(20)，该激光辐射在以所述激光射束(6)驶越所述逆反射器(19)时被反射回到所述扫描装置(11)中；根据探测到的激光辐射(20)求取所述激光射束(6)在所述加工区(13)中的实际位置(X_P,Y_P)，以及通过根据求出的激光射束(6)在所述加工区(13)中的实际位置(X_P,Y_P)修正给所述扫描装置(11)预给定的所述激光射束(6)在所述加工区(13)中的额定位置(X_T,Y_T)来校准所述扫描装置(11)。本发明还涉及一种用于通过照射粉末层(3)制造三维构件(2)的对应的加工机(1)，其中，所述激光射束(6)在呈三维对象形式的逆反射器上被反射回到所述扫描装置(11)中。

本案为申请日为2017年11月3日、申请号为201780070021.2、发明名称为“用于校准扫描装置的方法和加工机”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于校准扫描装置的方法，该扫描装置用于将激光射束在加工区中定位。本发明还涉及一种通过照射粉末层来制造三维构件的加工机。

背景技术

用于将激光射束在加工区上定向或定位的扫描装置通常具有至少一个、一般两个可偏移的、可旋转的扫描镜。在这样的扫描装置中，通常由构造方式决定地在扫描装置的加工区中得到枕形的图像失真，所述加工区在下面也称作图像场。扫描镜的旋转运动转换成激光射束在图像场中的位置的运动的转换系数也取决于扫描装置和图像场之间的间距。因此，借助这样的扫描装置将预给定的图案投影到图像场上通常具有一定的几何误差。为了借助这样的扫描装置按照尺寸且无失真地投影预给定的图案，需要校准。在校准时尽可能精确地求出扫描装置的投影误差并且根据所求出的投影误差适当地修改扫描装置的操控，使得投影误差和扫描装置的修改后的操控正好相互抵消并且在图像场中产生所希望的图案。

由US2013/0186871A1已知一种用于以激光射束照射工件的激光加工机，在该激光加工机中设置保持件，在激光加工期间工件布置在该保持件的表面上。在保持件的表面上施加网格，该网格标明在保持件表面上的各位置的位置坐标。激光射束通过镜定位在表面上的目标照射位置处，并且通过摄像机传感器感测目标照射位置及其在表面上的周围环境的图像。根据摄像机传感器拍摄的图像，探测目标照射位置和激光射束的实际位置之间的误差。网格用作在保持件表面上的XY坐标的参照，并且因此用于确定相应的实际位置和目标照射位置之间的误差。

在WO 2009/026520 A1中，借助校准板执行自动化几何校准，该校准板具有非散射表面，该非散射表面在周期性网格中具有多个散射的测量标记。激光射束扫描经过测量标记并且由布置在校准板上方的探测器探测散射的辐射。探测到的信号被处理，以便测量出测量标记的实际中心位置并且执行插值，以便以这种方式建立扫描镜的角度位置和在构建平面中的XY位置之间的经校准的关系。

在US 2003/0002055 A1中说明了一种用于校准激光机的光学系统的方法，在该激光机中，样品板布置在成像单元的焦平面中，并且通过激光射束标记预给定的网格点。通过摄像机测量标记点并且将所述标记点的位置值与目标点的预给定位置值进行比较，以便从中导出和存储用于操控偏转单元的修正值。

在WO 2015/040185 A1中说明了一种用于校准激光扫描系统的方法，在该激光扫描系统中，使用具有参考标记的校准板，该校准板设置成用于接收在一组已知的激光扫描位置内指向的射束。指向的射束在校准板上产生激光光斑，并且激光光斑借助图像拍摄装置、例如借助数码相机被拍摄。校准板可以由部分反射的材料、例如经阳极氧化的铝构成，该材料的反射并未强到使得激光辐射完全淹没由图像拍摄装置拍摄的图像。

发明内容