材料加工设备及材料加工设备的制备方法技术

本发明专利技术涉及用于物体的材料加工的材料加工设备(10)的制备方法，其中将要装配到物体上的接触元件(20)附接到材料加工设备(10)，其中接触元件(20)对加工激光辐射是透明的，包括在其待装配到物体上的侧的接触表面(22)以及在其面向材料加工设备的侧的进入表面(24)，其中接触表面(22)和/或进入表面(24)的形状通过在物体加工之前辐射测量激光辐射(14)来确定，其中测量激光辐射(14)通过变焦调节装置(18)聚焦在接触表面(22)和/或进入表面(24)之上，其中对从测量激光辐射(14)的焦点背向散射或背向反射的辐射进行共焦检测，因此，确定接触表面(22)和/或进入表面(24)上的交叉点的姿势，其中三维表面模型适配于所确定的交叉点的姿势，其中接触表面(22)和/或进入表面(24)的三维形状由表面模型提供。维形状由表面模型提供。维形状由表面模型提供。

【技术实现步骤摘要】
材料加工设备及材料加工设备的制备方法


[0001]本专利技术涉及通过在物体中或物体上产生光学突破来进行材料加工的材料加工设备的制备方法以及被形成为执行该方法的材料加工设备。此外，本专利技术涉及计算机程序，包括使材料加工设备执行该方法的命令，还涉及存储该计算机程序的计算机可读介质。

技术介绍

[0002]在材料加工中，激光通常聚焦在待加工物体的区域上，其中应用了加工激光辐射，其强度高到足以产生光学突破。为了能够将加工激光辐射聚焦在预先确定的位置上，通常必不可少的是，物体相对于加工激光辐射以精确限定的姿势定向和保持。为了将物体保持在精确限定的姿势，通常使用接触元件，通过该接触元件可以将待加工物体固定在一个位置，由此可以实现限定的条件。由此，接触元件成为加工激光辐射的光路的部分。
[0003]这在材料的微加工中特别需要，材料在加工激光辐射的光谱范围内仅具有低线性光学吸收，或者在物体内部结构的生成中特别需要，特别是在激光引起的折射率变化(LIRIC)中。在此类材料中，激光辐射与材料之间的非线性相互作用通常被利用，主要以光学突破的形式出现，该光学突破是在高能激光辐射的焦点中产生的。由于加工效果仅发生在激光束焦点中，因此重要的是精确地三维定向焦点的姿势。因此，除了激光束的二维偏转之外，还需要对聚焦姿势进行精确的深度调整。接触元件用于确保恒定的光学条件，在到物体的光路中也以一定的精度已知，因为物体和激光加工设备通过接触元件机械地耦合，并且具有已知光学效应的形状另外提供给物体表面。
[0004]这种接触元件的典型应用是在眼科方法中，特别是在消融和/或光致破裂和/或激光诱导的折射率变化(LIRIC)中，其中接触元件例如可以包括玻璃、塑料、PMMA和/或聚合物，接触元件至少透明地作用于加工激光辐射。其中，材料加工设备由眼科激光器形成，其将激光辐射聚焦到角膜中。焦点可能出现光学突破，导致角膜组织局部分离。通过这些光学突破的适当连续，角膜层然后可以被消融或者角膜体积可以被分离和去除。
[0005]接触元件的形状和姿势在这种材料加工中是精确确定的，其中接触元件相对于材料加工设备的姿势是在材料加工设备制备范围内耦合到材料加工设备之后和材料加工之前确定的。其中，接触元件的基本形状通常是已知的，其中它可能略微偏离特定形状。
[0006]从WO 2008/040 436A1中，已知一种通用设备和一种通过在物体中或物体上产生光学突破来进行材料加工的设备的制备方法。该设备包括可变的、三维作用的焦点调节装置，用于将脉冲加工激光辐射聚焦在物体中或物体上的不同位置，其中要装配到物体上的接触元件附接到该设备，其中接触元件(20)对加工激光辐射是透明的，并且在其要装配到物体上的一侧包括先前已知形状的弯曲接触表面，其中接触表面相对于焦点调节装置的姿势是通过在加工物体之前测量激光辐射辐射到接触表面上来确定的，因为测量激光辐射通过变焦调节装置聚焦在接触表面附近或接触表面上。聚焦的测量激光辐射的能量密度对于产生光学突破而言太低，并且测量表面中的测量激光辐射的聚焦姿势被调整以使其与接触表面的预期姿势相交，其中对从测量激光辐射的焦点背向散射或背向反射的辐射共焦检
测，其中测量表面和接触表面之间的交叉点的姿势根据共焦检测的辐射和变焦调节装置的相关调节来确定，其中接触表面的姿势是根据交叉点的姿势和先前已知的接触表面形状确定的。
[0007]在接触元件的姿势的这种确定中不利的是，接触元件的确切形状必须事先已知以便能够从交叉点计算回接触表面的姿势。然而，接触元件可能有一定的公差，这可能会使这种姿势确定错误。
[0008]专利技术概述
[0009]因此，本专利技术的目的是改进材料加工设备的制备，特别是避免现有技术的缺点。
[0010]该目的通过根据本专利技术的方法、根据本专利技术的设备、根据本专利技术的计算机程序以及根据本专利技术的计算机可读介质来解决。在各个从属权利要求中指定了本专利技术的方便发展的有利构造，其中该方法的有利构造被认为是治疗设备、控制装置、计算机程序和计算机可读介质的有利构造，反之亦然。
[0011]本专利技术基于接触元件的形状，特别是接触表面和/或进入表面的形状，以及由此相对于加工激光辐射的姿势可以通过测量激光辐射直接确定而无需事先知道它的确切形状。至此，可以确定激光辐射与接触表面和/或进入表面的多个交叉点，然后可以根据交叉点来计算形状。
[0012]通过本专利技术，提供了材料加工设备的制备方法。该材料加工设备用于通过在物体中或物体上产生光学突破来进行材料加工，该材料加工设备包括可变的三维作用的焦点调节装置，用于将加工激光辐射聚焦在物体中或物体上的不同位置上，其中待装配到物体上的接触元件附接至该材料加工设备。接触元件对于该加工激光辐射是透明的，在其待装配到物体上的侧包括接触表面，并且在其面向该材料加工设备的侧包括用于该加工激光辐射的进入表面。在物体加工之前，该接触表面和/或进入表面的形状通过测量激光辐射辐射到该接触表面和/或进入表面上来确定，其中该测量激光辐射通过该变焦调节装置聚焦在该接触表面和/或进入表面附近或之上，其中聚焦的测量激光辐射的能量密度对于产生光学突破而言太低，其中对从该测量激光辐射的焦点背向散射或背向反射的辐射进行共焦检测，其中该接触表面和/或进入表面上的交叉点的姿势是根据共焦检测到的辐射和该变焦调节装置的相关调节来确定的。三维表面模型适配于所确定的交叉点的姿势，其中该接触表面和/或所述进入表面的三维形状由该表面模型提供。
[0013]换言之，材料加工设备可以包括一个或多个激光器，其中一个或多个激光器被形成为用于提供加工激光辐射，由此可以在物体中出现光学突破。此外，可以形成一个或多个激光器以提供测量激光辐射，其能量对于产生光学突破而言太低。优选地，测量激光辐射可以通过用于聚焦加工激光辐射的同一焦点调节装置聚焦在接触元件的接触表面和/或进入表面上。对加工激光辐射透明的接触元件可以预先耦合到材料加工设备，使得它处于加工激光辐射和/或测量激光辐射的光路中。
[0014]特别地，折射率跳跃可以发生在从空气到接触元件的接触表面和/或进入表面的过渡处，由此与在空气中和/或接触元件内的聚焦相比可以区分背向散射或背向反射辐射。因此，特别是通过共焦测量，允许确定测量激光辐射在接触表面和/或进入表面上的交叉点。其中，背向散射或反射的测量激光辐射的共焦检测有利地利用了透射辐射的在透明介质的界面处背向散射的部分，透射辐射的该部分被共焦检测，明显高于透明接触元件内的
部分。通过其中发生的空间滤波，共焦检测提供足够的信号，其强度基本上取决于在接触表面上彼此邻接的介质的折射率差。在此，共焦测量的原理是现有技术中已知的。
[0015]在确定了接触表面和/或进入表面上的交叉点的姿势之后，可以使三维表面模型适配于所确定的交叉点的姿势。这意味着可以例如将数学模型拟合到交叉点以确定接触表面和/或进入表面的形状。因此，不需要预先知道接触表面和/或进入表面的形状来确定接触元件相对于材料加工设备的姿势。通过该方法，可以分别在材料加工设备和加工激光辐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.材料加工设备(10)的制备方法，所述材料加工设备用于通过在物体中或物体上产生光学突破来进行材料加工，所述材料加工设备包括可变的三维作用的焦点调节装置(18)，用于将加工激光辐射聚焦在物体中或物体上的不同位置上，
‑
其中待装配到所述物体上的接触元件(20)附接至所述材料加工设备(10)，其中所述接触元件(20)对于所述加工激光辐射是透明的，在其待装配到物体上的侧包括接触表面(22)，并且在其面向所述材料加工设备的侧包括用于所述加工激光辐射的进入表面(24)，
‑
其中所述接触表面(22)和/或进入表面(24)的形状通过测量激光辐射(14)在物体加工之前辐射到所述接触表面和/或进入表面上来确定，其中所述测量激光辐射(14)通过所述变焦调节装置(18)聚焦在所述接触表面(22)和/或进入表面(24)附近或之上，其中聚焦的测量激光辐射(14)的能量密度对于产生光学突破而言太低，
‑
其中对从所述测量激光辐射(14)的焦点背向散射或背向反射的辐射进行共焦检测，
‑
其中所述接触表面(22)和/或进入表面(24)上的交叉点的姿势是根据共焦检测到的辐射和所述变焦调节装置(18)的相关调节来确定的，
‑
其中三维表面模型适配于所确定的交叉点的姿势，其中所述接触表面(22)和/或所述进入表面(24)的三维形状由所述表面模型提供。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述接触表面(22)和/或所述进入表面(24)上的交叉点的姿势提供网格结构，其中多边形适配于所述网格结构作为所述三维表面模型。3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，多项式，特别是多项式线，适配于所述接触表面(22)和/或所述进入表面(24)上的交叉点。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，泽尼克多项式或傅立叶级数适配于所述接触表面(22)和/或进入表面(24)上的交叉点作为所述三维表面模型。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，根据预设扫描策略，所述测量激光辐射(14)聚焦在所述接触表面(22)和/或进入表面(24)附近或之上。6.根据权利要求5所述的方法，其中，根据扫描策略，所述测量激光辐射的焦点均匀分布在预期所述接触表面(22)和/或进入表面(24...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：施温德眼科技术解决方式有限公司，
类型：发明
国别省市：