增材制造中熔池定位的测量制造技术

检测器沿倾斜的光学轴线定位，以从工作表面接收光学辐射。接收到的光学功率的变化用于估计沿工作表面轴线的工作表面定位。所述接收到的光学功率可以从所述工作表面发出，并且所述工作表面的估计温度用于调整所述接收到的光学功率。可以使用一个或两个单元件检测器或线性检测器。由所述接收到的光学功率在所述线性检测器处产生的聚焦点的定位可以用于评估工作表面轴向定位。工作表面轴向定位。工作表面轴向定位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材制造中熔池定位的测量


[0001]本公开涉及评估增材制造中的材料沉积。

技术介绍

[0002]一些增材制造系统使用激光加工束来创建熔池，额外的材料被引导至所述熔池中。这种额外的材料被合并到熔池中，从而增加了所制造的部件的高度。期望进行与部件高度相关的测量。因此，需要改进的方法。

技术实现思路

[0003]代表性设备包括沿跟踪轴线定位的跟踪光学系统，所述跟踪光学系统包括至少一个聚焦元件和至少一个光检测器。所述至少一个聚焦元件被定位成从熔池接收光学辐射，并且将接收到的光学辐射朝着所述光检测器引导。所述跟踪轴线相对于加工轴线倾斜，并且所述光检测器包含至少一个单像素光检测器或线性检测器。光学接收器耦合到所述光检测器，并且可操作以基于被引导至所述光检测器的所述接收到的光学辐射，产生与所述熔池沿所述加工轴线的定位相关联的跟踪信号。在一些实例中，所述跟踪轴线相对于所述加工轴线的倾斜角度为至少5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、60度、70度、80度或90度。在典型实例中，所述光学系统进一步包括孔板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，其包括：跟踪光学系统，所述跟踪光学系统沿跟踪轴线定位，所述跟踪光学系统包括至少一个聚焦元件和至少一个光检测器，其中所述至少一个聚焦元件被定位成从熔池接收光学辐射并且将接收到的光学辐射朝着所述光检测器引导，其中所述跟踪轴线相对于加工轴线倾斜，并且所述光检测器包含至少一个单像素光检测器或线性检测器；以及光学接收器，所述光学接收器耦合到所述光检测器，并且能操作以基于被引导至所述光检测器的所述接收到的光学辐射，产生与所述熔池沿所述加工轴线或垂直于所述熔池的熔池轴线的定位相关联的跟踪信号。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述跟踪轴线相对于所述加工轴线或所述熔池轴线的倾斜角度为至少5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、60度、70度、80度或90度。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述光学系统进一步包括孔板，所述孔板被定位成使被引导朝向所述光检测器的所述接收到的光学辐射衰减。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个光学元件是透镜，所述透镜被定位成将来自所述熔池的所述接收到的光学辐射聚焦在所述孔板附近。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述孔板限定圆形孔、矩形孔、狭缝或两个或更多个孔边缘。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述孔是狭缝或者由两个或更多个孔边缘限定。7.根据权利要求1所述的设备，其中孔板被定位成阻挡来自所述聚焦元件的所述接收到的光学辐射的20％到80％，使得在相反方向上的束位移产生接收到的光学功率的相反变化。8.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括加工束源和定位元件，所述加工束源能操作以产生加工束，所述定位元件响应于所述跟踪信号以调整所述熔池和所述跟踪轴线的相对定位。9.根据权利要求8所述的设备，其中所述定位元件是台，所述台能操作以调整所述熔池沿所述加工轴线或所述熔池轴线的所述定位。10.根据权利要求1所述的设备，进一步地其中所述跟踪光学系统的至少一个检测器包含第一检测器和第二检测器，并且被定位成使得所述光学接收器能操作以基于所述接收到的光学辐射的部分产生与所述熔池沿所述加工轴线的所述定位相关联的对应的第一跟踪信号和第二跟踪信号，其中所述第一跟踪信号和所述第二跟踪信号相对于所述熔池沿所述加工轴线或所述熔池轴线的定位的变化具有相反的斜率。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述光学系统进一步包括第一孔板和第二孔板，所述第一孔板和所述第二孔板被定位成分别使被引导朝向所述第一检测器和所述第二检测器的所述接收到的光学辐射衰减。12.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个光检测器是线性检测器阵列。13.根据权利要求12所述的设备，其中所述光学接收器耦合到所述光检测器，并且能操作以基于所述接收到的光学辐射入射到所述光检测器的位置产生与所述熔池沿所述加工轴线的定位相关联的所述跟踪信号。14.根据权利要求13所述的设备，其中所述熔池沿所述加工轴线或所述熔池轴线的所
述定位基于入射到所述光检测器的辐射的强度图样的质心。15.根据权利要求14所述的设备，其进一步包括加工束源和定位元件，所述加工束源能操作以产生所述加工束，所述定位元件响应于所述跟踪信号以调整所述熔池和所述跟踪轴线的相对定位。16.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括分束器，所述分束器被定位成将所述接收到的光学辐射的第一部分和第二部分引导至所述线性检测器阵列的对应的第一区域和第二区域。17.根据权利要求16所述的设备，其中所述接收到的光学辐射的所述第一部分和所述第二部分是不同的光谱部分，并且所述分束器是二向色分束器，所述二向色分束器将所述不同的光谱部分选择性地引导至所述线性检测器阵列的所述对应的第一区域和第二区域。18.根据权利要求16所述的设备，其中所述分束器被定位成使得所述接收到的光学辐射的所述第一部分和所述第二部分被引导至所述线性检测器阵列的对应的第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域的间隔随着距所述熔池的距离的增加而增加。19.根据权利要求1所述的设备，其中从所述熔池接收到的光学辐射是由所述熔池响应于加工束、所述加工束的部分或来自询问束源的询问束的部分而发出的热辐射中的一种或多种。20.一种系统，其包括：加工束源，所述加工束源被定位成沿加工轴线将加工束引导至基板的工作区，使得所述加工束在所述工作区聚焦；以及光学聚焦传感器，所述光学聚焦传感器被定位成响应于所述加工束沿相对于所述加工轴线倾斜的轴线而从所述工作区接收光学辐射，并且建立加工束相对于所述工作区聚焦的定位，所述光学聚焦传感器包含被定位成接收所述光学辐射的单像素检测器和线性检测器中的至少一个。21.一种方法，其包括：沿跟踪轴线从基板的工作区接收光学辐射，所述跟踪轴线相对于垂直于所述工作区的基板轴线倾斜；测量从所述工作区接收到的并由沿所述跟踪轴线定位的孔透射的所述光学辐射的功率；以及基于测得的功率，确定所述工作区沿所述基板轴线的位移；以及基于所确定的位移调整至少一个加工参数。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述加工参数是所述工作区的定位。23.根据权利要求21所述的方法，其中来自所述工作区的所述光学辐射是通过用加工束照射所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾瑞克，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：