确定能量射束在限定的面上的击中点的改变的位置的方法技术

为了使材料蒸发，借助偏转单元将电子射束以周期性的样式在熔体表面上引导。原则上在熔体表面的图像上能够识别出实际的样式与由偏转单元预先给定的额定样式是否一致。为了能够更好地分析该图像，本发明专利技术设置：在对时间上相继的图像的分析中考虑到偏转样式的周期性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定能量射束在限定的面上的击中点的改变的位置的方法
本专利技术涉及用于确定连续的或者脉冲的能量射束在限定的面上的击中点的改变的位置的方法，该能量射束由偏转装置周期性地在该面上移动，其中用摄像机来检测该面，该摄像机具有多个在图像平面中的能够单个评估的图像点，其中给该面的每个点分配图像点，并且其中借助图像分析装置来评估由摄像机所检测的图像值。
技术介绍
能量射束可以例如是由电子射束枪所产生的电子射束，该电子射束被对准到熔体的表面上，以便在那使蒸发如下材料，该材料用于对构件的覆层。能量射束的其他应用在后面被阐述。为了获得在该面中均匀的能量输入，设置偏转装置，该偏转装置将能量射束以预先给定的样式（Muster）周期性地在该面上移动。该射束可以连续地或脉冲地被运行，其中对于每次脉冲限定新的击中点，从而得出击中点的周期性反复的样式。因为待检测的面相对于电子射束枪的位置是已知的，可以调整偏转装置使得该样式检测整个限定的面。但是，已经证实，由于外部影响得出与所调整的额定样式的偏差。因为对射束的影响的作用不一定能够再现，不能从开始就考虑该偏转装置的相应控制功能中的这种作用。因此需要向相应的仪器的操作者提供该面的图像，在该图像上应识别出移动的击中点，或者出现的样式。如果操作者识别出：击中点的路径与期望的路径有偏差或者该样式与所调整的额定样式有偏差，可以将偏转装置相应地重新调节。在DE102008009410B4中已经公开：将该过程自动化。对此进行由射束所扫描的面的图像的分析并且借助图像分析将击中点的路径与额定路径比较。如果出现偏差，则进行对偏转装置的相应的自动的重新调节。然而这种自动的图像分析变得困难，因为例如熔体的表面是非常明亮的，使得尽管由于相应的能量输入使击中点应当具有相比其周围环境更高的亮度，该击中点还是很难识别的，因为其亮度与背景的亮度区别很小。
技术介绍
也包括DE102013107454A1，其同样致力于将电子射束在面上的移动限制在确定的区域中，例如熔体表面的确定的区域中。对此使用传感器，该传感器记录电子射束到经扫描的面上的冲击的反作用。这些反作用可以是电磁辐射或者二次电子。但是，传感器不是具有多个图像点的摄像机，这些图像点分别被分配给面的点。因此，该传感器并不在图像点中以光栅化的方式记录所述电磁辐射或者所述二次电子，而是以单个值的方式，所述单个值对整个所扫描的面上的反作用求平均。还要注意，在封装的设备中进行如下过程，其中能量射束、尤其是高能量射束扫描表面。但是，用于图像分析的摄像机被布置在该设备之外并且通过透明的片来获得该面的图像，该片由于在扫描该面时形成的蒸汽的沉积而以不可预知的方式降低图像强度，使得图像中的亮度差别不再可靠地被分配给击中点。如果就此而论述及摄像机，原则上可以涉及如下摄像机，该摄像机接收在可见波长范围、红外线或者其他频率范围中的光。但是，指的也是如下图像记录系统，这些图像记录系统基于其他物理原理，如其在下面进一步被阐述的那样。但是，决定性的是，在图像记录系统中进行该面到图像平面上的投影并且图像平面的图像点被单独地检测，从而可以单独地对其评估。但是优选地，摄像机是具有二维CCD阵列传感器的CCD摄像机，其中阵列的每个单独的CCD传感器代表一个图像点。相应仪器的受过训练的操作者在差的图像中也能确定击中点的路径并且手动地在偏转装置处进行相应的轮廓，而对于自动调节则恰恰需要：执行特别可靠的图像识别，在该图像识别情况下，能够可靠地标识击中点的路径和因此产生的样式。
技术实现思路
因此，本专利技术因此基于如下任务，提供图像分析，在该图像分析情况下能够可靠地标识能量射束在限定的面上的击中点的路径。对此本专利技术规定：该图像分析装置为了其中至少一些图像点确定图像值的时间序列，进行这些图像点的图像值的时间序列的信号分析，进行信号分析的结果与由偏转装置所引起的周期性和/或射束脉冲的周期性的相关性分析，并且基于相关性的性质来确定，该面的被分配给相应图像点的点在确定的时间点是否已经被能量射束击中。因为由控制单元将连续的或脉冲的射束在限定的面上周期性地移动，这种周期性也在图像点的图像值的时间上的变化过程中再现。这意味着，对于每个图像点得出单位图像值变化，其通过射束周期性反复地冲击到面的点上来被确定。如果现在观察图像点的图像值的时间上的变化过程，可以确定其频谱并且过滤出周期频率。以这种方式，在分析中抑制单个的明亮的图像值，而这些明亮的图像值已经以与通过射束的冲击不同的方式所产生。因此通过合适的数学方法能够确定，对于射束的冲击而言，图像值序列是否是特征性的，从而当为相应的其他图像点进行分析时，能够确定在面上的击中点的移动的时间上的变化过程。这不仅可以对于连续的射束而且也可以对于脉冲的射束来进行，其中在后一种情况下脉冲频率在时间上的图像值变化过程的频率分析中可以被一并馈入。优选地，由偏转装置将连续的或脉冲的射束以利用基频来周期性重复的样式在该面上移动。在这种情况下，该基频可以被考虑用于分析图像值序列。为此，可以确定例如时间上的变化过程的频谱，接着过滤出该样式的重复频率并且变换回到在时间上的变化过程中。除了被用来描述样式的重复的基频，在图像中还有其他频率，也即从频谱中得出的振荡频率，射束以这些频率朝两个通常互相垂直的面方向被偏转。这些频谱也可以被考虑用于分析图像值序列。因此，本专利技术规定，射束由偏转装置针对两个面方向其中的每个面方向以分别特定的频谱来偏转，其中进行信号分析的结果与特定的频谱的相关性分析。另一能够被考虑用于分析图像值序列的频率在使用脉冲的射束的情况下是其脉冲频率。如上面所提及的，射束典型地是电子射束，电子射束用于使材料熔化或蒸发。就此方面，所述限定的面是熔体的表面。但是，也能够设想的是，观测伦琴、激光、或者微粒射束。在3D打印机情况下，例如也使用激光光束。这里也存在平直的或弯曲的面上的至少逐段地周期性反复的样式，从而本专利技术也适用于控制三维打印。如上面所提及的，利用射束的冲击引起在构成所述面的材料上的确定的物理过程。因此，在熔体的情况下，除了可见光以外还产生从击中点发出的伦琴射束和微粒射束。其同样可以在使用相应的图像记录系统的情况下被考虑用于示出图像。如上面所提及的，该方法并不只用于示出图像，在该图像上在该面上的击中点的路径变得可见，以便使操作者能够在偏转装置处进行相应的重新调整。相反，该方法也可以这样被补充，使得所得到的关于能量射束在该面上的路径的信息作为调节参量馈入到偏转装置的控制器中。因为如所阐述的那样，前述的用于图像识别的方法允许对偏转射束的路径的可靠标识，相应的调节算法也可以被设立用于控制偏转装置，其不导致误调整。用于执行该方法的设备优选地由用于容纳熔体的坩埚、对准到坩埚上的电子射束枪、能够借助控制装置控制的偏转装置、对准到坩埚中的摄像机组成并且具有图像分析装置，其中该偏转装置使电子的电子射束周期性地在熔体的表面上移动，其特征在于，图像分析装置这样被设立，使得将射束偏转的周期性被考虑用于图像分析，以便在图像中标识击中点。该设备可以以如下意义被补充：图像分析装置被设立用于，使其能够将校正值输出到偏转装置的控制器。附图说明在下文中，应根据实施例进一步阐述本专利技术。为此：图1示出具有电子射束枪的设备的示意图；和图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定连续的或者脉冲的能量射束在限定的面上的击中点的改变的位置的方法，所述能量射束由偏转装置周期性地在所述面上移动，所述方法具有以下步骤：用摄像机来检测所述面，所述摄像机具有多个在图像平面中的能够单个评估的像点，其中给所述面的每个点分配图像点，借助图像分析装置来评估由摄像机所检测的图像值，其特征在于，所述图像分析装置为了其中至少一些像点确定图像值的时间序列，进行所述图像点的图像值的时间序列的信号分析，进行所述信号分析的结果与由所述偏转装置所引起的周期性和/或射束脉冲的周期性的相关性分析，并且基于相关性的性质来确定，所述面的被分配给相应的所述图像点的点在确定的时间点是否已经被所述能量射束击中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.16 DE 102015117693.91.用于确定连续的或者脉冲的能量射束在限定的面上的击中点的改变的位置的方法，所述能量射束由偏转装置周期性地在所述面上移动，所述方法具有以下步骤：用摄像机来检测所述面，所述摄像机具有多个在图像平面中的能够单个评估的像点，其中给所述面的每个点分配图像点，借助图像分析装置来评估由摄像机所检测的图像值，其特征在于，所述图像分析装置为了其中至少一些像点确定图像值的时间序列，进行所述图像点的图像值的时间序列的信号分析，进行所述信号分析的结果与由所述偏转装置所引起的周期性和/或射束脉冲的周期性的相关性分析，并且基于相关性的性质来确定，所述面的被分配给相应的所述图像点的点在确定的时间点是否已经被所述能量射束击中。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，由偏转装置将所述射束以利用基频来周期性重复的样式在所述面上移动，其中，进行所述信号分析的所述结果与由所述基频引起的周期性的相关性分析。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述射束由偏转装置针对两个面方向其中的每个面方向以分别特定的频谱来偏转，其中进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：G赖特，M韦尔茨莱因，
申请(专利权)人：ALD真空技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE