用于自动化地或能自动化地确定由照射装置产生的激光束的焦点位置的方法制造方法及图纸

一种用于自动化地或能自动化地确定由用于添加式制造三维物体的设备的照射装置产生的激光束的焦点位置的方法，包括以下步骤:‑在第一照射位置上布置衬底，在该位置上衬底相对于参照点被布置在特定的z轴位置上，并且在该位置上用至少一个照射矢量照射衬底，‑使衬底运动到多个另外的照射位置上，在该多个另外的照射位置上衬底相对于参照点分别被布置在另外的特定的z轴位置上，在各个另外的照射位置上用至少一个照射矢量照射衬底，相继的照射位置上的照射矢量被分配给不同的z轴位置，在衬底上形成照射图案，‑通过检测照射图案中的不同的可光学检测的对比度区域光学地评价照射图案，‑基于检测的光学的对比度区域确定激光束的焦点位置。

【技术实现步骤摘要】
用于自动化地或能自动化地确定由照射装置产生的激光束的焦点位置的方法
本专利技术涉及一种用于自动化地或能自动化地确定由用于添加式制造三维物体的设备的照射装置产生的激光束的焦点位置的方法，其中，设备具有通过水平定向的第一机器轴线限定的x轴、通过水平定向的第二机器轴线限定的y轴和通过竖直定向的第三机器轴线限定的z轴。
技术介绍
在三维物体的可实施的或被实施的添加式制造的范围中，确定由用于添加式制造三维物体的添加设备的照射装置产生的激光束的焦点位置是一个重要的过程。确定激光束的焦点位置和随后使用被聚焦的、用于选择地固化在实施添加式建造或制造过程中要选择地固化的建造材料层的激光束，对于建造材料的希望的固化和由此对于相应的要添加式制造的或已制造的三维物体的结构特性是至关重要的。迄今为止，通常这样地确定激光束的焦点位置，即通过在衬底的不同的z轴位置上照射衬底，例如薄铝板，在衬底上产生特定的照射图案。这个或这些产生的照射图案由技术人员检查。具有带最薄照射矢量的照射图案的那个z轴位置被确定为―零位置”，在该―零位置”上激光束被聚焦。这种方法一方面不是很准确和另一方面成本高，因为不能自动化。
技术实现思路
本专利技术基于的任务是，提出一种相对与此、尤其关于准确性和可自动化性改进的、用于确定由用于添加式地制造三维物体的设备的照射装置产生的激光束的焦点位置的方法。这个任务通过一种根据权利要求1所述的用于自动化地或能自动化地确定由用于添加式制造三维物体的设备的照射装置产生的激光束的焦点位置的方法解决。所属的从属权利要求涉及该方法的可能的实施方式。在此处描述的方法用于自动化地或能自动化地确定由用于添加式制造三维物体的设备(―设备”)，也就是说尤其是被设置用于实施选择性激光熔化方法(简称SLM方法)的设备的照射装置产生的激光束的焦点位置。照射装置通常包括激光射束产生装置，其被设置用于产生具有特定的射束特性，也就是说例如特定的波长的激光束，和也被称为或看作是扫描器装置的射束偏转装置，其被设置用于将由激光射束产生装置产生的激光束专门地偏转到要(选择地)照射的表面上。设备具有通过水平定向的第一机器轴线限定的x轴、通过水平定向的第二机器轴线限定的y轴和通过竖直定向的第三机器轴线限定的z轴。所述的轴可以-类似于笛卡尔坐标系-相互正交地布置或定向。通过x轴和y轴限定的平面通常包括建造区，在该建造区中实施在设备的运行的范围中实施的、对由可借助于相应的激光辐射固化的建造材料构成的建造材料层的选择性照射和因此选择性固化。在此处描述的方法包括在下面详细解释的步骤:在该方法的第一步骤中实施衬底在第一照射位置上的布置——在该第一照射位置上衬底相对于参照点被布置在特定的z轴位置，并且实施在第一照射位置上用至少一个照射矢量对衬底的照射。在该方法的自动化的或能自动化的第一步骤中，因此用至少一个照射矢量实施对衬底、也就是说例如(阳极氧化的)薄铝板、钢箔或相纸的照射。照射矢量通过两个点限定并且由此通常具有(直)线形的走向。当然可能的是，用多个、形成一个照射图案或这种照射图案的一部分的照射矢量照射衬底。对衬底的照射在第一照射位置上实施，在该第一照射位置上衬底相对于参照点被布置在特定的z轴位置上，也就是说，在该第一照射位置上衬底相对于参照点在z方向上被布置在特定的距离下。参照点例如可以是照射装置的激光束出发点，也就是说这样的点，在该点处激光束从照射装置、也就是说通常射束偏转装置中出来，进入设备的(可惰性化的)过程室中。衬底通常被布置或构造在设备的被设置用于承载要添加式制造的或已制造的三维物体的承载装置的沿着z轴被可运动地支承的承载元件上。在该方法的随后的第二步骤中，尤其是逐步地或逐级地使衬底运动到多个另外的照射位置上，并且在相应的另外的照射位置上用至少一个照射矢量相应地照射衬底，在该多个另外的照射位置上衬底分别相对于参照点被布置在另一特定的z轴位置上，其中，在衬底上形成通过对应于相应的照射矢量被照射的衬底区域限定的照射图案，其中，在相继的照射位置上的照射矢量被分配给不同的z轴位置。该方法的自动化的或能自动化的第二步骤可以被划分成多个分步骤。在相应的一个分步骤中衬底被布置在特定的、与前面的照射位置不同的照射位置上并且用至少一个照射矢量照射，在该照射位置上衬底相对于参照点被布置在特定的(与前面的z轴位置不同的)z轴位置上，也就是说在该照射位置上衬底被布置成相对于参照点具有特定的沿z方向的距离。另外的照射位置可以关于它们各自的z轴位置被错开例如在0.5mm和1mm之间的范围中的偏移量，尤其是0.1mm的偏移量；照射位置可以在z方向上因此例如以在0.5mm和1mm之间的范围中的偏移量被相互间隔开。用于在各个另外的照射位置上照射衬底的照射矢量通常被相互相间隔地布置或定向；例如它们可以平行地布置或定向。使衬底相对于参照点运动到相应的照射位置或z轴位置上通过使承载元件相应地运动到对应于相应的照射位置的z轴位置上来实施，该承载元件形成被设置用于承载要添加式制造的或被添加式制造的三维物体的承载装置的组成部件；如提到的那样，衬底通常被布置或构造在设备的被设置用于承载要添加式制造的或被添加式制造的三维物体的承载装置的沿着z轴被可运动地支承的承载元件上。通过相应于各个照射矢量被照射的衬底区域在衬底上形成限定的照射图案。照射图案包括用于在不同的照射位置上照射衬底的照射矢量，或通过用于在不同的照射位置上照射衬底的照射矢量形成。用于在相应的照射位置上照射衬底或用于在相继的或不同的照射位置上照射衬底的照射矢量被分配给或能够被分配给各个相继的或不同的z轴位置。在该方法的第三步骤中，通过检测在照射图案中的不同的可光学检测的颜色区域或对比度区域，实施对在该方法的第二步骤中形成的照射图案的光学评价。因此在该方法的第三步骤中，关于通过照射产生的颜色或对比度区域或颜色或对比度差异，进行对照射图案，一般地，对衬底或被照射的衬底表面的自动化的或可自动化的光学检查。可光学检测的颜色或对比度区域或可光学检测的颜色或对比度差异可以理解为尤其是在照射图案中的具有可光学检测的色差或对比度的区域。在此通常涉及的是可光学地精确地检测的明暗区域，也就是说这样的区域，在该区域中照射图案，一般地，衬底或被照射的衬底表面，具有(较)明亮的和(较)暗的区域。通过用于在各自的照射位置上照射衬底或用于在相继的或不同的照射位置上照射衬底的照射矢量被分配给或可以被分配给相继的或不同的z轴位置，在照射图案中被光学检测的颜色区域或对比度区域也可以被分配给相应的照射位置或z轴位置。在该方法的第四步骤中，基于检测的光学的对比度区域，实施激光束的焦点位置的确定。在该方法的自动化的或能自动化的第四步骤中，基于检测的光学的对比度区域确定激光束的焦点位置。在此利用这样的事实，即较明亮的区域通常表示激光束没有被聚焦，和(相比之下)(较)暗的区域通常表示激光束被聚焦；依据激光束是散焦地还是聚焦地投射到衬底上，在衬底上形成不同颜色的颜色区域或对比度区域，其中，相比之下明亮的颜色区域或对比度区域通常表示激光束在相应的照射位置上是散焦的，和相比之下暗的颜色区域或对比度区域通常表示激光束在相应的照射位置是聚焦的。通过所描述的将在照射图案中被光学检测到的颜色或对比度区域分配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动化地或能自动化地确定由用于添加式制造三维物体的设备(1)的照射装置(6)产生的激光束(2)的焦点位置的方法，其中，所述设备(1)具有通过水平定向的第一机器轴线限定的x轴、通过水平定向的第二机器轴线限定的y轴和通过竖直定向的第三机器轴线限定的z轴，所述方法包括以下步骤:‑将衬底(10)布置在第一照射位置(z1)上，并且在该第一照射位置(z1)上用至少一个照射矢量(13)照射衬底(10)，在该第一照射位置上衬底(10)相对于参照点(11)被布置在特定的z轴位置上，‑使衬底(10)运动到多个另外的照射位置上，并且在相应的另外的照射位置(zn)上用至少一个照射矢量(13)相应地照射衬底(10)，在该多个另外的照射位置上衬底(10)相对于参照点(11)分别被布置在另外的特定的z轴位置(zn)上，其中，在前后相继的照射位置上的照射矢量(13)被分配给不同的z轴位置，其中，在衬底(10)上形成通过对应于各个照射矢量(13)被照射的衬底区域限定的照射图案(12)，‑通过检测在照射图案(12)中的不同的可光学检测的对比度区域而光学地评价照射图案(12)，‑基于检测的光学的对比度区域确定激光束(2)的焦点位置。...

【技术特征摘要】
2016.11.11 DE 102016121649.61.一种用于自动化地或能自动化地确定由用于添加式制造三维物体的设备(1)的照射装置(6)产生的激光束(2)的焦点位置的方法，其中，所述设备(1)具有通过水平定向的第一机器轴线限定的x轴、通过水平定向的第二机器轴线限定的y轴和通过竖直定向的第三机器轴线限定的z轴，所述方法包括以下步骤:-将衬底(10)布置在第一照射位置(z1)上，并且在该第一照射位置(z1)上用至少一个照射矢量(13)照射衬底(10)，在该第一照射位置上衬底(10)相对于参照点(11)被布置在特定的z轴位置上，-使衬底(10)运动到多个另外的照射位置上，并且在相应的另外的照射位置(zn)上用至少一个照射矢量(13)相应地照射衬底(10)，在该多个另外的照射位置上衬底(10)相对于参照点(11)分别被布置在另外的特定的z轴位置(zn)上，其中，在前后相继的照射位置上的照射矢量(13)被分配给不同的z轴位置，其中，在衬底(10)上形成通过对应于各个照射矢量(13)被照射的衬底区域限定的照射图案(12)，-通过检测在照射图案(12)中的不同的可光学检测的对比度区域而光学地评价照射图案(12)，-基于检测的光学的对比度区域确定激光束(2)的焦点位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据激光束(2)是散焦地还是聚焦地投射到衬底(10)上，在衬底(10)上形成照射图案(12)中的不同颜色的颜色区域或对比度区域，其中，在照射图案(12)中的相比之下明亮的颜色区域或对比度区域表示激光束(2)在相应的照射位置上是散焦的，而相比之下暗的颜色区域或对比度区域表示激光束(2)在相应的照射位置上是聚焦的。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，照射图案(12)形成有特定的可光学检测的几何分配特征(14)，其中，相应的分配特征(14)被分配给特定的照射位置和/或特定的z轴位置。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，形成锯齿形的或尖峰形的照射图案(12)，其中，相应的锯齿或尖峰的尖顶被用作特定的可光学检测的几何分配特征(14)，所述尖顶分别被分配以特定的照射位置和/或特定的z轴位置。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，形成可光...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·施塔克，F·贝希曼，F·措伊尔纳，
申请(专利权)人：CL产权管理有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE