使用具有有限自由度的集成远心光学检测器的激光处理系统的自动校准的制作方法
本发明属于增材制造领域，并涉及激光处理系统以及用于校准激光处理系统的方法。
背景技术：
增材制造工艺是激光处理工艺的示例。在增材制造工艺中，添加加工材料并逐层激光处理，以用加工材料制造目标加工件。与其中去除材料以生产加工件的传统的减材制造工艺(诸如，铣削、钻孔和车削)相比，增材制造在工业生产中变得越来越重要。作为增材制造工艺的特征的基于层的构造使得能够生产减材工艺不能实现的具有高度设计空间的高度复杂几何结构。
增材制造工艺的工业意义的增加是用于激光处理材料的激光源的增加的效率驱动的。因此，市场目前正经历从仅用于生产原型(“快速制造原型”)的增材制造工艺的最初使用到用于系列生产(“快速制造”)的这种技术的大量工业使用的转变。这种发展在许多工业部门(诸如，航空航天工业、汽车工业、医疗技术和假肢学)中都有观察到。
一种特殊类型的增材制造涉及基于粉末床的工艺，其中将粉末状起始材料逐层施加到待制造的加工件上，并通过受控的激光进行热处理或熔化。粉末层通常具有微米范围内的厚度。
由多个激光装置并行或同时处理一个或多个加工件的可能性在提高用于基于粉末床的加工件的增材制造的激光处理系统的效率方面起重要作用，其中，通过该激光装置可获得更高的输出速率。
在其它激光处理工艺(例如，塑料激光处理、纸板激光处理、激光微加工、激光标记、激光光伏处理、激光晶圆生产、玻璃器皿和显示器的激光处理、ito和lds的激光结构化，以及激光焊接等)中还可包括多个激光装置。
在任何情况下，组合使用多个激光装置来同时生产一个或多个加工件或同时执行一个或多个激光工艺需要对各个激光装置进行精确校准和调整以及使激光装置彼此精确同步。例如，需要确保由第一激光装置覆盖的第一激光场与由第二激光装置覆盖的第二激光场之间的过渡是足够平滑和精确，以使过渡在激光工艺的最终产品(例如，最终加工件、激光处理塑料，最终激光生产晶圆等)中不会被察觉到。
在操作期间，任何激光处理系统都受到热驱动的波动的影响，热驱动的波动由例如激光装置或系统的电子加工件产生的热量导致。这些波动可例如以偏移漂移和增益漂移的形式影响激光装置的精度。当加工场的由激光装置瞄准的点相对于系统的几何形状移动时，发生偏移漂移，使得激光装置发射的光实际到达的点可能与瞄准的点不同。当系统尺寸和/或激光装置的加工距离(即，激光装置与加工场之间的距离)的波动引起相应激光场的虚拟尺寸和/或系统中使用的激光束的所谓“光点尺寸”变化时，发生增益漂移。增益漂移也可能与激光器发射的光相对于加工平面的入射角的波动有关。增益漂移通常表现为沿着相应激光场的一个像场轴或两个像场轴挤压或拉伸。
由于上述波动和可能导致的漂移，并且尽管对系统进行了用于初始调整激光装置的设置的适当的初始校准，但是任何激光处理系统都可能逐渐失去精度，特别是当多个激光装置配置为并行操作时。因此，激光处理系统(特别是激光处理系统的任何激光装置)不仅需要在开始操作之前进行校准，而且还需要在系统的操作过程期间反复进行校准。
通常，在系统操作期间可能需要的校准或再校准是通过将由系统的激光装置生成的作为光标记的参考标记(例如，在激光敏感标记纸中“烙印”的参考标记)与通常以热稳定参考图案的形式(例如，玻璃板)提供的预定参考标记进行比较来执行的。参考标记可通过适当的软件工具和适当的测量设备(例如，变焦光学装置和高精度相机)与预定参考标记进行比较。然而，这种传统校准过程通常涉及若干耗时的迭代，并且经常需要人工操作员的干预，例如，用于提供和移除标记纸或校准板，以及用于使用软件工具和测量设备准备和执行上述测量。
因此，在激光处理系统的校准和同步领域存在技术改进的空间。
技术实现要素：
本发明解决了提供一种系统和方法的问题，该系统和方法允许改进校准、需要更低的外部干预程度并且提供提高的自动化程度、快速性和准确性。该问题的解决方案通过根据权利要求1的系统和根据权利要求22的方法提供。本发明的优选实施方式在从属权利要求中限定。
本发明涉及一种激光处理系统(例如，增材制造系统)，其包括框架结构和用于支撑加工材料的加工基座，其中，加工基座限定了加工平面中的加工场，其中，加工平面平行于加工基座。从某种意义上来说，加工基座限定了加工场，即，加工场与加工平面共面并因此平行于加工基座。在本文中“框架结构”是指激光处理系统的组件的任何支撑结构，并且可包括但不限于至少部分地包围加工基座和/或系统的其它组件的外壳或壳体，或者与壳体分离且独立的结构。换句话说，支撑结构可由独立的壳体包围，也可形成为壳体。
加工材料可包括适于激光处理的材料，例如，以通过增材制造来生产一个或多个加工件。因此，加工材料可与用于增材制造的加工材料粉末相对应。然而，在其它激光处理应用中，加工材料可与任何适于激光处理的材料相对应，例如，塑料材料、纸板、微加工装置、半导体装置(例如，半导体晶圆)、电子装置(例如，oled显示器)、燃料电池等。
加工基座可具有平面形式并且可限定包括加工场的加工平面，使得加工平面平行于加工基座。尽管加工基座可与加工平面重合(即，共面)，但当加工材料不设置在加工基座上时，情况不一定如此。例如，当加工材料设置在加工基座上时，加工材料的最上表面或层可至少在预定深度公差内与加工平面重合，其中预定深度公差可在5μm与500μm之间，优选地在10μm与200μm之间。
该系统还包括至少一个激光装置，用于当加工材料设置在加工基座上时，将加工光投射在加工平面上和/或加工材料上。该系统可包括但不限于一个激光装置、两个激光装置、三个激光装置、四个激光装置、六个激光装置或八个激光装置，尽管具有不同数量的激光装置的其它配置也是可能的。至少一个激光装置可附接到框架结构。至少一个激光装置可刚性地附接到框架结构。这可允许至少一个激光装置“跟随”热力学上引起的框架结构的波动，即，像框架结构一样变形、漂移和/或尺寸变化。
在一些实施方式中，激光处理系统可以是增材制造系统，并且至少一个激光装置可配置为在激光场内利用加工光对加工材料进行激光处理，以生成一个或多个加工件。然后在加工场上生成一个或多个加工件。至少在预定公差内，激光装置的激光场与其中聚焦由所述激光装置发射的加工光的平面相对应。系统可配置为形成一个加工件或多个加工件，其中加工件可彼此相同或彼此不同。在本文中“加工件”可指不再需要任何激光处理的最终加工件，或者是指仍在系统中形成的加工件。
然而，本发明的激光处理系统不限于增材制造系统，并且可与基于通过至少一个激光装置对加工材料进行激光处理的任何系统相对应，例如，以下任意项：用于塑料网划线、穿孔和/或切割的激光处理系统，例如用于塑料包装的生产；用于纸板“卷对卷”切割应用或纸板片材切割应用的激光处理系统，例如用于生产包装；数字打印机的激光处理系统；用于精密激光微加工的激光处理系统，例如用于切割、烧蚀、蚀刻、结构化和/或焊接；用于激光标记的激光处理系统；用于光伏工艺的激光处理系统，例如基于perc(钝化发射极和背电池)技术的工艺；用于晶圆生产的激光处理系统；用于对玻璃器皿和显示器进行激光工艺的激光处理系统，例如oled；用于ito-和/或lds结构化应用的激光处理系统；用于高功率高精度焊接的激光处理系统，例如用于燃料电池焊接。然而，本领域技术人员应当清楚，本发明也可应用于除先前提到的那些之外的其它处理系统。
至少一个激光装置中的每个可配置为在相应激光场内利用加工光对加工材料进行激光处理。在本文中“加工光”是指适于对加工材料进行激光处理和/或适于生成参考标记的激光。加工光可特别地在0.1μm与25μm之间的波长范围内，优选地在0.2μm与11μm之间。
本文中的“激光装置”是指适于以受控方式生成加工光，使得加工光可在可控方向上发射的任何发光装置。特别地，至少一个激光装置可包括激光源和可动镜以及用于控制和引导加工光的发射的电流计。对于本文中描述的系统，在专利申请de102016120523和wo2018/078137中描述的激光装置可能是特别合适的。然而，本公开不限于此，并且其它激光装置的使用也是可能的。
至少一个激光装置附接到框架结构，使得至少一个激光装置相对于框架结构的位置被固定。然而，至少一个激光装置可以是可定向的(例如，可旋转的)以引导所发射的加工光投射到加工场上。
加工基座限定了加工场，在该加工场内可对加工材料进行激光处理，即，在该加工场内加工材料位于至少一个激光装置中的一个或多个的范围内。每个激光装置可在相应激光场内处理加工材料。
每个激光装置配置为在相应激光场内的加工材料上和/或加工平面上生成一个或多个参考标记，其中激光场与加工场的至少部分相对应。在本文中“参考标记”可指在加工材料上和/或在布置在加工平面上的任何其它物体或材料中生成的任何持久标记，其可通过光学装置或任何其它装置来检测。例如，参考标记可包括布置在加工基座上的加工材料或标记纸的由至少一个激光装置发射的加工光生成的穿孔或变形。值得注意的是，如果将激光敏感材料布置在加工基座上，则所述激光敏感材料可与加工平面对准并与加工平面共面。至少一个激光装置可配置为生成十字形参考标记，尽管参考标记的其它形状(例如圆形、多边形或点状)也是可能的。
每个激光装置可配置为在相应激光场内的加工材料上和/或加工平面上生成至少三个参考标记，优选地生成至少四个参考标记。
每个激光场与加工场的至少部分相对应。每个激光场可与加工场部分或完全重叠。这意味着每个激光场可覆盖整个加工场或其部分，并且由所有激光场覆盖的总面积(即，由每个激光场覆盖的面积之和)可与整个加工场或其部分相对应。在一些实施方式中，系统可包括具有不完全覆盖整个加工场的相应激光场的激光装置。例如，如果系统包括一个以上的激光装置，则每个激光装置的激光场可仅覆盖系统的加工场的部分，并且被所有激光场覆盖的表面可与整个加工场或其部分相对应。
在一些实施方式中，一个或多个激光场和加工场可具有不同的形状和尺寸。例如，加工场可具有圆形形状，而激光场可具有正方形或四边形形状。在一些实施方式中，加工场可包括在一个或多个激光场内。例如，圆形加工场可包括在一个或多个正方形或四边形激光场内，其中激光场在加工平面上延伸或在加工场之外平行于加工平面。
因此，对于每个激光场，激光场的至少部分可不与加工场重叠。由于每个激光场配置为在相应激光场内生成参考标记，这意味着可在加工场外部(在激光场的与加工场不重叠的部分中)生成至少一些参考标记。
优选地，由至少一个激光装置生成的参考标记在加工场外部和/或加工场的部分中生成，在加工场中，加工材料将通过用于形成一个或多个加工件的激光处理而被去除。这具有避免最终加工件中的参考标记的痕迹的优点。
该系统还包括用于扫描加工场的光学检测器，光学检测器配置为检测由每个激光装置生成的一个或多个参考标记的至少部分，其中该光学检测器可相对于框架结构以不超过两个自由度(优选地不超过一个自由度)移动。如果光学检测器可以以两个自由度移动，则光学检测器的移动相对于框架结构在一个方向或维度上受到限制。如果光学检测器可以以一个自由度移动，则光学检测器的移动相对于框架结构在两个方向或维度上受到限制。
值得注意的是，“方向”或“维度”可指笛卡尔坐标系或任何其它坐标系中的方向或维度。例如，如果使用笛卡尔坐标系在与三个相互垂直的方向(参见x、y和z，或“长度”、“宽度”和“高度”)相对应的三个维度中描述光学检测器相对于框架结构的移动，则前述不超过两个自由度，优选地不超过一个自由度，可分别与不超过两个对应方向或不超过一个对应方向相对应。例如，如果光学检测器可相对于框架结构以两个自由度移动，则光学检测器可相对于框架结构在z方向上固定，并且可在x方向和y方向上移动。如果光学检测器可相对于框架结构以一个自由度移动，则光学检测器可相对于框架结构在两个方向上固定，并且可仅在一个方向上移动。例如，光学检测器可相对于框架结构在y方向和z方向上固定并且可在x方向上移动。
然而，“方向”或“维度”不一定是指在笛卡尔坐标系中相互垂直的方向或维度，也可指在圆柱坐标系、球面坐标系或任何其它坐标系中相互垂直的方向。例如，如果使用与径向距离、角坐标和高度(参见r、
如果光学检测器相对于框架结构的移动在一个方向上受到限制，则光学检测器相对于框架结构在一个方向上被固定，即，光学检测器的移动在该方向或维度上没有自由度。这意味着光学检测器相对于框架结构固定或附接，优选地刚性附接，以这种方式，光学检测器相对于框架结构的位置在该方向或维度上不可变。例如，如果光学检测器在笛卡尔坐标系的方向y上或者在柱面坐标系的径向r上没有自由度(即，被限制)，则光学检测器相对于框架结构的位置可在相应的坐标系中被描述，该位置具有相应坐标的恒定值，对于笛卡尔坐标系是y，对于柱面坐标系是r。
该系统还包括功能上连接到光学检测器和至少一个激光装置的控制单元，其中控制单元配置为基于由光学检测器检测到的参考标记来校准至少一个激光装置。控制单元可包括在系统中或者可在系统外部。控制单元可包括cpu、计算机、集成电路、内存存储器装置中的一个或多个。控制单元可包括处理器和内存，在该处理器上可执行适当的软件，在该内存中可存储软件，其中，所述适当的软件可使得控制单元以本领域技术人员可实现的方式基于由光学检测器检测到的参考标记来校准至少一个激光装置。
控制单元可配置为当发射生成相应参考标记的加工光时，将每个参考标记的测量位置与加工场的由相应激光装置瞄准的位置进行比较。实际测量值与预期位置的这种比较允许重新调整至少一个激光装置的校准设置。
通过相对于框架结构具有受限移动自由度的光学检测器，本发明的系统实现了提高校准过程的精确度和自动化。光学检测器相对于框架结构不具有自由度的每个方向或维度(即，光学检测器相对于框架结构的移动被限制的每个方向或维度)消除了校准所基于的检测参考标记的可变性和不精确性的可能来源。
由于光学检测器可相对于框架结构以不超过两个自由度或优选地不超过一个自由度移动，因此光学检测器相对于至少一个激光装置附接到的框架结构的位置分别在至少一个方向或维度上固定，或优选地在至少两个方向或维度上固定。这允许将由光学检测器检测到的参考标记更好地相关到加工场中的绝对位置。因此，本发明的系统实现了提高在加工场中处理和检测参考标记以及将测量的参考标记的位置与预期的绝对位置进行比较的可靠性。这允许更好地考虑与系统的热波动有关的偏移漂移、增益漂移和任何其它失真现象。
由于参考标记由独立于至少一个激光装置的光学检测器检测，因此，可在绝对条件下可靠地跟踪加工场的不同位置，而不依赖于上述至少一个激光装置的用于检测目的的设置。由于在测量参考标记时不考虑由至少一个激光装置本身引入的可能的误差源，因此这允许提高校准至少一个激光装置的精度。
光学检测器和/或控制单元可配置为使得光学检测器检测由至少一个激光装置生成的一个或多个参考标记的全部或仅部分。如果由至少一个激光装置生成的一个或多个参考标记中仅部分被光学检测器检测到，并且所述参考标记位于加工场的部分内，则控制单元可配置为仅在加工场的所述部分上移动光学检测器，使得光学检测器仅扫描加工场的所述部分。为了增加光学检测器的测量的快速性和简单性，可省略位于加工场的上述部分外部的参考标记。在一些实施方式中，系统可配置为使得光学检测器检测由至少一个激光装置中的每个生成的至少一个参考标记，优选地至少两个参考标记，更优选地至少三个参考标记或至少四个参考标记。
在本发明的系统中，光学检测器可用于系统的初始校准，其中，在加工材料被提供到加工基座上之前，由至少一个激光装置中的每个在校准板上生成参考标记。然而，初始校准也可基于在加工材料、加工基座或任何其它物体上生成的参考标记。这种初始校准可导致以系统特定方式对加工场的存储在控制单元中的和/或由控制单元使用的“理想”图像或图进行校正，该系统特定方式考虑了在初始校准期间由光学检测器检测到的参考标记。
用于增材制造系统的校准板可包括衬底和布置在衬底上的激光敏感材料层。衬底可以是热稳定材料，使得衬底对由至少一个激光装置发射的加工光不敏感，并且可抵抗诸如变形的热波动。衬底可以是玻璃，例如石英玻璃。激光敏感材料层可包括对加工光敏感的材料，使得可通过系统的至少一个激光装置在激光敏感材料层上形成参考标记。激光敏感材料层可以是多层结构。例如，敏感材料层可包括第一层和布置在第一层上的下面的第二层。第一层可包括塑料材料和/或有机材料。下面的第二层可包括塑料材料、蜡纸和/或有机材料。入射在激光敏感材料层上的加工光可去除激光敏感材料并露出下面的材料。所述下面的材料可以是衬底或激光敏感材料层的下面的层。
优选地，衬底和/或下面的层可以大部分反射光谱的可见部分，并且激光敏感材料层可以大部分吸收光谱的可见部分，使得可在校准板的区域中在衬底和/或下面的层与激光敏感材料层之间生成光学对比度，在校准板的区域中激光敏感材料层通过加工光被去除。例如，衬底和/或下面的层可以是亮的，例如白色，并且激光敏感材料可以是暗的，例如黑色。光学检测器还可配置为检测校准板上的由至少一个激光装置生成的前述参考标记，并且控制单元可配置为基于此进行初始校准。
校准板可配置为使得可通过去除已经用于生成参考标记的激光敏感材料层并且在衬底上布置新的激光敏感材料层来替换激光敏感材料层。
在基于校准板对至少一个激光装置进行初始校准之后，可从系统中移除校准板。可替代地，校准板可保持在加工基座上，使得随后分配在加工基座上的加工材料层可至少部分地由校准板支撑。
与在加工材料上形成的参考标记相比，校准板的使用可允许参考标记具有更好的分辨率，并且因此可允许初始校准具有更高的精度。
在本发明的优选实施方式中，加工基座可包括一个或多个预定参考标记。预定参考标记可例如以钻孔、标记螺母、光栅、突起、切口等的形式提供，其可由系统的制造商形成。光学检测器可配置为检测在加工基座中形成的上述预定参考标记，以及控制单元可配置为基于预定参考标记对至少一个激光装置进行初始校准。
在本发明的系统中，光学检测器还可用于后续的校准或再校准，其中参考标记由至少一个激光装置中的每个在加工材料上和/或在加工场上生成，从而参考标记由光学检测器检测。在本文中“后续校准”或“再校准”是指在系统的初始操作之后(例如，在至少一个加工材料层已经由至少一个激光装置激光处理之后，例如，如果加工材料与加工材料粉末相对应)或者当新的加工材料单元或部件(例如，纸板或半导体晶圆的部分)已经由至少一个激光装置激光处理时执行的校准。光学检测器可检测由至少一个激光装置在加工材料上和/或在加工场上生成的参考标记，并基于此进行再校准。这种后续的校准或再校准可导致对加工场的存储在控制单元中的和/或由控制单元使用的图像或图进行校正，该校正是由初始校准中的第一校正以考虑了在后续的校准期间由光学检测器检测到的参考标记的系统特定方式生成的。生成在加工材料上的参考标记的使用允许实现20μm或更小的位置精度。
值得注意的是，由于光学检测器可集成在系统内，因此后续的校准不需要依赖于外部校准板或测量设备的使用。这还允许增加自动化程度，因为减少或甚至完全消除了用于操纵校准板或标记纸以及相应的测量装置的人工监督或交互的必要性。
在本发明的优选实施方式中，光学检测器可包括照明装置，该照明装置配置为照明加工场、加工基座、加工材料和/或一个或多个参考标记的至少所述部分。照明装置可配置为用光谱的可见部分中的光来照明一个或多个参考标记。加工光可在300nm与800nm之间的波长范围内，优选地在400nm与700nm之间。照明装置可包括一个或多个led。在一些实施方式中，照明装置可包括led阵列。照明装置因此可配置为照明一个或多个参考标记，使得即使当系统内部是暗的和/或与系统外部光学隔离时，一个或多个参考标记也可被光学检测器光学检测。此外，照明装置可另外地或可替代地配置为照明加工场、加工基座和/或加工材料，以便辅助光学检测器的光学检测或测量。
根据本发明的优选实施方式，加工基座可在垂直于加工平面的方向上相对于框架结构移动，并且加工基座相对于框架结构的位置可在平行于加工平面的两个方向上固定。这可允许通过改变加工基座在上述方向上的位置来在垂直于加工平面的方向上调整加工平面与光学检测器之间的距离和/或加工平面与至少一个激光装置之间的距离。加工基座相对于加工框架在垂直于加工平面的所述方向上的移动不会负面地影响系统的精度，因为加工基座在平行于加工平面的两个方向上相对于框架结构具有固定位置。根据加工材料或诸如校准板的另一个物体是否布置在加工基座上，可调整加工基座的位置，使得光学检测器与加工材料、校准板或相应物体之间的距离保持恒定。
例如，如果具有厚度w的加工材料层或加工材料单元或物体被分配在加工基座上和/或加工平面上，则该系统可配置为在垂直于加工平面的上述方向上将加工基座移动距离w，使得加工材料的最上表面与光学检测器和/或至少一个激光装置之间的距离保持恒定。例如，光学检测器的关于光学检测器与参考标记位于其上的待扫描表面(诸如，加工材料的最上表面或层)之间的距离(例如，聚焦距离)的设置不需要被修改或调整，并且当新的加工材料层或单元被分配在加工基座上和/或加工平面上时可保持恒定。这允许抑制或消除与光学检测器与加工平面之间的距离有关的误差和不精确性的可能来源。
加工平面可平行于加工基座。然而，加工平面不平行于加工基座的其它结构也是可能的。例如，加工平面可相对于加工基座倾斜预定角度。
在本发明的一些优选实施方式中，光学检测器可相对于框架结构在一个扫描方向上移动，其中扫描方向平行于加工平面，使得光学检测器与加工平面和/或加工材料之间的在垂直于加工平面的方向上的距离固定。因此，光学检测器的位置可总是平行于加工平面并且与加工平面相距固定距离。这具有这样的优点，即，光学检测器可相对于加工平面远心地配置，即配置成检测在加工平面处反射的光，而与加工平面与光学检测器之间的距离无关。在光学检测器和加工平面之间保持恒定的距离对于避免可能导致检测误差的聚焦误差是重要的，例如在检测参考标记和处理参考标记在加工场中的位置中的误差。然而，光学检测器的远心配置实现了改进关于加工板相对于光学检测器的位置和/或定向的波动的公差，即，改进关于加工平面的场深的公差。光学检测器可具有至少500μm(优选地至少1000μm)的场深。由于光学检测器在垂直于加工平面的方向上检测在加工基座处反射的光，因此由加工板相对于光学检测器的位置和/或定向的偏差所引入的可能误差不会被光学检测器相对于参考标记所在的加工平面的相对倾斜或横向偏移放大。
同样，本文中“方向”的概念不限于特定的坐标系。对于四边形加工场，例如，如果使用笛卡尔坐标系，则扫描方向可平行于四边形加工场的一侧。在圆柱坐标系中，对于圆形加工场，扫描方向可与角方向或方位角方向相对应。值得注意的是，光学检测器可在扫描方向上向前或向后移动，其中两个移动在本文中被称为在扫描方向上的移动。
在本发明的优选实施方式中，光学检测器可在平行于加工平面的检测方向上延伸，并且检测方向可优选地垂直于扫描方向。光学检测器可配置为在光学检测器的至少延伸部分上沿着检测方向检测参考标记。
优选地，扫描方向与光学检测器相对于框架结构具有自由度(即，是可移动的)的移动方向相对应。优选地，检测方向与光学检测器相对于框架结构没有自由度(即，受到限制)的移动方向相对应。因此，可通过在扫描方向上移动光学检测器来扫描加工场，同时沿着扫描方向为光学检测器的每个位置同时检测在检测方向上对准的参考标记。这允许扫描加工场并以高精度和可重复性检测一个或多个参考标记，而不必需要人工操作员的干预或监督。本领域技术人员将理解，如果加工场具有至少两个对称轴，例如，如果加工场是四边形加工场，则“扫描方向”和“检测方向”可互换，如果需要，则修改光学检测器的尺寸和/或光学检测器相对于框架结构可移动的长度，使得加工场或其相同部分可由光学检测器以等同方式覆盖(例如，互换x轴和y轴)。
对于使用笛卡尔坐标系可能合适的四边形加工场，扫描方向可平行于四边形加工场的第一侧，并且检测方向可平行于四边形加工场的第二侧，其中四边形加工场的第一侧和第二侧相互垂直。对于使用圆柱坐标可能合适的圆形加工场，扫描方向可与角度方向或方位角方向相对应，并且检测方向可与径向方向相对应，使得可通过围绕圆形加工场的中心轴旋转光学检测器来扫描圆形加工场，使得当光学检测器在围绕中心轴移动时扫过圆形加工场，其中，光学检测器在径向方向上延伸。
根据本发明的优选实施方式，光学检测器在检测方向上的长度可至少与加工场在检测方向上的长度相对应。附加地或可替代地，光学检测器可在扫描方向上移动至少与加工场在扫描方向上的长度相对应的长度。这可允许通过在光学检测器在扫描方向上可移动的整个范围内在扫描方向上移动光学检测器来利用光学检测器完全扫过加工场。例如，在四边形加工场的情况下，光学检测器的长度(即光学检测器在检测方向上的延伸)可与四边形加工场的第一横向尺寸相对应。光学检测器在扫描方向上可移动的长度可与四边形加工场的垂直于第一加工场的第二横向尺寸相对应，使得可通过将光学检测器移动一次穿过四边形加工场的上述第二横向尺寸来扫描加工场。
在圆形加工场的情况下，光学检测器的长度可与加工场的半径或直径相对应，并且光学可在其上移动的“长度”(或者，在这种情况下，“角度”)可分别与整个圆周(即360°的角度)相对应，或者与半个圆周(即180°的角度)相对应。这可允许通过在光学检测器可移动的整个距离或角度上移动或旋转光学检测器来扫描加工场。
根据本发明的优选实施方式，框架结构可包括用于引导光学检测器的移动的引导结构，其中引导结构优选地包括至少一个导轨。引导结构在光学检测器相对于框架结构具有自由度(即，不受限制)的移动方向或维度上引导光学检测器的移动。例如，引导结构可配置为引导光学检测器在扫描方向上的移动。在一些实施方式中，引导结构可至少包括在扫描方向上延伸的导轨。引导结构可允许以高精度和可再现性引导光学检测器相对于框架牵引机移动，并且保证光学检测器在光学检测器相对于框架结构不具有任何自由度(即，受到限制)的移动方向或维度上的移动的限制。
在一些实施方式中，例如在加工场具有四边形形状的实施方式中，引导结构可包括沿着加工场的一侧在扫描方向上延伸的第一导轨和沿着加工场的另一个侧(与加工场的上述一侧相对并平行)在扫描方向上延伸的第二导轨，使得光学检测器可在由引导结构引导的扫描方向上移动。其中，光学检测器的第一端移动附接到第一导轨，且光学检测器的第二端移动附接到第二导轨。
在其它实施方式中，例如在加工场具有圆形形状的实施方式中，引导结构可包括围绕加工场的外周(即，沿着与角度或方位角方向相对应的扫描方向)延伸的导轨，使得光学检测器可在由引导结构引导的扫描方向上移动，其中光学检测器的至少第一端移动附接到导轨。
在本发明的优选实施方式中，系统还可包括用于控制光学检测器的移动的引导控制单元，其中引导控制单元配置为使光学检测器以10mm/s与2000mm/s之间(优选地100mm/s与1000mm/s之间，更优选地200mm/s与800mm/s之间)的扫描速度移动。引导控制单元可允许光学检测器快速且高精度地和自动化地移动穿过加工场。引导控制单元可配置为以光学检测器的5μm或更小(优选地2μm或更小，更优选地1μm或更小)的定位精度来控制光学检测器的移动。
根据本发明的优选实施方式，系统还可包括加工材料分配器，用于将加工材料层分配在加工基座上、加工场上和/或加工材料上，例如当激光处理系统是增材制造系统时。加工材料分配器可配置为将加工材料层分配到加工基座上或者分配到已经由至少一个激光装置处理的先前的加工材料层上，即分配到正在形成的加工件上，使得分配的加工材料层可由至少一个激光装置激光处理。值得注意的是，加工材料分配器不需要配置为仅在加工基座的延伸部分内将加工材料分配到加工基座上。取而代之的是，加工材料也可被分配到加工基座之外，即在加工基座的延伸部分外部。在一些实施方式中，加工材料分配器可使用与光学检测器相同的引导结构，用于在加工场上方移动，从而将加工材料分配在加工基座上或先前的加工材料层上。
优选地，光学检测器可配置为在加工材料层被分配到加工基座上和/或加工材料上之前或之后，或在加工材料层被分配到加工基座上和/或加工材料上时，扫描加工场。系统可配置为使得每次在加工基座上或在先前的加工材料层上提供新的加工材料层时，至少一个激光装置在加工材料上生成一个或多个参考标记，并且光学检测器扫描加工场以检测该一个或多个参考标记。
如果光学检测器配置为在加工材料分配器正在将加工材料层分配到加工基座上或分配到先前的加工材料层上时扫描加工场，则系统配置为控制光学检测器的移动，使得光学检测器仅在参考标记被相应激光装置生成经过预定时间之后(例如，在参考标记已热稳定之后)到达(即，检测)参考标记。这可能在加工场的其它部分中的后续参考标记尚未热稳定、正在形成或仍待形成的同时发生。光学检测器和至少一个激光装置可同步，使得光学检测器不干扰由至少一个激光装置发射的加工光。
其它配置也是可能的，在可能的其它配置中，至少一个激光装置在加工材料上生成一个或多个参考标记，并且光学检测器在每当预定数量(例如，每两层或每五层)的加工材料层已经分配到加工基座上和/或先前的加工材料层上时扫描加工场以检测一个或多个参考标记。此外，其它配置也是可能的，在可能的其它配置中，对于每个新分配的加工材料层，光学检测器在加工场上移动以检测一个或多个参考标记多于一次，例如，两次(例如，一次向前和一次向后)。
该系统还可配置为使得当光学检测器移动时，至少一个激光装置不活动，即，不发射加工光，或者以光学检测器不干扰相应加工光的光路的方式活动。
该系统还可配置为使得光学检测器对一个或多个参考标记的连续测量之间的时间可由控制单元调整和/或控制。这可允许使测量之间的时间适应于加工材料在其被至少一个激光装置激光处理之后热稳定所需的冷却时间。
在本发明的优选实施方式中，该系统还可包括连接到光学检测器的成像单元。成像单元还可以可操作地连接到系统的控制单元和引导控制单元。光学检测器还可配置为在加工材料层被分配到加工基座上和/或加工材料上之前扫描加工场，以对加工件进行一组光学测量，并且成像单元还可配置为存储由光学检测器针对不同的加工材料层测量的光学测量，并且基于该组光学测量生成一个或多个加工件的虚拟图像。每个光学测量可包括关于加工材料在每个加工材料层中的分布信息。这可允许生成一个或多个加工件的完整的三维地形虚拟图像，一个或多个加工件的完整的三维地形虚拟图像基于该组光学测量在系统中逐层地对加工材料进行激光处理而生成。这种最终加工件的虚拟图像可用于例如质量控制目的或用于跟踪先前形成的加工件，以便简化其复制品的形成，即后续相同加工件的形成。通过光学检测器扫描加工场以对加工件进行一组光学测量可包括通过照明装置照明加工场。
在其它实施方式中，该系统还可包括加工材料分配器，用于将加工材料的单元或部分分配到加工基座上、加工场上和/或加工材料的其它单元或部分上。加工材料分配器可例如与运输带相对应，该运输带配置为通过将所述加工材料单元传送通过系统而将加工材料单元(例如半导体装置)分配在加工基座上和/或加工场上，以在系统中由至少一个激光装置进行激光处理。加工材料分配器还可与卷对卷系统相对应，用于通过卷动在加工基座上和/或加工场上分配加工材料的薄膜、片材或板(例如，纸板或塑料板)，从而将加工材料的所述薄膜、片材或板传送通过系统，以便在系统中由至少一个激光装置进行激光处理。在其它实施方式中，加工材料分配器还可与机器人相对应，该机器人配置为在加工基座上和/或加工场上分配加工材料单元(例如，燃料电池或微电子装置)，以便在系统中由至少一个激光装置进行激光处理。
根据本发明的优选实施方式，光学检测器可具有至少600dpi，优选地至少1200dpi，更优选地至少2400dpi的光学分辨率。光学检测器可以是单色检测器。然而，光学检测器也可以是彩色检测器，例如，rgb彩色检测器。
在本发明的一些优选实施方式中，该系统还可包括壳体，并且该壳体可至少部分地包围加工基座以及框架结构、至少一个激光装置和光学检测器中的至少一个。壳体可包括热绝缘材料和/或电磁绝缘材料。壳体可以是不透明的材料。因此，壳体可在光学上、热学上和/或电磁学上将壳体的其中加工材料由至少一个激光装置进行激光处理的内部与壳体的外部隔离。这样，包括加工场的壳体内部可通过壳体与环境隔离，从而避免了环境与壳体内部的相互干扰，从而保持了在壳体内部形成的一个或多个加工件的增材制造所需的物理条件，诸如，压力、温度、湿度、大气纯度等。
然而，壳体可允许从壳体的外部例如通过壳体的半透明或透明部分与壳体的内部进行光学交互。壳体的半透明或透明部分可在空间上与加工场的投影相对应，以便允许目视观察和光学观察壳体内部的制造过程和/或从壳体外部对壳体内部的光学影响。值得注意的是，在一些实施方式中，框架结构可与壳体集成，即，框架结构和壳体可由相同的组件构成。然而，在其它实施方式中，框架结构和壳体可以是单独的组件。
至少一个激光装置可位于壳体的内部或外部。当位于壳体外部时，至少一个激光装置可布置成使得它们能够例如通过壳体的半透明或透明部分与加工场进行光学接触。因此，如果至少一个激光装置布置在壳体外部，则壳体的透明或半透明部分还可允许由至少一个激光装置发射的加工光进入壳体内部。
优选地，该系统可包括用于容纳光学检测器的至少一个存储室，其中，当光学检测器在存储室内时，存储室配置为将光学检测器与存储室的外部隔离。在一些实施方式中，该至少一个储存室可包括在上述壳体和/或框架结构中。在检测参考标记之前和/或之后，即在测量之间和/或在加工场的扫描移动之间，可将光学检测器存储在至少一个存储室中的一个中，以便防止暴露于系统内部的劣化剂，例如，加工材料粉末、灰尘或高温。
在四边形加工场的情况下，该系统可包括位于加工场的一端并且沿着四边形加工场的一侧延伸的第一存储室和位于加工场的与上述加工场的一端相对的另一个端并且沿着四边形加工场的与上述一侧相对的另一个侧延伸的第二存储室，使得每当光学检测器在扫描方向上在整个加工场内移动(无论是向前还是向后)时，光学检测器可交替地存储在一个室或另一个室中。优选地，至少一个存储室在检测方向上延伸并且与光学检测器对准。
在本发明的优选实施方式中，该系统还可包括多个激光装置。激光装置可各自配置为在相应激光场内同时对加工材料进行激光处理。对于本文中描述的系统，在专利申请de102017114147、ep189150935.7和pct/ep2018/067008中描述的多个激光装置以及它们的功能可能是特别合适的。然而，本公开不限于此，并且也可使用其它多个激光装置。每个激光装置可具有相应激光场。在本发明的优选实施方式中，激光场的尺寸和形状可相等。然而，在本发明的其它实施方式中，每个激光场的尺寸和形状可以是不同的。
每个激光装置可配置为在相应激光场内生成参考标记。光学检测器可配置为扫描加工场，从而检测由每个激光装置生成的参考标记的至少部分。
优选地，每个激光装置的至少两个激光场可覆盖公共重叠区域。公共重叠区域可覆盖整个加工场或其部分。因此，公共重叠区域可与加工场相对应，即可与加工场重合。例如，如果所有激光场覆盖正方形公共重叠区域并且加工场是与公共重叠区域相对应的正方形加工场，则可能是这种情况。各个激光装置的激光场的共同重叠区域可包括加工场而不与加工场相同。例如，如果各个激光装置的激光场覆盖正方形公共重叠区域，但是加工场是具有比正方形公共重叠区域的表面更大的表面的圆形加工场，则可以是这种情况。在其它实施方式中，激光场的不同组合可覆盖不同的重叠区域，并且公共重叠区域可覆盖整个加工场或其部分。
根据本发明的优选实施方式，控制单元可配置为通过调整以下中的一个或多个来校准至少一个激光装置中的每个：由激光装置发射的加工光的聚焦位置、激光装置的激光场的位置、激光场相对于加工场的定向，以及激光场的尺寸。
调整由激光装置发射的加工光的聚焦位置，激光装置的设置可相对于激光装置与加工场之间的距离进行调整，使得激光装置的焦点位于期望的加工平面内，即，使得激光装置的焦距与激光装置与加工场之间的距离相对应。这可允许调整激光装置的设置以补偿增益漂移。
调整激光装置的激光场的位置可包括在加工平面内调整激光场相对于加工场的位置，并且可允许调整激光装置的设置以补偿偏移漂移。附加地或可替代地，调整激光装置的激光场的位置可包括在垂直于加工平面的方向上调整激光场的位置，使得激光场与加工平面和加工场共面。这可允许调整激光装置的设置以补偿增益漂移。可通过修改激光场的特定点(例如，激光场的中心点)的位置来调整激光装置的激光场的位置。
在本发明的一些实施方式中，调整激光装置的激光场的位置还可包括调整激光场在垂直于加工平面的上述方向上的位置，使得激光场相对于加工材料、校准板或布置在加工基座上的任何其它物体的最上表面移动距离h，其中h可在5μm与500μm之间，优选地在10μm与200μm之间。这可通过在对至少一个激光装置进行校准之前，在至少一个激光装置的设置中增加关于相应激光场的在上述垂直于加工平面的方向上的位置的偏移和/或通过将加工基座向下移动额外的距离h来实现。例如，例如对系统进行初始校准的情况下，可将附加距离h增加到与加工材料层或单元的厚度相对应的上述距离w上，或者增加到与校准板等的厚度相对应的类似距离上。
因此，至少一个激光场的位置可在垂直于加工平面的方向上相对于加工材料的最上表面移动，使得至少一个激光场可位于被激光处理的加工材料的最上表面之下距离h处。这有助于通过至少一个激光装置对加工材料进行更有效和精确的激光处理。值得注意的是，附加距离h对于光学检测器不引入显著的附加检测误差，因为附加距离h在光学检测器的场深内，并且还由于光学检测器的远心配置。
调整激光场相对于加工场的定向，可实现激光场与加工场或其部分之间的期望对应或重叠。这意味着，例如，加工场的定向可在加工平面内旋转，以便选择加工场的哪个部分被激光场覆盖和/或激光场相对于加工场的定向是什么。
激光装置的激光场的大小可通过设定至少一个激光装置的有效焦距来调整，使得激光场的两个给定点之间的距离等于加工场的两个对应点之间的距离。
在本发明的优选实施方式中，控制单元可配置为通过调整以下中的一个或多个来相对于彼此校准至少一个激光装置：由每个激光装置发射的加工光的聚焦位置、每个激光场的位置、每个激光场的定向以及每个激光场的尺寸。调整激光场的聚焦位置、位置和定向以及尺寸中的每个的构思类似于上面关于至少一个激光装置中的每个的校准所解释的构思。
例如，调整激光场中的每个相对于彼此的位置可包括相对于彼此调整激光场中的每个的中心点的位置。此外，通过调整激光装置中的每个的聚焦位置，可实现所有激光场彼此共面并且与加工平面共面。可调整激光场中的每个的定向，使得所有的激光场具有相同的定向。
控制单元还可配置为分析由光学检测器在子像素级检测到的参考标记。控制单元可配置为以至少1到50(优选地至少1到100)的子像素化速率，即通过分析每个检测像素的至少50个子像素单元，优选地通过分析每个检测像素的至少100个子像素单元，来分析由光学检测器检测到的参考标记。对于光学检测器的至少600dpi的检测分辨率，这允许实现10μm或更小(优选5μm或更小，更优选2μm或更小)的改进的物理分辨率(即，检测参考标记的位置的精度)。值得注意的是，光学检测器的600dpi的检测分辨率通常允许大约42μm的相应物理分辨率。然而，本发明的系统允许基于光学检测器和控制单元的组合功能实现10μm或更小的检测分辨率。
控制单元可包括用于实现上述校准的相应硬件和/或相应软件。
本发明还涉及校准激光处理系统的至少一个激光装置的方法。上述系统可与上述本发明的任何实施方式相对应。该方法可包括由至少一个激光装置中的每个在加工材料上和/或在系统的加工平面上生成一个或多个参考标记；由光学检测器通过利用光学检测器扫描系统的加工场来检测一个或多个参考标记的至少部分，其中加工场与加工平面共面，其中光学检测器集成在激光处理系统中，并且其中光学检测器可相对于框架结构以不超过两个(优选地不超过一个)自由度移动，其中光学检测器通过以不超过两个自由度移动穿过加工场来扫描加工场；以及基于由光学检测器检测到的一个或多个参考标记来校准至少一个激光装置。
由于光学检测器集成在激光处理系统内，因此本发明的方法允许校准至少一个激光装置，而不需要人工操作员或任何外部输入或设备(诸如，标记纸或校准板)的任何干预。这允许高度自动化。此外，光学检测器相对于参考框架的受限移动性提供了提高的精确度。因此，本发明的方法允许以改进的精确度和提高的快速性、自动化和可重复性来校准至少一个激光装置。有利地，该方法可由客户端自动地执行，而不需要来自服务提供商的支持。
一个或多个参考标记可在相应激光场内由至少一个激光装置在加工材料上和/或在加工平面上生成，其中激光场与加工场的至少部分相对应。因此，每个激光场可与加工场的至少部分相对应。每个激光场可与加工场部分或完全重叠，即激光场可覆盖整个加工场或其部分。由所有激光场覆盖的总面积，即每个激光场的总和，可与整个加工场或其部分相对应。在本发明的优选实施方式中，至少三个参考标记(优选地至少四个参考标记)可由每个激光装置在激光场内的加工材料上和/或相应加工平面上生成。
根据本发明的优选实施方式，该方法还可包括在加工基座上布置校准板，使得校准板与加工平面共面。校准板可包括衬底和布置在衬底上的激光敏感材料层，其中激光敏感材料对加工光敏感，使得可在校准板上形成参考标记。生成一个或多个参考标记可包括在校准板的所述激光敏感材料层上生成多个参考标记，以及检测一个或多个参考标记可包括通过光学检测器检测所述多个参考标记。因此，校准板可用于如上所述的激光处理系统的初始校准。
值得注意的是，由于由集成在激光处理系统内的光学检测器检测到由至少一个激光装置生成的参考标记，因此与现有技术中基于使用外部测量设备的已知的解决方案相比，本发明的方法仅需要缩短的校准时间，与使用本发明的方法的校准相比，现有技术需要长时间的中断操作。
由相对于框架结构具有受限移动性的光学检测器对参考标记的检测意味着加工场的每个位置，例如每个参考标记的测量位置，可由光学检测器可靠地检测，而不依赖于至少一个激光装置的用于检测目的的设置。可替代地，加工基座本身可用于提供例如以钻孔、标记螺母、光栅、突起、切口等的形式的预定参考标记，预定参考标记可由系统的制造商形成。
这种初始校准还可允许将加工场的初始参考位置(例如，与在校准板上生成和检测的参考标记的位置相对应，或者在加工基座中提供的预定参考标记的位置)存储为“理想的”参考位置。这种理想的参考位置稍后可用于通过将检测到的参考标记的位置与上述理想的参考位置进行比较来校准一个或多个激光装置。
在本发明的优选实施方式中，该方法还可包括通过照明装置照明一个或多个参考标记的所述至少部分、加工场、加工基座和/或加工材料。
在本发明的一些优选实施方式中，该方法还可包括在将加工材料层、部分或单元分配到加工基座上之后，或者在将加工材料层分配到加工基座上的同时，由光学检测器扫描加工场以检测参考标记。
在本发明的优选实施方式中，该方法还可包括由至少一个激光装置对分配在加工基座上的加工材料的每一层、部分或单元进行激光处理，以形成一个或多个加工件。
根据本发明的优选实施方式，该方法还可包括：在将加工材料层分配到加工基座上之前，利用光学检测器扫描加工场；由光学检测器对加工件进行一组光学测量；由成像单元存储由光学检测器针对不同的加工材料层测量的光学测量；以及由成像单元基于该组光学测量生成一个或多个加工件的虚拟图像。
在本发明的优选实施方式中，校准至少一个激光装置可包括调整以下中的一个或多个：由激光装置发射的加工光的聚焦位置、激光场的位置、激光场的定向，以及激光场的尺寸。
调整由激光装置发射的加工光的聚焦位置可包括测量由激光装置发射的加工光的光束的光点尺寸。在激光处理系统的初始校准期间，可使用校准板来测量光点尺寸。系统可配置为生成多个测试参考标记以及利用光学检测器检测所述多个测试参考标记，其中，多个测试参考标记用于至少一个激光装置的关于相应加工光的聚焦位置的不同设置。然后，可选择与最薄的测试参考标记(即，具有最佳限定的测试参考标记)相对应的设置作为聚焦位置的正确设置。对于在操作期间的后续校准，可使用在加工材料上生成的参考标记类似地测量光点尺寸。
调整每个激光场的位置可包括调整激光场在加工平面内的相对于加工场和/或相对于彼此的位置，使得激光场在加工平面内相对于彼此的位置与期望的布置相对应。例如，在激光场具有四边形形状的情况下，调整激光场中的每个的位置可包括调整激光场相对于彼此的位置，使得相邻激光场的相邻边界彼此匹配，即在平行于加工平面的两个方向中的任何一个方向或两个方向上彼此重叠。
附加地或可替代地，调整激光场的位置可包括在垂直于加工平面的方向上调整激光场中的每个相对于加工平面和/或相对于彼此的位置，使得所有激光场与加工平面共面，以及在垂直于加工场的方向上调整激光场中的每个相对于加工场和/或相对于彼此的位置，使得所有激光场与加工平面共面。
激光场的位置、定向和/或尺寸可通过用相应激光装置生成参考标记的网状图案来调整。在激光处理系统的初始校准期间，网状图案可在如上所述的校准板上生成。对于在操作期间的后续校准，网状图案可生成在加工材料上和/或加工场上。例如，激光装置可生成均匀间隔的9×9参考标记的网状正方形图案。然而，也可使用任何更多的参考标记，例如33×33或255×255参考标记的网状图案。然后可由光学检测器基于所存储的用于调整相应激光场的位置、定向和尺寸的理想参考位置来测量所生成的图案的位置、定向和栅格参数。系统可配置为生成用于后续校准的比用于初始校准的更小数目的参考标记。例如，对于后续的校准，每个激光装置可配置为生成不超过9个(优选地不超过4个)参考标记，这些参考标记可优选地位于相应激光场的边界上。
在本发明的一些优选实施方式中，校准至少一个激光装置可包括通过调整以下中的一个或多个来相对于彼此校准一个或多个激光装置：由每个激光装置发射的加工光的聚焦位置、每个激光场的位置、每个激光场的定向，以及每个激光场的尺寸。
调整由每个激光装置发射的加工光的聚焦位置可包括通过标记纸或加工材料测量由每个激光装置发射的加工光的光点尺寸，如以上对于单个激光装置所解释的。调整激光场中的每个的位置、定向和尺寸可包括利用如上所述的每个激光装置生成参考标记的网状图案，并将网状图案中的每个的位置、定向和栅格参数与教导其它和/或存储的理想参考位置进行比较。
值得注意的是，校准至少一个激光装置可包括以下中的任何一个或两个：1.调整由激光装置发射的加工光的聚焦位置、激光场的位置、激光场的定向以及激光场的尺寸中的一个或多个；以及2.通过调整由每个激光装置发射的加工光的聚焦位置、每个激光场的位置、每个激光场的定向以及每个激光场的尺寸中的一个或多个来相对于彼此校准一个或多个激光装置。
根据本发明的优选实施方式，激光处理系统可以是用于对加工材料进行激光处理以形成一个或多个加工件的增材制造系统。然而，在本发明的其它优选实施方式中，激光处理系统可以是用于塑料网划线、穿孔和/或切割的激光处理系统，例如用于塑料包装的生产；用于纸板“卷对卷”切割应用或纸板片材切割应用的激光处理系统，例如用于生产包装；数字打印机的激光处理系统；用于精密激光微加工的激光处理系统，例如用于切割、烧蚀、蚀刻、结构化和/或焊接；用于激光标记的激光处理系统；用于光伏工艺的激光处理系统，例如基于perc(钝化发射极和背电池)技术的工艺；用于晶圆生产的激光处理系统；用于对玻璃器皿和显示器进行激光处理的激光处理系统，例如oled；用于ito-和/或lds结构化应用的激光处理系统；用于高功率高精度焊接的激光处理系统，例如用于燃料电池焊接。然而，本领域技术人员应当清楚，本发明也可应用于除先前提到的那些之外的其它处理系统。
附图说明
图1示出了根据本发明实施方式的增材制造系统的侧视图。图1a和图1b示出了在将加工材料层分配到加工基座上之前和之后的相同系统。
图2示出了图1的系统的俯视图。
图3示出了根据本发明的另一个实施方式的增材制造系统的侧视图。
图4示出了根据本发明的另一个实施方式的增材制造系统。图4a和图4b分别示出了系统的侧视图和俯视图。
图5示出了根据本发明的另一个实施方式的增材制造系统的俯视图。
图6示出了表示根据本发明实施方式的方法的流程图。
图7示出了表示根据本发明另一个实施方式的方法的流程图。
图8示出了表示根据本发明另一个实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图中所示的优选实施方式，并且将使用特定的语言来描述这些实施方式。然而，应当理解的是，本发明的范围不因此而被限制，并且，所示实施方式的这种改变和进一步修改以及本文所示的本发明原理的进一步应用是本发明所涉及的领域的技术人员现在或将来通常会设想到的。
图1示出了根据本发明实施方式的激光处理系统。图1所示的实施方式的激光处理系统是增材制造系统10。系统10包括框架结构12和配置为支撑加工材料的加工基座14。在所示的实施方式中，框架结构12形成为壳体，该壳体包围加工基座14并限定其中对一个或多个加工件进行激光处理的加工空间。
加工基座14具有四边形形状，该四边形形状在加工平面18上限定了四边形加工场，其中，加工平面18平行于加工基座14。如图1a所示，当在加工基座14上不布置加工材料时，加工平面18与加工基座14的最上表面共面。该系统可包括加工材料分配器(图中未示出)，该加工材料分配器配置为至少将加工材料层分配到加工基座14上，加工材料直接位于加工基座14上或者位于由加工基座14支撑的先前的加工材料层上，尽管加工材料也可被分配到加工基座之外。
系统10还包括配置为将加工光投射到加工平面18上的激光装置20。在所示的实施方式中，加工光的波长范围在9μm与11μm之间。图1所示的实施方式仅包括一个激光装置20，类似的实施方式可包括一个以上的激光装置。激光装置20附接到框架结构12，并配置为利用激光装置20的激光场内的加工光对加工材料16进行激光处理，以用加工材料16生成加工件。在所示的实施方式中，激光装置20的激光场覆盖系统10的整个加工场。
在图1所示的实施方式中，激光装置20刚性地附接到框架结构12，使得如果框架结构经受热驱动变形，则激光装置20经受与框架结构12相同的几何形状变化。框架结构12包括透明部分13，透明部分13允许激光装置20与加工空间的内部(即，与框架结构12的内部)光学上相互作用，使得由激光装置20发射的加工光可到达加工平面18。
加工基座14可相对于框架结构12在垂直于加工平面18的方向上移动，即在如图所示的z方向上移动，而加工基座14相对于框架结构12的位置在平行于加工平面的两个方向上固定，即在x方向和y方向上固定，该y方向在图中未示出并且垂直于纸张的平面。
图1b示出了与图1a中所示的系统相同的系统，其中加工材料16层已经布置在加工基座14上。系统10配置为，当具有厚度w的加工材料16层布置在加工基座14上时，加工基座14可在垂直于加工平面18的上述方向上(即在z方向上)向下移动与该加工材料16层的厚度相对应的距离w，使得加工材料16的最上表面与加工场18共面。因此，通过相应地调整加工基座14在z方向上的位置，加工平面18在z方向上的位置相对于系统10(特别是相对于激光装置20)保持恒定。
激光装置20配置为在加工平面上生成多个参考标记24。可结合图1考虑的图2示出了图1所示的系统10的顶部剖视图，其中为了说明的目的，省略了覆盖加工基座14的元件(诸如，框架结构12的上部)，使得系统10的加工场28、激光装置20的激光场30以及由激光装置20生成的参考标记24是可见的。在所示的实施方式中，参考标记24是十字形的。然而，在其它实施方式中，参考标记24可具有不同的形状。
当在加工基座14上不布置加工材料时，与图1a所示的情况相对应，由激光装置20在加工平面18上生成的参考标记24与加工基座14的最上表面或布置在加工基座14上的物体(参见下面参考图3所述的校准板36)的最上表面共面。当加工材料16层布置在加工基座14上时，与图1b所示的情况相对应，由激光装置20在加工平面18上生成的参考标记24生成在加工材料16上，并因此与加工材料16的最上层共面。
系统10还包括用于扫描加工场28的光学检测器40，以检测由激光装置20生成的参考标记24的至少部分。在所示的实施方式中，光学检测器40可相对于框架结构12仅以与平行于图2所示的y方向的扫描方向相对应的一个自由度移动。因此，扫描方向垂直于图1所示的方向x和z。因此，光学检测器在平行于加工平面18的一个方向(y方向)上是可移动的，并且在平行于加工平面18的另一个方向(x方向)上以及在垂直于加工平面的方向(z方向)上是固定的。方向x、y和z与可用于描述系统10的几何形状的笛卡尔坐标系的三个相互垂直的方向相对应。
光学检测器40包括照明装置42，照明装置42配置为照明加工场28、加工基座14、加工材料16和/或由激光装置50生成的参考标记24。在所示的实施方式中，照明装置42包括配置为生成白色可见光的led阵列。在其它实施方式中，可使用其它类型的光源和/或其它颜色的可见光。
由于光学检测器40在垂直于加工平面18的z方向上没有自由度，因此光学检测器40与加工平面18之间的距离d是恒定的。如图1a所示，当加工基座14上不布置加工材料时，距离d与光学检测器40与加工基座14之间的距离相对应，或者与光学检测器40与布置在加工基座14上的物体(参见下面参考图3所述的校准板36)之间的距离相对应。如图1b所示，当加工材料16布置在加工基座14上时，距离d与光学检测器40与加工材料16的最上层之间的距离相对应。
光学检测器40配置为扫描加工场28，以通过在y方向上从左向右或从右向左移动来检测参考标记24(参见图2)。因此，y方向与当扫描加工场28时由光学检测器40扫过的扫描方向相对应。
图1所示实施方式的光学检测器40在平行于加工平面18的x方向上延伸。因此，x方向与检测方向相对应，当光学检测器40扫描加工场28时，参考标记24可沿该检测方向被光学检测器40同时检测。如图2所示，光学检测器在检测方向x上的长度略大于加工场28在检测方向x上的长度l1。此外，光学检测器40可在扫描方向y上移动与加工场28在扫描方向y上的长度l2相对应的长度。因此，光学检测器40可通过扫过加工场28一次(即通过在扫描方向y上移动一次通过加工场28)来扫描整个加工场28。
框架结构12还包括用于在扫描方向上引导光学检测器40移动的引导结构44。引导结构44包括在加工场28的相对侧上在扫描方向y上延伸的两个平行导轨。在所示的实施方式中，引导结构44形成在框架结构12的侧壁上。然而，在其它类似的实施方式中，引导结构44可不同地形成。例如，在图3所示的实施方式中，引导结构44形成在框架结构12的基座或底部上。
在所示的实施方式中，光学检测器40是单色检测器，并且配置为每当加工材料16层被分配到加工基座14上时扫描加工场28，并且具有600dpi的光学分辨率。光学检测器40具有500μm的场深。
图1和图2示出的系统10还包括功能上连接到光学检测器40和激光装置20的控制单元50。在所示的实施方式中，控制单元50布置在激光装置20上。然而，控制单元50不需要物理地附接到激光装置20、框架结构12或系统10的任何其它组件。控制单元50配置为基于由光学检测器40检测到的参考标记24来校准激光装置20。
控制单元50配置为通过调整由激光装置20发射的加工光的聚焦位置以及激光装置20的激光场30的位置、尺寸和定向来校准激光装置20。控制单元50可控制激光装置20的设置，使得由激光装置20发射的加工光的焦距与激光装置20与加工平面18之间的距离相对应，即，使得由激光装置20发射的加工光的聚焦位置位于加工平面18上。换句话说，控制单元50可控制激光装置20的设置，使得激光场30在垂直于加工平面18的z方向上的位置与加工平面18的位置相对应，即，使得激光装置20的激光场30与加工场28共面。
在所示的实施方式中，控制单元50还可配置为控制激光装置20的设置，使得由激光装置20发射的加工光的焦距与激光装置20与加工平面18之间的距离加上100μm的附加距离相对应，使得由激光装置20发射的加工光的聚焦位置位于加工平面下方100μm处。即，使得激光场30位于加工材料16的最上表面之下100μm处。
控制单元50还可控制激光装置20的设置，使得激光场30的中心点在x方向和y方向上的位置与加工场28的中心点在x方向和y方向上的位置一致，或者与加工场28的任何其它位置一致。此外，控制单元50可控制激光装置20的设置，使得加工场28的定向与激光场30的定向一致，即，使得四边形加工场28的侧平行于和/或切向于四边形激光场30的侧，或任何其它定向。
系统10还包括用于控制光学检测器40的移动的引导控制单元52，引导控制单元52配置为使光学检测器40以500mm/s的扫描速度在扫描方向y上移动。与控制单元50一样，引导控制单元52不需要物理地附接到激光装置20、框架结构12或系统10的任何其它组件，如图所示。
图3示出了根据本发明的另一个实施方式的增材制造系统10，其在结构上与图1和图2所示的系统10非常相似。已经参考图1和图2描述的图3的系统10的组件由相同的附图标记表示，并且为了简洁不再进行描述。如前所述，图3所示的系统10与图1和图2所示的系统10的不同之处在于，引导结构44不是形成在框架结构12的侧壁上，而是形成在框架结构12的底部上。
图3还示出了布置在加工基座14上的校准板36。校准板包括玻璃衬底和布置在衬底上的激光敏感材料层。该激光敏感材料层是包括第一层黑色激光敏感材料和下面的第二层白色材料的多层结构。校准板36允许通过激光装置20利用加工光去除第一层黑色激光敏感材料从而暴露下面的第二层来形成参考标记。在暴露的白色的下面的第二层激光敏感材料与黑色的第一层激光敏感材料之间的对比度允许形成可由光学检测器40以高分辨率检测的具有非常高清晰度的参考标记24。下面将更详细地解释校准板36的使用。
图4示出了根据本发明的另一个实施方式的增材制造系统10。图4a示出了系统10的侧视图，而图4b示出了俯视图。已经参考前述附图描述的图4的系统10的组件由相同的附图标记表示，并且为了简洁不再进行描述。图4所示的系统10与图1至图3所示的系统之间的显著差异在于，在图4所示的系统中，加工基座14具有圆形形状并限定圆形加工场28。因此，使用相对于图中的箭头表示的用于描述图1至图3所示系统的相同垂直方向z、径向方向r以及角方向或方位角方向
在图4所示的实施方式中，光学检测器40在径向r上延伸与圆形加工场28的半径相对应的长度。光学检测器40可相对于框架结构12以与角方向
图4所示的系统10与图1至图3所示的系统之间的另一个区别在于，在图4所示的系统10中，框架结构12不形成为壳体，而是形成为支撑激光装置20、控制单元50、引导结构44和光学检测器40的支架。图4的系统10包括包围加工基座14、框架结构12、激光装置20和光学检测器40的单独的壳体60。
在所示的实施方式中，壳体60具有圆形形状并且与框架结构12和加工场28同心。然而，在其它实施方式中，壳体60可具有不同于圆形加工场28的形状，例如四边形。图4所示的系统10的激光装置20在与加工场28重合的圆形激光场内生成参考标记。然而，在其它实施方式中，激光装置20可配置为在四边形激光场内生成参考标记，该四边形激光场包括圆形加工场28且覆盖比圆形加工场28大的表面，使得由激光装置20生成的一些参考标记可在激光场30内而不在圆形加工场28内。
图5示出了根据本发明实施方式的激光处理系统10的俯视图。图5所示的激光处理系统10可与根据本发明实施方式的增材制造系统相对应，在这种情况下，图5所示的系统的侧视图可与图1和图3所示的侧视图之一相对应。在图5中，为了说明的目的，省略了框架结构12的上部，尽管示出了布置在框架结构12上的激光装置。
然而，图5中所示的激光处理系统也可与上述任何类型的激光处理系统相对应，例如用于纸板“卷对卷”切割应用或用于半导体晶圆生产的激光处理系统。在这种情况下，激光处理系统10可以是生产链的对纸板或晶圆进行激光处理的站或组件。例如，激光处理系统10的框架结构12可具有开口，用于允许纸板薄膜优选地在x方向或y方向上卷动通过加工场28，使得纸板薄膜的不同部分可在激光处理系统10中进行激光处理。在其它示例中，激光处理系统10的框架结构12可具有开口，以允许运输带优选地在x方向或y方向上传送通过加工场28，使得位于运输带上的物体(例如晶圆)可连续地或顺序地传送通过加工场并在激光处理系统中进行激光处理。
本公开的发明适用于其它类型的激光处理系统，例如用于塑料网划线、穿孔和/或切割，用于数字打印机，用于精密激光微加工，用于激光标记，用于光伏工艺，用于晶圆生产，用于对玻璃器皿和显示器进行激光处理，用于ito-和/或lds结构化应用，或用于高功率高精度焊接中的任何一种的激光处理系统。对其中集成有根据本发明的激光制造系统的生产装置、链或系统进行相应的调整对于本领域技术人员来说是很容易实现的。
图5的系统10包括多个激光装置20、21和22。值得注意的是，尽管在图中示出了三个激光装置，但是该系统也可包括不同数量的激光装置。激光装置20、21和22配置为在相应的激光场内同时对布置在加工基座14上的加工材料16层进行激光处理。图5的系统10的加工基座(图中未示出)具有矩形形状并限定矩形加工场28。激光装置20、21和22分别配置为在相应的激光场30、32和34内同时对加工材料16进行激光处理。激光场30、32、34具有正方形形状并且成对重叠，使得激光场30和32以及激光场32和34具有覆盖加工场28的部分的公共重叠区域。图5的系统10可配置为通过三个激光装置20、21和22的组合动作使用加工材料生成单个加工件，或者可配置为通过三个激光装置20、21和22的并行动作使用加工材料生成三个独立的加工件。
光学检测器40在检测方向x上延伸的长度略大于加工场28在检测方向x上的长度，并且可相对于框架结构12仅以与扫描方向y相对应的一个自由度移动。光学检测器40可在扫描方向y上移动的长度大于加工场在扫描方向y上的长度，使得光学检测器40可通过在扫描方向y上从左向右或从右向左(如图所示)移动一次穿过加工场28来扫描整个加工场28。
光学检测器40在扫描方向y上的移动由第一导轨46a和第二导轨46b引导，第一导轨46a和第二导轨46b在加工场28的相对侧上在扫描方向y上延伸并且彼此平行。因此，光学检测器40可在由导轨46a和46b引导的扫描方向y上移动，其中光学检测器的第一端移动附接到第一导轨46a，而光学检测器40的第二端移动附接到第二导轨46b。
激光装置20、21和22中的每个配置为在激光场30、32、34中的相应一个内生成相应的参考标记24、25和26。光学检测器40配置为扫描加工场28并检测分别由激光装置20、21、22中的每个生成的参考标记24、25、26的至少部分。
图5所示的系统10还包括第一存储室48a和第二存储室48b，第一存储室48a和第二存储室48b配置为当光学检测器40被存储在存储室内时，容纳光学检测器40并且将光学检测器40与相应存储室的外部隔离。在所示的实施方式中，第一存储室48a和第二存储室48b形成在框架结构12中。导轨46a和46b延伸到第一存储室48a和第二存储室48b中。
系统10配置为在加工材料被分配到加工基座14上的时间期间将光学检测器40存储在存储室48a和48b中的一个中，以保护光学检测器40。例如，从图5所示的情况开始，光学检测器40可通过在扫描方向y上从左向右(即，从第一储存室48a朝向第二储存室48b)移动来扫描加工场28，从而检测由每个激光装置20、21、22生成的参考标记24、25和26，然后进入第二储存室48b并保持在那里，直到在加工基座14上分配了新的加工材料层并且因此必须检测新的参考标记。然后，光学检测器40通过在扫描方向y上从右向左移动来扫描加工场28，并再次进入第一存储室48a，等等。
图5的系统10还包括控制单元，该控制单元功能性地连接到光学检测器40和激光装置20、21和22中的每个。控制单元50配置为基于由光学检测器检测到的参考标记24、25和26来校准激光装置20、21、22中的每个。
值得注意的是，参考标记24、25和26仅是示例性的。可使用不同数量的参考标记，并且可不同地布置参考标记。例如，在系统的初始校准期间，激光装置20、21、22中的每个可配置为生成包括多达255×255个参考标记的参考标记的网状图案。对于后续的校准，激光装置20、21、22中的每个可配置为生成包括减少的数量的参考标记(例如4个参考标记)的参考标记的网状图案，参考标记可位于相应激光场的边界上，优选地位于相应激光场30、32或34的角上。在图5中示例性示出的参考标记24、25、26布置成3×3网状图案的形式。
图5所示的系统10的控制单元50配置为通过调整由相应激光装置发射的加工光的聚焦位置以及相应的激光场的位置、尺寸和定向来校准激光装置20、21和22中的每个，如以上针对图1和图2所示的系统所解释的。控制单元50配置为基于由光学检测器40检测到的参考标记24、25、26来校准激光装置20、21、22。
控制单元50配置为通过调整由每个激光装置20、21和22发射的加工光的聚焦位置以及激光场30、32和34中的每个相对于彼此的位置、定向和尺寸来相对于彼此校准激光装置20、21和22。这包括调整激光场30、32和34中的每个的位置，使得所有激光场彼此共面并且与加工场28共面，并且使得激光装置20、21和22中的每个的有效焦距使得由激光装置20、21、22中的每个发射的加工光聚焦在加工场28上。此外，控制单元50可控制激光装置20、21、22的设置，使得加工平面28上的激光场30、32和34中的每个的位置、定向和尺寸彼此一致，使得激光场30、32、34的侧彼此平行，如图5所示。
图5所示的系统10还包括可操作地连接到光学检测器40的成像单元54。光学检测器40配置为在分配新的加工材料层之前，每次将在加工基座14上分配加工材料层时，扫描加工场28，以对系统中正在生成的加工件进行一组光学测量。每个光学测量包括关于加工材料16在已经由激光装置20、21、22激光处理的相应加工材料16层中分布的信息。成像单元54配置为存储由光学检测器40针对不同的加工材料16层测量的光学测量，并且基于该组光学测量生成加工件的虚拟图像。
在图5所示的实施方式中，控制单元50、引导控制单元52和成像单元54不集成在框架结构12内或附接到框架结构12。相反，控制单元50、引导控制单元52和成像单元54被包括在独立于框架结构12和系统10的其余组件的集成控制56中。
图6示出了表示根据本发明实施方式的校准激光处理系统的一个或多个激光装置的方法100的流程图。上述激光处理系统可与相对于图1至图4中的任何一个描述的增材制造系统10相对应，或者与类似于相对于图5描述的激光处理系统的激光处理系统10相对应，其可与上述的任何类型的激光处理系统相对应。方法100可以是校准增材制造系统(如图1至图4中任何一个所示的系统10)或通常任何激光处理系统(如与图5中所示的实施方式相对应的激光处理系统)的一个或多个激光装置20、21、22的方法。
在第一方法步骤102中，由系统10的至少一个激光装置20、21、22在系统的加工平面18上生成一个或多个参考标记24。这可能意味着当加工材料布置在加工基座14上时(例如如图1b所示)，在加工材料16上生成一个或多个参考标记24、25、26，或者当校准板36或任何其它物体布置在加工基座14上时(如图3所示)，在校准板36上生成一个或多个参考标记24。
在后续的方法步骤104中，系统10的光学检测器40扫描加工场28，从而检测一个或多个参考标记24、25、26的至少部分。光学检测器40集成在激光处理系统中。方法步骤104可包括通过照明装置42照明由光学检测器40检测到的参考标记24、25、26、加工场28、加工基座14和/或加工材料16。
在后续的方法步骤106中，基于由光学检测器40检测到的参考标记24、25、26来校准至少一个激光装置20。校准可根据本发明的实施方式和/或根据本领域技术人员可实现的校准方法如上所述地进行。至少三个参考标记，优选至少四个参考标记24、25、26，可由至少一个激光装置20中的每个生成。
图6所示的方法100可与如上所述的系统的初始校准或后续的校准相对应。例如，图6所示的方法100可在加工材料16层已经分配到图1至图5中的一个的系统10的加工基座14上之前或之后执行。本发明的实施方式也是可能的，在实施方式中，方法100在加工材料16层被分配到加工基座14上的同时执行。方法100的方法步骤102至方法步骤106可循环地重复。图6所示的方法100通常也可作为任何激光处理系统(例如，与图5中所示的实施方式相对应的激光处理系统)的初始校准来执行，例如在新的加工材料单元或部件(诸如，纸板或半导体晶圆的部分)已经布置在激光处理系统10中的加工基座上之前。
图7示出了示出根据本发明的另一个实施方式的校准激光处理系统的一个或多个激光装置的方法200的流程图。通过参考上述图3中所示的增材制造系统10，可更好地理解图7中所示的方法200，因为方法200可以是校准增材制造系统(例如，图3中所示的系统10)的一个或多个激光装置20的方法。
方法200包括步骤202，在加工基座14上布置校准板36，使得校准板36与加工平面18在与光学检测器40的场深相对应的公差内共面。在所示的实施方式中，当校准板36布置在加工基座14上时，加工基座向下移动与校准板的厚度加上100μm的附加距离h之和相对应的距离。
校准板36与先前参考图3描述的校准板36相对应，并且包括衬底和布置在衬底上的激光敏感材料层，其中激光敏感材料对加工光敏感，使得可在校准板36上形成参考标记。
在后续的方法步骤204中，在校准板36上生成多个参考标记24。
在后续的方法步骤206中，由系统10的光学检测器40检测在校准板36上生成的多个参考标记。
在后续的方法步骤208中，基于由光学检测器40检测到的多个参考标记24，如上所述地校准一个或多个激光装置20。在校准板36上生成的参考标记24具有非常好的清晰度并且允许高精确度的校准。作为100μm的附加距离h的结果，在校准之后，一个或多个激光装置20的激光场(参见图1至图5中的激光场30、32或34)平行于加工平面并且位于相对于加工平面28移动100μm的附加距离h的加工平面下方。
方法步骤202到方法步骤208的顺序可与上述的初始校准相对应。
在后续的方法步骤210中，校准板36可从系统中移除。然而，在本发明的一些实施方式中，校准板36可保持在加工基座14上，使得加工材料16层可在其上引导设置在加工基座14上和/或校准板36上。
方法200还包括将加工材料16层分配在加工基座14上的步骤212。步骤212可包括将加工基座14向下移动至少与分配或待分配在加工基座上的加工材料16层的厚度相对应的距离的步骤。加工基座14可在加工材料16层分配到加工基座14上之前或之后向下移动。
在后续的方法步骤214中，由一个或多个激光装置20在加工材料16上生成参考标记24，如上所述。
在后续的方法步骤216中，由光学检测器40扫描加工场，由此由光学检测器40检测在加工材料16上生成的参考标记24。
在后续的方法步骤218中，系统的一个或多个激光装置20基于在加工材料16上生成的参考标记24被再校准，如上所述。该系统可配置为在方法步骤218中生成比方法步骤204中少的参考标记。
在后续的方法步骤220中，使用系统10的至少一个激光装置20对加工材料16进行激光处理，以形成一个或多个加工件。
方法步骤212至方法步骤220的顺序可与如上所述的增材制造和后续的校准或再校准的顺序相对应，并且可循环地重复，直到正在制造的加工件完成。
图8示出了示出根据本发明的另一个实施方式的校准激光处理系统的一个或多个激光装置的方法300的流程图。通过参考图1至图5中的任何一个所示的增材制造系统10，可更好地理解图8中所示的方法300，因为方法300可以是校准如图1至图5中的任何一个所示的系统10的增材制造系统的一个或多个激光装置20、21、22的方法。
方法300包括将加工材料16层分配在加工基座14上的步骤302。
在后续的方法步骤304中，由一个或多个激光装置20在加工材料16上生成参考标记24，如上所述。
在后续的方法步骤306中，由光学检测器40扫描加工场，由此由光学检测器40检测在加工材料16上生成的参考标记24。
在后续的方法步骤308中，系统的一个或多个激光装置20基于由光学检测器检测到的参考标记24被再校准，如上所述。
在后续的方法步骤310中，使用系统10的至少一个激光装置20对加工材料16进行激光处理，以形成一个或多个加工件。
在后续的方法步骤312中，由光学检测器40扫描加工场28，并且由光学检测器40对加工材料16进行光学测量。
在后续的方法步骤314中，由光学检测器40测量的光学测量由系统10的成像单元54存储。
在后续的方法步骤316中，由成像单元54基于由光学检测器40进行的光学测量生成在系统10中形成的加工件的虚拟图像。
在所示的实施方式中，可对分配在系统的加工基座上的每个加工材料层循环地重复方法步骤302至方法步骤314，并且一旦在对最后一个加工材料层执行了步骤302至步骤314的顺序之后，在方法步骤316生成虚拟图像。然而，在其它实施方式中，可循环地重复方法步骤302至方法步骤316，从而生成与制造形成在系统10中的加工件的不同阶段相对应的不同虚拟图像。
尽管在附图和前面的说明书中详细示出和说明了优选的示例性实施方式，但是这些实施方式应当被视为纯粹是示例性的，而不是对本发明的限制。在这一方面注意到，仅示出和说明了优选的示例性实施方式，并且目前或将来可能落入权利要求中限定的本发明保护范围内的所有变体和修改同样受到保护。
参考标记列表
10激光处理系统
12框架结构
13框架结构的透明部分
14加工基座
16加工材料
18加工平面
20激光装置
21激光装置
22激光装置
24参考标记
25参考标记
26参考标记
28加工场
30激光场
32激光场
34激光场
36校准板
40光学检测器
42照明装置
44引导结构
46a、46b导轨
48a、48b存储室
50控制单元
52引导控制单元
54成像单元
56集成控制
60壳体
100方法
102-106方法步骤
200方法
202-220方法步骤
300方法
302-316方法步骤
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