对齐多条激光线的方法、计算机程序和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于对齐多条、i条并列的激光线以形成连续的总激光线的方法、计算机程序和装置，所述连续的总激光线适合于对可在第一方向上进行直线移动的平面基体进行热处理，每条激光线由将激光线发射到平面基体的可在其上进行热处理的表面S上的模块形成。

Method, computer program and device for aligning multiple laser lines

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对齐多条激光线的方法、计算机程序和装置
本专利技术涉及用于对齐多条并列的（juxtaposable）激光线以形成一条总的激光线的方法，该条总的激光线是连续的、强度和宽度均匀的、并且适合于对平面基体进行热处理。本专利技术还目的在于用于对齐激光线的装置。
技术介绍
如今，激光辐射照射是用于对各种基体的表面进行热处理的常用方法。激光辐射的空间和时间相干性使得能够获得宽度较小的激光束。聚焦在表面上的这样的射束使得能够在特别短的时间内、在基体表面的精确区域内、且在较小的深度上达到高温。这带来的优点是保护基体的核心免于可能因其表面温度升高而引起的任何物理化学转变。该方法尤其用于对沉积在矿物或有机基体表面上的薄覆层进行热处理，在该处理中，例如，寻求使覆层重结晶而不使基体改变。为此，采用激光束，其在待处理的表面上形成称为“激光线”的线。通过使基体在保持固定的激光线下鱼贯前行（défilement）来获得对整个表面的热处理。在针对覆有基于银的薄层堆叠的基体的制造的文献WO2010142926中、或在针对覆有透明且导电的薄层的基体的制造的文献WO2010139908中描述了该方法的使用示例。在借助于激光线的热处理方法的使用中的一个难题是处理大尺寸的基体，例如“巨型”尺寸（6mx3.21m）的玻璃板材，这是因为由于没有足够长度的激光线而必须组合数条基本激光线。于是目标是，在已知每个基本激光线在其宽度和长度上的强度分布并不均匀的情况下，在待处理表面的整个宽度上达成尽可能最均匀的热处理。强度分布通常是高斯分布，并且随聚焦程度而变化。此外，从一条激光线到另一条激光线的强度分布并不完全相同。这些基本激光线并列以形成连续的总激光线，如文献US6717105B1中描述的。现有技术可以提供针对强度和宽度均匀且适合于进行均匀热处理的连续的总激光线的建议。例如，文献WO2015059388提供了关于每个基本激光线的线性功率分布的形状的信息，文献WO2013156721提供了关于连续的总激光线的品质因数、线性功率、宽度和宽度分散的信息，并且文献WO2017032947提供了关于两条相邻的基本激光线的重叠程度的信息。然而，对齐基本激光线以形成均匀的连续的总激光线仍然是棘手、复杂且耗时的步骤，其独占生产工具，并且需要牺牲一定数量的基体用于试验。实际上，每条基本激光线由布置在位于要进行热处理的基体的表面上方的平台上的激光模块产生。每个平台通常可沿三个方位和三个角度定向。因此，每个模块有六个可调参数。为了阐明调整的复杂性，考虑包括八个模块的常规设备就足够了，针对这种设备，八条激光线的对齐于是需要调节四十八个独立参数。传统上，根据启发式“试错”步骤来实现对齐的调整，该步骤独占设备，并且有时需要在基体上进行大量试验才能生产。
技术实现思路
本专利技术解决了这些问题。本专利技术的目的在于一种用于对齐多条（i条）并列激光线以形成连续的总激光线的方法，所述连续的总激光线适合于对可在第一方向上进行直线移动的平面基体进行热处理，每条激光线由将激光线发射到平面基体的可在其上进行热处理的表面S上的模块形成，所述方法包括以下步骤：a.针对每条激光线获取：-激光线的中心的坐标Xi、Yi、Zi的值，X轴和Y轴位于表面S的平面中，X轴对应于所述第一方向，Y轴对应于垂直于第一方向的第二方向，Z轴对应于垂直于表面S的平面的第三方向；-坐标Ui、Vi、Wi的值，其分别对应于激光线与X、Y、Z轴形成的角度；b.根据坐标Xi、Yi、Zi、Ui、Vi、Wi，借助于预先定义的强度函数，针对每条激光线，计算强度分布Ii，所述计算是由计算机实施的；c.计算线性功率分布PG，其对应于针对沿Y轴的所有点的沿X轴积分的（intégreés）所有强度Ii，所述计算是由计算机实施的；d.计算宽度分布E，其对应于针对沿Y轴的所有点的沿X轴的所有强度分布Ii的宽度，所述计算是由计算机实施的；e.将线性功率分布PG和宽度分布E的值分别与预先定义的两个目标值σP和σE进行比较，所述比较是由计算机实施的；f.用新的一组值X'i、Y'i、Z'i、U'i、V'i、W'i来迭代步骤b至e，该新的一组值X'i、Y'i、Z'i、U'i、V'i、W'i被定义成使得在每次迭代时，线性功率分布PG和宽度分布E的值分别朝向目标值σP和σE收敛；g.根据这样获得的该组值X'i、Y'i、Z'i、U'i、V'i、W'i来调整i个模块中的每一个模块。在本专利技术的意义上，表述“激光线”表示在表面上投影出具有线或线条形状的、聚焦或不聚焦的斑点的任何激光辐射。通常借助于置于激光束路径上的光学装置来获得此形状，所述激光束在表面上的投影形成一条线。光学装置通常包括一个或多个非球面透镜，如柱面透镜或鲍威尔透镜。可以通过任何合适的方式来获取每条激光线的坐标Xi、Yi、Zi、Ui、Vi、Wi。这可以例如是可沿Y轴移动的观察装置，如摄像机（caméra），其使得能够可视化每条激光线的位置和形状。激光模块还可以包括显示单元，其以操作者可读的格式显示每条线的坐标，或者可以包括以适合于执行本专利技术方法的步骤b至f的格式传输所述坐标的电信装置。在大多数包括激光线的设备中，坐标Xi、Yi、Zi、Ui、Vi、Wi的常见值区间分别为-200μm至200μm、-6mm至+6mm、-10mm至10mm、-0.2°至+0.2°、-0.2°至+0.2°、以及-0.05°至+0.05°。通常，坐标Xi、Yi、Zi、Ui、Vi、Wi不对应于激光模块布置于其上的可移动平台的空间坐标，因为它们并未表示在相同的轴参照系（repère）中。因此，需要进行参照系变换以将一个转换成另一个。在本专利技术方法的步骤g中，可以通过任何合适的方式来实现根据该组值X'i、Y'i、Z'i、U'i、V'i、W'i来调整i个模块中的每一个模块。例如，这可以是通过在借助于参照系变换操作根据坐标X'i、Y'i、Z'i、U'i、V'i、W'i计算出每个激光模块的每个空间坐标之后对每个激光模块进行手动或自动定位。激光线在与其传播方向正交的平面中的强度分布会随着用于产生所述激光线的透镜的类型而变化。对于柱面透镜，该分布沿着垂直于射束传播方向的两个方向为高斯分布。对于鲍威尔透镜，该分布在垂直于射束的传播方向且线的维度最小的方向上基本上是高斯分布。激光线射束也可以由其宽度来定义，记为w（英语中的“waist（光束腰）”），以长度单位表示，其对应于在垂直于传播轴的平面中且在激光线的维度最小的方向上、强度等于最大强度的处相对于该传播轴的距离。该宽度值可以沿传播轴变化。最小宽度值记为w0。在本专利技术的第一实施例中，用于针对每条激光线计算强度分布Ii的强度函数是高斯分布函数。该实施例有利地适用于在其最大维度方向上具有椭圆形形状的激光线。根据本专利技术所采用的轴系，步骤b中的根据坐标Xi、Yi、Zi、Ui、Vi、Wi针对每条激光线计算强度分布Ii是在如下平面中进行的：该平面在Z=0处具有两个维度X、Y，该平面对应于可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于对齐多条、

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171031 FR 17602821.用于对齐多条、i条并列激光线以形成连续的总激光线的方法，所述连续的总激光线适合于对可在第一方向上进行直线移动的平面基体进行热处理，每条激光线由将激光线发射到平面基体的可在其上进行热处理的表面S上的模块形成，所述方法包括以下步骤：
a.针对每条激光线获取：
-激光线的中心的坐标Xi、Yi、Zi的值，X轴和Y轴位于表面S的平面中，X轴对应于所述第一方向，Y轴对应于垂直于第一方向的第二方向，Z轴对应于垂直于表面S的平面的第三方向；
-坐标Ui、Vi、Wi的值，其分别对应于激光线与X、Y、Z轴形成的角度；
b.根据坐标Xi、Yi、Zi、Ui、Vi、Wi，借助于预先定义的强度函数，针对每条激光线，计算强度分布Ii，所述计算是由计算机实施的；
c.计算线性功率分布PG，其对应于针对沿Y轴的所有点的沿X轴积分的所有强度Ii，所述计算是由计算机实施的；
d.计算宽度分布E，其对应于针对沿Y轴的所有点的沿X轴的所有强度分布Ii的宽度，所述计算是由计算机实施的；
e.将线性功率分布PG和宽度分布E的值分别与预先定义的两个目标值σP和σE进行比较，所述比较是由计算机实施的；
f.用新的一组值X'i、Y'i、Z'i、U'i、V'i、W'i来迭代步骤b至e，该新的一组值X'i、Y'i、Z'i、U'i、V'i、W'i被定义成使得在每次迭代时，线性功率分布PG和宽度分布E的值分别朝向目标值σP和σE收敛；
g.根据这样获得的该组值X'i、Y'i、Z'i、U'i、V'i、W'i来调整i个模块中的每一个模块。


2.根据权利要求1所述的对齐方法，其中，用于针对每条激光线计算强度分布Ii的强度函数是高斯分布函数。


3.根据权利要求1所述的对齐方法，其中，用于针对每条激光线计算强度分布Ii的强度函数是平顶分布函数。


4.根据权利要求3所述的对齐方法，其中，平顶分布函数包括以下作为参数：介于10μm至500μm之间的射束最小宽度、介于1cm至300cm之间的平顶长度、以及介于1mm至10mm之间的边的陡度。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的对齐方法，其中，沿X轴的每个强度分布Ii的宽度是半高处的宽度。


6.根据权利要求1至5中的任一项所述的对齐方法，其中，强度函数包括对激光线的几何形状建模的形状函数。


7.根据权利要求6所述的对齐方法，其中，形状函数是由至少四个控制点定义的贝塞尔多项式曲线，这四个点中的两个点对应于激光线的两端。


8.根据权利要求7所述的对齐方法，其中，贝塞尔多项式曲线包括四个控制点，其中的两个控制点是在距每一端的距离分别为总长度的10％至20％之间且沿着相对于该线的轴成-0.1°至+0.1°之间的角度随机选择的。


9.根据权利要求1至8中的任一项所述的对齐方法，其中，借助于最小二乘法来定义步骤f中的值X'i、Y'i、Z'i、U'i、V'i、W'i。


10.计算机程序，其包括用于执行根据前述权利要求中的任一项所述的方法的步骤的指令。


11.计算机可辨识的存储介质，在其上记录有计算机程序，所述计算机程序包括用于执行根据前述权利要求中的任一项所述的方法的步骤的指令。


12.用于对齐多条、i条并列激光线以形成连续的总激光线的装置，所述连续的总激光线适合于对可在第一方向上进行直线移动的平面基体进行热处理，每条激光线由将激...

【专利技术属性】
技术研发人员：E米蒙，C奥扎南，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃厂，
类型：发明
国别省市：法国;FR