CN109890553B - 用于激光机械加工多个相对较大工件的方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种激光机械加工装置包括一可移动平台，所述可移动平台由一平台控制器控制。一激光产生一光束，所述光束用于机械加工，并且所述光束在所述激光扫描仪的控制下使用所述激光扫描仪在所述部件上方被扫描。所述扫描仪控制器控制所述平台控制器，以使所述平台的移动与所述扫描仪的移动同步。所述平台可以携带所述待机械加工部件或所述扫描仪。

Description

用于激光机械加工多个相对较大工件的方法及系统

相关申请

本申请要求于2016年8月28日提交的美国临时专利申请第62/380,443号及2017年3月27日提交的美国临时专利申请第62/476,907号的优先权，它们两者的整体内容通过引用并入本文。

技术领域及背景技术

本发明在一些实施例中涉及使用多个激光扫描仪及一XY平台的激光机械加工，还涉及一桥接器以在两个实时控制系统之间进行同步及传输数据。

一种系统及方法，所述系统及方法沿着相对于一工件的一期望路径移动一激光光束及在所述工件上沿着所述期望路径以多个均等分隔的间隔及/或在多个预指定位置处传递激光光束的多个脉冲，其中所述系统是由两个子系统组成，一个或多个激光扫描仪的一集群，每个操纵一激光光束并且击发所述激光的多个脉冲；及一机动化机械XY平台，所述工件被放置在所述机动化机械XY平台上。每个扫描仪能够以一非常高的速度及加速度移动所述激光光束，除了在一受限区域上方，由于所述扫描仪的所述受限的视场(Field OfView，FOV)通常低于100毫米(mm)x100mm。所述XY平台能够相对于所述扫描仪的速度以低速移动所述工件，除了在相对于所述扫描仪的所述FOV更大的多个区域上方。通过同时移动所述激光光束(由所述扫描仪)及所述工件(由所述XY平台)，有可能沿着远大于所述激光扫描仪本身的所述FOV的多个区域移动及击发(fire)每个激光光束，并且实现将多个工件与远大于所述激光扫描仪的所述FOV的面积进行高精度的激光的焊接、标记、切割及钻孔，在与所述激光光束及所述XY平台非同时移动的系统相比较时，具备更高的吞吐量(throughput)并且没有拼接误差(stitching errors)。然而，同时移动所述激光光束(由所述扫描仪)及所述工件(由所述XY平台)，而没有妥协于所述激光光束相对于所述工件的所述定位(或路径)的所述精度及所述激光沿着所述期望路径的击发，需要将所述多个激光扫描仪与所述XY平台的所述多个闭环控制系统进行高度地同步(synchronize)，并且还需要将所述多个激光扫描仪及所述XY平台的一些精度限制进行处置(handle)。为了进一步提高吞吐量，少量激光扫描仪与一个机械平台可以被利用。

已知技术以多种方式解决这些问题。

一种已知的系统使用一激光扫描仪系统进行焊接、标记、切割及钻孔(均称为“加工处理(processing)”)，其中所述扫描仪控制器使用多个机动化镜体操纵所述激光光束并且沿着所述期望路径击发所述激光光束。所述扫描仪控制器通过以一校正表或其他类似方法修改所述扫描仪的所述XY路径命令进行补偿所述扫描仪光学器件的失真。所述激光光束的移动速度非常高，并且提供高吞吐量(throughput)的加工处理过程。现代的扫描仪使用具备采样及更新速率为100千赫(kHz)或更高的数字控制技术，因为所述扫描仪的镜体的带宽在几千赫(kHz)的范围内。所述工作区域受限于所述扫描仪的所述光学器件的视场。

在另一种已知的系统中，一机动化机械XY平台以固定方式保持所述工件，并且一静止不动的激光加工处理所述工件。所述XY平台的一移动控制器沿着所述激光光束下方的一期望路径移动所述工件并且沿着所述期望路径击发所述激光光束。

在这样的一系统中，所述移动控制器还通过以一校正表或其他类似方法修改所述平台的XY路径命令进行补偿被诸如光学编码器的反馈装置测量的所述平台的不精确性。

在与使用一扫描仪移动一激光光束相比较时，移动所述工件的速度相对较低，并且导致低吞吐量加工处理。最先进的数字移动控制器使用大约20kHz的更新及采样率，这足以控制在带宽方面实际上被限制在几百赫兹并且通常低于200Hz的机械桌体。所述工作区域不限于所述扫描仪的所述光学器件的所述视场(FOV)，并且被机械平台的工作区域的尺寸限定，并且实际上的尺寸不受限制。

还已知被使用的一激光扫描仪本身拥有的控制器被安装在一移动的XY平台的顶部上，所述移动的XY平台又具有其本身拥有的移动控制器，以在一大的工件上方加工处理诸多非重复性图案。所述XY平台静止不动，所述扫描仪机械加工在它的FOV内的所述图案的一部分，然后通过禁用所述扫描仪并且将所述XY平台移动到一相邻区域(平铺区块)，然后竖立并且使用所述扫描仪加工处理所述图案的另一部分及诸如此类。

所述扫描仪控制器通过以一校正表或其他类似方法修改所述扫描仪的所述XY路径命令进行补偿所述扫描仪光学器件的失真，并且所述移动控制器还通过以一校正表或其他类似方法修改所述平台的所述XY路径命令进行补偿被诸如光学编码器等反馈装置测量的所述平台的不精确性。

相对于具备扫描仪仅通过在所述激光被禁用期间对所述XY平台的重复移动及安排次数的一系统，所述吞吐量是受到负面影响的，并且精确度是受到拼接误差限制的。拼接误差是由相邻FOV平铺区块的未对准引起的，这主要是因为所述镜头非线性(lensnonlinearity)，特别是在所述FOV的边界处存在的镜头非线性，因为任何整体扫描仪及伺服不精确性(overall scanner and servo inaccuracies)可以在多个相邻区块的边界或接缝处显现(manifest)。另一种已知系统使用被安装在一移动XY平台的顶部上的一激光扫描仪，然后单一控制器同时控制并移动所述平台及所述扫描仪，并且沿着所述期望路径击发所述激光。参见EP 0 815 499 B1及美国专利8426768 B2，所述内容通过引用整体并入本文，如同在本文中阐述。在此方法中，使用一低通滤波器将所述期望路径分解为两个分量。所述路径的所述多个低频被使用作为对所述XY平台的所述路径命令，并且所述路径的所述多个高频被使用作为对所述激光扫描仪的所述路径命令。

在专利8426768 B2中，进一步描述的是所述激光在基于实际的四个位置的反馈装置的多个位置处被激发，所述四个位置的反馈装置即所述XY平台的所述两个反馈装置，及在操纵所述激光光束的所述扫描仪中的所述多个反射镜体的所述两个反馈装置。此外，它描述由所述多个镜体的反馈装置测量的所述位置以一个二维误差校正功能被映射(mapped)，以避免所述的枕形效应(pincushion effect)，即是对所述扫描仪光学器件的失真进行补偿。

在这种情况下，所述系统提供高吞吐量并且消除所述拼接误差。

当一个控制器管理所述平台及所述扫描仪时，它需要高处理能力及相应地昂贵的控制器以有效地执行任务。所述扫描仪是一高带宽系统(～5kHz)，并且要求100kHz的采样率。也就是说，所述控制算法是复杂的，并且由于100kHz的高采样率需要一性能强大的处理器以管理它。另一方面，所述平台是一相对较低的带宽系统(<200Hz)，并且需要简档生成过程及约10kHz的采样率。也就是说，所述控制算法也是复杂的，并且需要使用一性能强大的处理器以管理它。

因此，使用一控制器的一优点是所述两个系统被自动同步，但是缺点是它使用的一处理器相对于两个处理器的成本来说是非常昂贵，所述两个处理器中的每个可以执行多个系统控制任务中的一个。此外，当存在超过一个扫描仪时，来自单一控制器的需求显着增加，使得使用一个控制器对于具备多个扫描仪的一系统的这种解决方案实际上是不切实际的(non-realistic)。

还已知使用被安装在一移动的XY平台的顶部上的一个或多个激光扫描仪，其中每个扫描仪由其本身拥有的专用扫描仪控制器进行控制，并且所述XY平台由其本身拥有的专用移动控制器进行控制。此方法使得每个扫描仪能够加工处理的图案所具备的区域大于所述扫描仪的所述FOV。每个扫描仪控制器被馈送有一个位置路径，所述位置路径可以远大于所述扫描仪的所述FOV。所述XY平台正在以类似移动的一光栅扫描(raster scanning)方式进行移动。所述XY平台的所述多个位置反馈编码器被馈入每个扫描仪控制器。每个扫描仪控制器从所述期望位置路径中减去所述平台的所述位置读数，并且使用它作为对所述扫描仪的所述路径命令。

在这种情况下，所述系统提供高吞吐量。在一个XY平台上被使用的所述扫描仪越多，所述吞吐量越高。拼接误差被最小化。所述精度受到以下事实的限制：所述扫描仪的所述路径命令基于所述平台的所述反馈读数，所述平台的所述反馈读数总是相对于所述命令被延迟并且是噪声更大且更加不正确的。

发明内容

本实施例可以使用多个扫描仪同时控制及移动多个激光光束，并且使用所述XY平台移动所述工件。所述扫描仪控制器或所述多个扫描仪控制器中的一个(如果有两个或更多扫描仪)充当所述主机，并且其它多个中的一个导出及同步所述多个路径命令，用于所述扫描仪及所述XY平台。

因此，一控制器通常是所述XY平台的控制器，除了基于由一外部监管器离线提供的一路径生成其本身拥有的多个位置命令(模式1)及接续由一监管器实时提供的多个位置命令生成其本身拥有的多个位置命令(模式2)以外，还接续由一扫描仪控制器提供的多个位置命令(模式3)，并且具有能够在上述三种模式之间切换的能力。

相应地，所述扫描仪控制器生成对于所述扫描仪及所述平台的所述位置路径，并且根据需要执行所述路径并沿着它的相对于所述工件的路径操作所述激光。

此外，所述XY平台移动控制器与所述扫描仪控制器被同步，如下所述。

在多个实施例中，可以存在多于一个扫描仪及多个激光光束，被安装在上述的一个XY平台或与一个XY平台组合。在这种情况下，其中一个扫描仪控制器充当所述主机，并且其它多个中的一个导出及同步用于所述扫描仪及所述XY平台的所述多个路径命令，并且每个其它的扫描仪从它本身拥有的期望位置路径减去对所述平台的所述位置命令，并且使用所述减法的结果作为所述扫描仪正在进行控制的所述路径命令。当与已知的诸多方法相比较时，这种方法可以提供精度及吞吐量的一高度组合。它可适用于每个激光光束需要加工处理在所述工件上的相同或相似图案的情况。例如：进行加工处理一大块玻璃并且进行生产许多小型(相对于所述玻璃的尺寸)显示器，用于诸多移动电话。

还应注意的是，在一个实施例中，所述工件可以被保持静止，并且所述多个扫描仪可以在一机械XY平台上被移动，但是相同的相对移动效果以任一方式被实现。

多个实施例还可以涉及一桥接装置或桥接器(bridging device or bridge)，以及一种在两个子系统的所述控制器之间进行同步及传输实时数据的方法，其中一个系统(所述扫描仪控制器)利用一个诸如SL2-100的实时同步网络，以及另一方面，所述平台控制系统利用其他类型的诸如EtherCAT的同步实时网络。

所述多个实施例可以增强的是特征在于一有限视场(FOV)及因此的一有限工作区域的现有激光扫描仪的能力，通过使一分离的现有平台控制器受控于所述扫描仪，从而克服所述有限的FOV及工作区域的限制。

值得注意的是，开发一个可以管理两个子系统的单一系统是说得通的，但预计需要大约20到50人年(man-years)的大量开发工作才能满足各种规模的平台及电源需求。提供一种方法以使得所述两个现有系统协同工作并且给予所需的性能水平可以节省大量的精力及时间。此外，本实施例允许让习惯于现有扫描仪的一用户利用所熟悉的系统，无需经历一完全不同系统的学习曲线。

所述多个实施例可以提供一桥接器，所述桥接器连接在一扫描仪控制器与所述平台控制器之间，所述扫描仪控制器利用诸如SL2-100的一实时网络在所述扫描仪控制器与所述扫描仪电机驱动器之间传输数据，其中所述平台控制器也是基于网络的，但利用诸如EtherCAT的一实时网络在所述移动控制器与诸如电机驱动器的其他构件之间传输信息。

根据本发明的一些实施例的一个方面，提供一种激光机械加工装置，包括：

一平台控制器，用于控制一平台移动；

一激光，用于产生一光束；

一激光扫描仪，用于扫描在一待机械加工部件上方的所述光束；

一平台，用于可移动地保持一待机械加工部件及所述激光扫描仪中的一个，以提供所述待机械加工部件与所述激光扫描仪之间相对移动；及

一扫描仪控制器，用于控制所述扫描仪；其中所述扫描仪控制器被配置成控制所述平台控制器，从而使所述平台的移动与所述扫描仪的移动同步。

在一个实施例中，所述扫描仪控制器可以将一路径命令信号分离成多个高频分量及多个低频分量，并且可以将所述低频分量作为一平台路径命令信号馈送给所述平台控制器，并且可以将所述高频分量作为一扫描仪路径命令信号馈送给所述扫描仪。

在一个实施例中，所述扫描仪控制器使用处于一第一时钟速率的一第一时钟，并且所述平台控制器使用处于一第二时钟速率的一第二时钟，所述第二时钟速率等于或低于所述第一时钟速率，所述平台控制器使用所述第一时钟的一导数以提供所述第二时钟。

在一个实施例中，所述扫描仪控制器可以将对所述扫描仪路径命令信号的校正结果应用于所述扫描仪，并且平台控制器被配置为将对所述平台路径命令信号的校正结果应用于所述平台控制器。

所述装置可以比较在所述扫描仪处的一第一延迟及在所述平台处的一第二延迟，并且将第一及第二固定延迟分别应用于所述扫描仪路径命令信号及平台路径命令信号，以使各自的平台与多个激光光束的移动同步。

一个实施例可以包括至少一个另外的激光光束扫描仪及至少一个另外的扫描仪控制器。所述多个激光光束扫描仪控制器中的一个可以将一路径命令信号分离成多个高频分量及多个低频分量，并且可以将所述多个低频分量作为一路径命令信号馈送给所述平台控制器，并且将所述多个高频分量作为一路径命令信号馈送给所述多个激光光束扫描仪中的一个。所述激光光束扫描仪可以提供所述多个低频分量给所述多个另外的扫描仪控制器中的每个，并且每个另外的扫描仪控制器可以从多个各自的路径命令减去所述多个被接收的低频分量，以生成所述多个各自的路径命令的多个高频分量，用于作为一路径命令信号馈送给一各自的激光光束扫描仪。

在一个实施例中，所述平台可移动地保持所述工件。

在一个实施例中，所述平台可移动地保持所述扫描仪。

根据本发明的一第二方面，提供一种激光机械加工装置，包括：

一平台，用于可移动地保持一待机械加工部件；

一平台控制器，用于控制所述平台移动；

一激光，用于产生一光束；

一激光扫描仪，用于扫描在所述待机械加工部件上方的所述光束；

一扫描仪控制器，用于控制所述扫描仪；其中所述扫描仪控制器使用处于一第一时钟速率的一第一时钟，并且所述平台控制器使用处于一第二时钟速率的一第二时钟，所述第二时钟速率与所述第一时钟速率不同，所述平台控制器被配置为使用所述第一时钟的一导数以提供所述第二时钟。

根据本发明的一第三方面，提供一种激光机械加工装置，包括：

一平台，用于可移动地保持一待机械加工部件；

一平台控制器，用于控制所述平台移动；

一激光，用于产生一光束；

一激光扫描仪，用于扫描在所述待机械加工部件上方的所述光束；

一扫描仪控制器，用于控制所述扫描仪；其中所述激光扫描仪及所述扫描仪控制器使用一第一个频率的通信网络被连接，并且所述平台控制器使用一第二网络被连接，所述第二网络具备一第二个不同的频率，所述第一网络及所述第二网络通过所述桥接器构件被连接，所述桥接器构件被配置为从所述第一网络获得一第一个频率时钟信号并且将所述第一个频率时钟信号的一频率导数提供给所述第二网络的一主构件，从而使所述第一网络与所述第二网络同步。

根据本发明的一第四方面，提供一种激光机械加工装置，包括：

一平台，用于可移动地保持一待机械加工部件；

一平台控制器，用于控制所述平台移动；

一激光，用于产生一光束；

一激光扫描仪，用于扫描在所述待机械加工部件上方的所述光束；

一扫描仪控制器，用于控制所述扫描仪；其中所述装置被配置为提供一路径命令的一第一导数及一第二导数作为多个控制信号，分别用于所述激光扫描仪及所述平台，并且比较在所述扫描仪处的一第一延迟及在所述平台处的一第二延迟，并且将第一及第二固定延迟分别应用于所述扫描仪控制信号及所述平台控制信号，以使各自的平台及多个激光光束的移动同步。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术及/或科学术语具有的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。尽管与本文描述的那些类似或等同的方法及材料可用于实践或测试本发明的实施方案，但示例性方法及/或材料被描述如下。如有冲突的情况，所述专利说明书，包括诸多定义，将具支配性。另外，材料、方法及实施例仅是说明性的，并非被意图作为必要的限制。

本发明的诸多实施例的方法及/或系统的实现可以涉及手动、自动或其组合地执行或完成诸多所选任务。此外，根据本发明的方法及/或系统的诸多实施例的实际仪器及设备，可以通过硬件、软件或固件或其一组合使用一操作系统以实现诸多所选任务。

例如：根据本发明的诸多实施例的用于执行诸多所选任务的硬件可以被实现为一芯片或一电路。作为软件，根据本发明的诸多实施例的诸多所选任务可以被实现为由一计算机使用任何合适的操作系统执行的多个软件指令。在本发明的一示例性实施例中，根据本文描述的方法及/或系统的诸多示例性实施例的一个或多个任务由一数据处理器执行，诸如用于执行多个指令的一计算平台(computing platform)。可选地，所述数据处理器包括用于存储指令及/或数据的一易失性存储器及/或用于存储指令及/或数据的一非易失性存储器，例如：一磁性硬盘及/或可移除的媒体。可选地，一网络连接被提供为佳。一显示器及/或一用户输入设备诸如一键盘或鼠标可选地被提供为佳。

附图说明

本发明的一些实施例在本文中仅通过举例的方式参考附图被描述。现在具体参考附图，要强调的是，所示的细节是作为示例并且出于说明性讨论本发明的诸多实施例的目的。在这方面，通过附图进行的描述使得本领域技术人员清楚如何实施本发明的诸多实施例。

在附图中：

图1是根据本发明的一第一实施例示出的一激光机械加工装置的一简化示意框图。

图2是根据本发明的多个实施例的所述激光光束路径命令的加工处理的一简化示意框图。

图3是根据本发明的多个实施例示出的用于一激光机械加工装置的不同构件的多个时钟及多个延迟的一简化时序图。

图4是根据本发明的多个实施例示出的使用多于一个扫描仪的一替代性激光机械加工装置的一简化示意框图。

图5是根据图4的所述实施例示出的所述激光光束路径命令的加工处理的一简化示意框图。

图6是根据本发明多个实施例的以图解说明使用不同网络及用于连接一装置的一桥接器构件的一简化框图。

图7是以图解说明激光移动与平台移动的延迟测量及对准的一简化示意图。

图8是示出一机械加工表面在延迟测量前的多条激光蚀刻线尚未被对准的一照片；及

图9是示出一机械加工表面在延迟测量及校正后的多条激光蚀刻线完全对准的一照片。

具体实施方式

在本发明的一些实施例中，本发明涉及使用多个激光扫描仪及一XY平台的激光机械加工，还涉及在两个实时控制系统之间同步及传输数据的一桥接器。

在详细解释本发明的至少一实施例前，应被理解的是，本发明不必然限于它应用于以下描述中所阐述的及/或在附图及/或实施例中以图解说明的构造的细节及构件的布置及/或方法。本发明能够具有其他实施例或以各种方式实践或进行。

现在参照附图，图1是示出用于多个工件的一激光系统(laser system)9的一简化示意框图，所述激光系统9由一XY平台(XY stage)及一激光扫描仪(laser scanner)构成，所述XY平台保持所述工件。所述XY平台承载所述工件并且具有本身拥有的驱动电机及本身拥有的控制器。替代地，所述工件可以是静止不动的，并且整个扫描仪被附接在所述XY平台上，以便如同在所述工件被放置在所述平台上的布置中实现在所述激光光束与所述工件之间的同样相对移动。

包括一个XY平台及多个扫描仪的多个系统的情况将在以下被讨论。

所述系统包括一激光路径简档生成器(laser path profile generator)10，所述激光路径简档生成器10通常被实现在一台单独计算机上，所述单独计算机被连接到所述系统。所述生成器可以定义所述激光相对于需要产生所述期望图案的所述工件的所述路径。一扫描仪控制器11可以控制激光光源14以根据需要操作所述激光光束。

一激光扫描仪8由扫描仪控制器11控制，并且可包括多个机动化镜体与光学器件(motorized mirrors and optics)12及多个镜体电机驱动器(mirror motor drives)13。

一机动化XY平台(motorized XY stage)17承载待由所述激光光束加工处理的所述工件16。所述机动化平台由XY平台控制器15移动及控制。

在操作过程中，所述简档生成器10定义所述激光相对于需要产生所述期望图案的所述工件的所述路径，然后将所述激光的所述路径分解为由多个高频及多个低频构成的一路径，所述多个高频可被分配给所述扫描路径，所述多个低频可被分配给所述平台路径。具备恒定或平坦相位延迟的一低通滤波器以及一FIR或高阶贝塞尔(Bessel)滤波器可以被使用。

然后，所述简档生成器将所述高频扫描仪路径及所述低频平台路径馈送给所述扫描仪控制器11。替代地，可以馈送所述激光在分解过程前的原始(original)路径，然后所述扫描仪控制器可以分离成高频扫描仪路径及低频平台路径。所述原始路径设计及所述分解被设计成还确保所述扫描仪路径保留在所述扫描仪的所述图像视场内，并且不超过某些动态限制，诸如所述XY平台的最大速度(velocity)、加速度(acceleration)及跃度(jerk)。

在其他的所述扫描仪控制器11击发所述激光或者以多个均匀的间隔或在多个预定义的位置处或沿着所述期望的原始路径即分解前的所述路径在一预定义的时间开启及关闭所述激光。所述扫描仪控制器11还可以校正所述扫描仪路径以补偿所述光学器件的失真并且用于缩放对所述多个镜体的所述位置及/或旋转命令，以致使所述激光光束的所述期望的线性位置，以提供一被校正的扫描仪路径。

在一高更新速率下，例如在100kHz，扫描仪控制器11可以将按照所述被校正的扫描仪路径的所述镜体的所述期望位置(the desired position of the mirrors per thecorrected Scanner path)馈送给所述镜体的驱动器13，并且以一较低的更新速率，例如使用衍生自所述高更新速率的100kHz时钟的一20kHz时钟，所述高更新速率的100kHz时钟可以衍生自所述激光本身所使用的时钟，因此完全与所述高更新速率同步，所述扫描仪控制器11将按照所述平台路径的所述XY平台的期望位置馈送给所述XY平台控制器。所述扫描仪控制器可以在一串行总线(serial bus)或并行总线(parallel bus)上与所述XY平台移动控制器通信，所述串行总线或并行总线充当一桥接器(Bridge)。所述桥接器通行(pass)位置数据及用于所述20kHz更新速率的时钟。所述桥接器本身还可以桥接在一扫描仪控制器与所述平台移动控制器之间，所述扫描仪控制器利用一串行通信协议(serialcommunication protocol)，诸如SL2-100，所述平台移动控制器使用一个不同的通信协议，诸如EtherCAT(所述桥接器在此被命名为SLEC)。

所述扫描仪控制器11可以充当所述扫描仪驱动器13与所述XY平台控制器15及激光14两者的一主机，在以下所列的意义上：(i)它是所述外部计算机或用户需要通行所述路径信息以供所述激光进行加工处理的唯一装置；(ii)它生成用于所述扫描仪及所述XY平台两者的所述期望的位置流(desired position stream)，并且根据需要而触发与开启及关闭所述激光。

在如上的描述中，所述工件通过所述平台移动。然而，重要的是相对移动，并且在一个实施例中，所述工件可以是静止不动的，并且所述扫描仪或多个扫描仪可以被安装在一可移动平台上。这样的一平台可以是任何类型的单轴或多轴，诸如普通的X或XY平台、龙门台(gantry table)、皮带驱动的运输系统、机器人臂或任何其他设计用于移动一扫描仪或少数扫描仪的机构及相对于彼此的一工件(workpiece)。

现在参考图2，图2示出所述激光光束路径命令如何被处理成两个路径命令信号的一简化方框图，一个路径命令信号用于所述平台，一个路径命令信号用于所述扫描仪。由所述简档生成器10生成的激光光束路径20被输入到一分解区块(decomposition block)22，所述分解区块22使所述路径通过具备恒定的或平坦的相位延迟的一低通滤波器24，诸如一FIR或高阶贝塞尔滤波器。然后，将包括所述激光路径的所述低频分量的所述低通滤波器的所述直接输出提供给所述XY平台校正映射(map)26，以提供如上所述的一被校正的路径(corrected path)，从那里通过一平台简档延迟(stage profile delay)28，所述平台简档延迟28可编程以补偿多个内部延迟，以确保所述扫描仪简档与所述平台简档是同步的，并且在所述XY平台电机驱动器上。

所述原始路径也被馈送到延迟器32，所述延迟器32设置所述路径的所述高频内容与所述低频内容同相(in phase)，然后所述路径通过一加法器34被馈送。在加法器34处，所述原始路径被应用于所述正输入，并将所述低通滤波器的所述输出应用于所述负输入，以产生一输出，所述输出包含所述多个高频。所述高频输出被提供给扫描仪XY校正映射36以校正如上所述的所述光学器件，然后被提供给扫描仪简档延迟38，所述扫描仪简档延迟38可编程以补偿多个内部延迟，以确保所述扫描仪简档及所述平台简档是同步的，然后给所述扫描仪镜体驱动器以操作所述激光扫描仪的所述多个镜体。

现在参考图3，图3以图解说明所述系统的各自的部分的时钟信号。所述扫描仪控制器提供一100kHz采样时钟50。所述激光扫描仪控制及反馈使用一时钟52，所述时钟52与所述100kHz采样时钟50相同。在所述扫描仪控制器与所述XY平台控制器56之间的所述通信使用衍生自所述时钟50的一20kHz时钟。所述XY平台控制及反馈使用20kHz时钟58，所述20kHz时钟58与时钟56相同但相对于时钟52具备小的固定延迟54。

现在回到图1，所述扫描仪的镜体电机驱动器12可以使用一闭环控制方法，所述闭环控制方法具备相同高采样率(使用相同的100kHz时钟)，以致使所述镜体以尽可能小的跟踪错误沿着所述期望校正路径根据操纵所述激光光束的需求而移动。如关于图3所讨论的，所述镜体的所述反馈编码器使用相同的100kHz时钟被采样。

所述XY平台控制器15可以校正所述低频平台路径以补偿在由所述XY反馈装置测量的所述位置与使用图2中的一误差映射表(error mapping table)26的所述实际位置之间的不精确性，例如：导致一校正的平台路径，并使用一闭环控制方法，所述闭环控制方法使用相同的较低采样率(使用相同的20kHz时钟)以尽可能小的跟随误差沿着所述期望校正平台路径根据被安装在所述XY平台上的所述工件的需求而移动。使用相同的20kHz时钟对所述XY平台的所述反馈编码器进行采样，如图3所示。

被衍生自所述被校正的扫描仪路径及所述被校正的XY平台路径的所述多个位置命令能够以具备一固定的、正的或负的时间偏移54的一被同步的方式被使用，以及所述平台及所述多个镜体的所有反馈装置以一同步方式被采样。因此，每50微秒(μsec)使用所述20kHz时钟对所述XY平台的多个反馈进行采样，并且每10微秒对所述镜像的多个反馈进行采样。对所述XY平台或所述扫描仪的所述路径命令可以在时间上被正向地或负向地偏移，以补偿所述扫描仪对所述激光光束的移动与所述XY平台对所述工件的移动之间的所述固定时间偏移或者在所述两个系统的所述两个不同的控制延迟之间的所述固定时间偏移。一实证方法(empirical method)可以测量一实际时间偏移并且相应地设置所述路径命令的必要时间偏移(necessary shift in time)。结果是，所述激光光束能够以一X误差等于所述X平台误差及X镜体误差的总和与一Y误差等于所述Y平台误差及Y镜体的总和接着所述期望的(原始的)XY路径，以及所述激光脉冲间隔能够以相同的精度被应用。

现在参考图4，图4以图解说明一激光机械加工系统，所述激光机械加工系统使用一个XY平台及多个激光扫描仪。

图4实际上示出一个XY平台及三个激光扫描仪，尽管应该理解的是，这仅仅是示例性的。

所述系统由一计算机组成，所述计算机提供用于每个激光的一路径生成器110，所述路径生成器110定义用以产生所述多个期望图案所需的每个激光相对于所述工件的所述路径。三个扫描仪控制器111、121及131控制所述三个激光光源114、124及134。所有三个扫描仪控制器被完全同步到一个时钟，例如所述第一个激光扫描仪的100kHz时钟。

三个扫描仪各自是由多个机动化镜体与光学器件113、123、133及多个镜体电机驱动器112、122、132组成。

一机动化XY平台117由一XY平台控制器(包括电机驱动器)115操作及控制，并且所述平台承载工件116用以由来自三个激光光源114、124及134的所述多个激光光束进行机械加工。

现在参考图5，图5示出图4的所述系统的所述操作。在使用过程中，所述计算机110初始化定义每个激光相对于需要产生所述期望图案的所述工件的所述多个路径，即多个激光光束路径1至3。

如图3所示，分解单元150使用一低通滤波器156及一加总器158将所述多个激光路径中的仅仅一个即路径1的所述路径分解为由多个高频构成的一路径即所述扫描仪路径152，以及由所述多个低频构成的一路径即所述平台路径154。

在此时，每个扫描仪控制器111、121及131分别被馈送有所述激光的所述原始路径及它控制的所述扫描仪路径152、160、162，或仅分别被馈送有所述扫描仪路径，但仅扫描仪控制器111还被馈送有所述平台路径154。

所述平台路径154然后从激光光束路径2被减去，所述激光光束路径2被延迟以设置它的高频内容与所述平台路径154同相并且从被延迟的激光光束路径3设置它的高频内容与所述平台路径154同相、对于另外两个激光中的每个来说，所述多个结果分别被馈送作为多个路径160及162，用于另外两个扫描仪控制器121及131中的每个(在图4中)。也就是说，在所述第一个控制器处被识别的所述多个低频分量在一延迟后从每个路径命令中被减去，以给出与所述XY平台的所述路径同步的所述多个路径的所述多个高频分量，用以控制每个激光扫描仪。

在分解所述各自的路径前，在其它的每个扫描仪控制器111、121、131沿着所述期望原始路径以多个均匀间隔或在多个随机预设位置处激发它的激光。所述各自的扫描仪控制器还可以校正所述多个扫描仪校正映射170、172及174中的所述扫描仪路径，以补偿所述光学器件的失真，并且可以将对多个镜体的所述位置及/或旋转命令缩放以发生所述激光光束的所述期望线性位置，从而提供一被校正的扫描仪路径。在一高更新速率例如100kHz下，所述各自的扫描仪可以按照所述被校正的扫描仪路径将所述镜体的所述期望位置馈送给所述镜体驱动器112、122、132。所述第一个扫描仪控制器111可以按照所述平台路径154将所述期望位置馈送给所述XY平台。所述第一个扫描仪控制器111可以在具备位置数据的一串行总线或并行总线(桥接器)与所述XY平台移动控制器115通信，并且还可以包括所述20kHz及/或所述100kHz的时钟。

如所述单个扫描仪实施例所讨论的，所述桥接器可以连接在利用一串行通信协议的一扫描仪控制器诸如SL2-100与使用一不同通信协议的一平台移动控制器诸如EtherCAT(SLEC)之间。

一个扫描仪控制器即所述示例中的所述第一个扫描仪控制器111可以因此充当所述其他扫描仪控制器以及所述XY平台控制器的一主机(master)，在以下意义上：(i)它生成用于所述扫描仪及所述XY平台的所述期望的位置流。(ii)另外两个扫描仪控制器121及131(除了所述平台控制器以外)可以与所述第一个扫描仪控制器111的100kHz时钟同步。

因此，图1至图5的所述多个实施例可以提供一种方法，通过使用一个扫描仪控制器作为一主机并且将所述激光相对于所述工件的所述期望路径分解为两部分，即用于所述XY平台的一低频路径及用于每个扫描仪的一高频路径，使所述工件通过所述XY平台与所述激光光束通过所述一个或多个扫描仪的移动同步。此外，所述XY平台控制器通过使用所述激光扫描仪控制器传送所述期望XY平台路径的通信通道的时钟，将所述XY平台控制器的采样及更新速率与充当一主机的所述激光扫描仪控制器的所述采样及更新速率同步，转而与所述激光扫描仪的采样及更新速率同步。此外，所述其他扫描仪与所述主扫描仪控制器相同的时钟同步。

现在参考图6，图6示出使用一桥接器的一系统200的一框图。主扫描仪控制器202使用一种类型的网络。例如一SL2-100网络，用于与其外围设备(peripherals)通信，例如处于100kHz的一激光扫描仪204。所述平台控制器使用一不同类型的网络，例如EtherCAT，以处于20kHz的频率与其外围设备通信。一桥接器205链接在所述扫描仪控制器202与所述平台控制器206之间，并且可以被用于在所述扫描仪与所述平台控制器之间传输信息，并且可以基于所述扫描仪控制器处的所述100kHz时钟的一推导进行同步所述两个网络。平台控制器206操作XY平台208。

每个扫描仪控制器基于所述路径分解前的期望路径，沿着所述路径以多个预定义的间隔或多个预设位置击发所述多个激光脉冲，即在所述工件上沿着所述期望路径在多个所需的位置开启及关闭所述激光光束。

然后，每个扫描仪控制器可以校正所述扫描镜体的所述期望路径命令，以补偿由所述光学器件的失真引起的误差，并且所述XY平台控制器可以因应所述反馈装置的不准确而校正所述工件的所述期望路径。如同被解释的，一实证方法可以被使用以测量在每个扫描仪的所述控制延迟与所述XY平台的所述控制延迟之间的所述固定时间偏移(fixed timeshift)。

所述桥接器可以是一同步实时网络的一专用节点(a dedicated node of asynchronous real time network)，例如一EtherCAT节点，并且可以将所述整个EtherCAT网络(EtherCAT主机及多个从机(master and slaves))与所述扫描仪控制器202的所述时钟同步，所述扫描仪控制器202的所述时钟可以导出所述激光的所述时钟并且因此与它同步。因此，所有所述驱动器及装置以及所述EtherCAT网络都与所述扫描仪控制器时钟同步，并且还可以与所述激光时钟同步，并且所述激光时钟可以充当用于所述扫描仪控制器的主机，这样的一种布置可能是有用的，例如在使用诸多超短脉冲激光时。

所述双向通信桥接器205可以将一平台轴线简档(stage axis profile)从所述扫描仪控制器传送到所述EtherCAT主机及移动控制器以及在对立方向的实际平台位置信息。

所述同步过程可以包括所述桥接器从根据所述SL2-100协议被提供的所述多个信号及数据提取所述扫描仪的所述时钟。然后可以将整个EtherCAT网络与所述被提取的扫描仪的时钟同步。通常，使用被命名为“分布式时钟”方法的一EtherCAT标准功能，将所述整个网络与在所述EtherCAT网络中的所述第一个节点的所述时钟同步。通常，这将是所述多个电机驱动器中的一个。在本实施例中，所述平台控制器也是EtherCAT主机可以提供根据从所述桥接器获得的所述时钟信息在所述第一个节点处修改所述时钟的能力，从而将本身与所述扫描仪的所述时钟同步。通过这种方式，所述整个网络使用所述标准的分布式时钟机制与所述第一个节点的时钟同步，转而与所述SL2-100网络同步。

同步可以保证的是以与所述扫描仪轴线的所述移动相对的一固定且确定的时间偏移(＝正的或负的延迟)执行所述平台轴线的所述移动。所述时间偏移可以被测量及被补偿。

所述桥接器205启用关于扫描仪的移动及平台的移动的完整性的状态及多个错误位(error bits)，以及所述桥接器还可以识别、生成及发送关于在所述两个控制器之间的通信的完整性的状态及多个错误位。在驱动所述平台时的所述分辨率大于所述标准SL2-100协议中的(每轴线20位)。本实施例可以利用所述平台控制器的所述较低采样率以使用一高分辨率逐块传输(high resolution block-wise transfer)(譬如说每轴线48位)。

每个通信周期，每个控制器可以切换(toggle)一位，所述位通过所述桥接器被传输到其它控制器。然后，所述其它控制器可以监视以确保所述位切换每个周期。如果所述位没有切换，则显然所述通信信道受损并且可以采取必要的动作，例如：将所述激光关闭或终止所述平台的移动。

因此，本实施例可以提供一种装置，即在两个不同装置之间链接的一桥接器，每个装置利用一不同的实时通信网络。例如：在利用一SL2-100网络的一激光扫描仪控制器与利用一EtherCAT网络的所述平台控制器之间。在所述扫描仪控制器的侧，所述桥接器看似具备一组通信及采样率的一SL2-100节点，而在所述平台控制器的侧，所述桥接器看似具备不同通信及采样率的一EtherCAT节点。

多个实施例可以提供一种在所述两个同步网络之间同步的方法。例如：所述桥接器205可以从根据所述SL2-100协议被提供的所述多个信号及数据提取所述扫描仪202的所述时钟。

所述平台控制器208也是所述EtherCAT主机可以修改所述第一个EtherCAT网络的所述第一个节点时钟并将其与所述被提取的扫描仪时钟同步，此时所述整个网络与所述第一个节点时钟同步，从而使用所述标准的分布式时钟机制同步到所述扫描仪202。

如上所述，所述两个不同的系统、扫描仪及XY平台示出不同控制延迟。所述控制延迟被定义为在所述期望位置与被测量的最终实际位置之间的时间延迟。为了确保所述激光光束相对于所述工件的所述实际位置是所述XY平台的位置及由所述镜体产生的所述缩放XY位置的总和，所述两个系统可以使用相同的时钟，并且在所述两个系统的所述两个控制延迟之间的差异然后可以被补偿。为了实验性地决定所述延迟，并且使在所述两个延迟之间的所述差异更精确，现在参考图7描述的方法可以被使用。

图7示出所述xy平台从左到右以一恒定速度(譬如0.4米/秒(m/s))移动的基本原理，如箭头220所示，而所述扫描仪标记的线222垂直于所述平台的移动。如箭头224所示，从右到左重复相同的过程，以标记线226。如果所述延迟差异被完美地补偿，则使用不同的平台行进方向所产生的线222及226应被精确地对准。

图8示出一实验结果，在所述实验结果中，线228及230被蚀刻到一工件的一表面232上。所述平台速度为0.4m/s，在两条线之间的所述被测量距离(DL0)为121微米(μm)，这示出一延迟差为

本实施例可以提供对测量所述延迟差异的一直接方式。

图9示出在所述实验性地决定的延迟差的延迟补偿后的结果。所述多个线被完美对齐。

预计在从本申请酝酿成一专利的期间，有许多相关的激光扫描仪、扫描仪控制器、XY平台及平台控制器将被开发，并且各自的术语的范围旨在包括所有这些新技术的一先验者(priori)。

所述多个术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”、“具有(having)”及它们的词性变化(conjugates)意指“包括但不限于(including but not limited to)”。

所述术语“由...组成(consisting of)”意指“包括但限于(including andlimited to)”。

如本文所用，单数形式“一(a)”、“一(an)”及“所述(the)”包括复数指代(pluralreferences)，除非上下文另有清楚地说明。

应当理解的是，为了清楚起见，在多个单独的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单一实施例中以组合方式被提供。相反地，为了简洁起见，在单一实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可以被单独提供或以任何合适的子组合被提供，或者作为适合于本发明的任何其他描述的实施例。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不被认为是那些实施例的必要特征，除非所述实施例在没有那些元件的情况下不起作用。

尽管本发明已经已经结合其多个具体实施例被描述，但是显然许多替代、修改及变化对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，旨在涵盖落入所附权利要求的精神及广泛范围内的所有这些替代、修改及变化。

本说明书中提及的所有出版物、专利及专利申请均通过引用整体并入本说明书中，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体及单独地指出通过引用并入本文。另外，本申请中任何参考文献的引用或标识不应被解释为承认这样的参考可充当本发明的现有技术。在被使用的多个章节标题的范围内，它们不应被解释为必然限制。

Claims (10)

1.一种激光机械加工装置，其特征在于：包括：

一平台控制器，用于控制一平台移动；

一激光，用于产生一光束；

一激光扫描仪，用于在一待机械加工部件上方扫描所述光束；

一平台，用于可移动地保持一待机械加工部件及所述激光扫描仪中的一个，以提供所述待机械加工部件与所述激光扫描仪之间相对移动；及

一扫描仪控制器，用于控制所述扫描仪的移动；其中所述扫描仪控制器被配置成控制所述平台控制器，从而使所述平台的移动与所述扫描仪的移动同步，所述扫描仪控制器充当所述激光扫描仪与所述平台控制器及所述激光的一主机，所述扫描仪控制器被配置成将一路径命令信号分离成多个高频分量及多个低频分量，并且将所述多个低频分量作为一平台路径命令信号馈送到所述平台控制器及将所述多个高频分量作为一扫描仪路径命令信号馈送到所述激光扫描仪，将对所述平台或所述扫描仪的一路径命令相对于所述路径命令信号在时间上正向地或负向地偏移，以分别补偿在所述激光的光束的移动与工件的移动之间或在所述激光扫描仪与所述平台的两个不同的控制延迟之间的一固定时间偏移，从而生成用于所述激光扫描仪及所述平台两者的一期望的位置流，并且根据需要而触发与开启及关闭所述激光；

所述扫描仪控制器使用处于一第一时钟速率的一第一时钟，并且所述平台控制器使用处于一第二时钟速率的一第二时钟，所述第二时钟速率等于或低于所述第一时钟速率，所述平台控制器被配置为使用所述第一时钟的一导数以提供所述第二时钟；

所述装置被配置为比较在所述扫描仪处的一第一延迟及在所述平台处的一第二延迟，并且将一第一固定延迟及一第二固定延迟分别应用于所述扫描仪路径命令信号及所述平台路径命令信号，以使各自的平台与激光光束的移动同步。

2.如权利要求1所述的激光机械加工装置，其特征在于：所述扫描仪控制器被配置为对所述扫描仪路径命令信号应用校正结果于所述扫描仪，并且所述平台控制器被配置为对所述平台路径命令信号应用校正结果于所述平台控制器。

3.如权利要求1所述的激光机械加工装置，其特征在于：包括至少一个另外的激光光束扫描仪及至少一个另外的扫描仪控制器，其中多个激光光束扫描仪控制器中的一个被配置成将一路径命令信号分离成多个高频分量及多个低频分量，并且将所述多个低频分量作为一路径命令信号馈送到所述平台控制器，及将所述多个高频分量作为一路径命令信号馈送到所述多个激光光束扫描仪中的一个，一个激光光束扫描仪还被配置成提供所述多个低频分量到所述至少一个另外的扫描仪控制器中的每个，并且其中所述至少一个另外的扫描仪控制器中的每个被配置成从多个各自的路径命令减去多个被接收的低频分量，以生成所述多个各自的路径命令的多个高频分量用于作为一路径命令信号馈送到一各自的激光光束扫描仪。

4.如权利要求1所述的激光机械加工装置，其特征在于：所述平台可移动地保持所述工件。

5.如权利要求1所述的激光机械加工装置，其特征在于：所述平台可移动地保持所述扫描仪。

6.一种激光机械加工装置，其特征在于：包括：

一平台，用于可移动地保持一待机械加工部件；

一平台控制器，用于控制所述平台的移动；

一激光，用于产生一光束；

一激光扫描仪，用于在所述待机械加工部件上方扫描所述光束；

一扫描仪控制器，用于控制所述扫描仪的移动；其中所述扫描仪控制器使用一第一时钟，所述第一时钟提供一信号，所述信号在一第一时钟速率是连续的，所述平台控制器使用处于一第二时钟速率的一第二时钟，所述第二时钟速率与所述第一时钟速率不同，所述平台控制器被配置为使用所述第一时钟速率的一导数，以提供所述第二时钟，从而所述扫描仪及所述平台通过不同的时钟被控制用于移动，及其中所述扫描仪控制器充当所述激光扫描仪与所述平台控制器及所述激光的一主机，所述扫描仪控制器被配置成将一路径命令信号分离成多个高频分量及多个低频分量，并且将所述多个低频分量作为一平台路径命令信号馈送到所述平台控制器及将所述多个高频分量作为一扫描仪路径命令信号馈送到所述激光扫描仪，将对所述平台或所述扫描仪的一路径命令相对于所述路径命令信号在时间上正向地或负向地偏移，以分别补偿在所述激光的光束的移动与工件的移动之间或在所述激光扫描仪与所述平台的两个不同的控制延迟之间的一固定时间偏移，以及生成用于所述激光扫描仪及所述平台两者的一期望的位置流，并且根据需要而触发与开启及关闭所述激光；

所述装置被配置为比较在所述扫描仪处的一第一延迟及在所述平台处的一第二延迟，并且将一第一固定延迟及一第二固定延迟分别应用于所述扫描仪路径命令信号及所述平台路径命令信号，以使各自的平台与激光光束的移动同步。

7.如权利要求6所述的激光机械加工装置，其特征在于：所述扫描仪控制器被配置为对所述扫描仪的所述路径命令信号应用一光学校正结果，并且对所述平台控制器的所述路径信号应用一机械校正结果。

8.如权利要求6所述的激光机械加工装置，其特征在于：包括至少一个另外的激光光束扫描仪及至少一个另外的扫描仪控制器，其中多个激光光束扫描仪控制器中的一个被配置成将一路径命令信号分离成多个高频分量及多个低频分量，并且将所述多个低频分量作为一路径命令信号馈送到所述平台控制器，及将所述多个高频分量作为一路径命令信号馈送到所述多个激光光束扫描仪中的一个，相同的一个激光光束扫描仪还被配置成提供所述多个低频分量到所述至少一个另外的扫描仪控制器中的每个，并且其中所述至少一个另外的扫描仪控制器中的每个被配置成从多个各自的路径命令减去多个被接收的低频分量，以生成所述多个各自的路径命令的多个高频分量用于作为一路径命令信号馈送到一各自的激光光束扫描仪。

9.一种激光机械加工装置，其特征在于：包括：

一平台，用于可移动地保持一待机械加工部件；

一平台控制器，用于控制所述平台的移动；

一激光，用于产生一光束；

一激光扫描仪，用于在所述待机械加工部件上方扫描所述光束；

一扫描仪控制器，用于控制所述扫描仪的移动；其中所述激光扫描仪及所述扫描仪控制器使用一第一个频率的通信网络被连接，并且所述平台控制器使用一第二网络被连接，所述第二网络具备一第二个不同的频率，第一网络及所述第二网络通过一桥接器部件被连接，所述桥接器部件被配置为从所述第一网络获得一第一个频率时钟信号，并且将所述第一个频率时钟信号的一频率导数提供给所述第二网络的一主构件，从而使所述第一网络与所述第二网络同步，从而所述激光扫描仪及所述第二网络被操作在不同的时钟速度但被同步在一起，其中所述扫描仪控制器充当所述激光扫描仪与所述平台控制器及所述激光的一主机，所述扫描仪控制器被配置成将一路径命令信号分离成多个高频分量及多个低频分量，并且将所述多个低频分量作为一平台路径命令信号馈送到所述平台控制器及将所述多个高频分量作为一扫描仪路径命令信号馈送到所述激光扫描仪，将对所述平台或所述扫描仪的一路径命令相对于所述路径命令信号在时间上正向地或负向地偏移，以分别补偿在所述激光的光束的移动与工件的移动之间或在所述激光扫描仪与所述平台的两个不同的控制延迟之间的一固定时间偏移，从而生成用于所述激光扫描仪及所述平台两者的一期望的位置流，并且触发与开启及关闭所述激光；

所述装置被配置为比较在所述扫描仪处的一第一延迟及在所述平台处的一第二延迟，并且将一第一固定延迟及一第二固定延迟分别应用于所述扫描仪路径命令信号及所述平台路径命令信号，以使各自的平台与激光光束的移动同步。

10.一种激光机械加工装置，其特征在于：包括：

一平台，用于可移动地保持一待机械加工部件；

一平台控制器，用于控制所述平台的移动；

一激光，用于产生一光束；

一激光扫描仪，用于在所述待机械加工部件上方扫描所述光束；

一扫描仪控制器，用于控制所述扫描仪；其中所述装置被配置为提供一路径命令的一第一导数及一第二导数作为多个控制信号，分别用于所述激光扫描仪及所述平台，并且比较在所述扫描仪处的一第一延迟及在所述平台处的一第二延迟，并且将一第一固定延迟及一第二固定延迟分别应用于扫描仪控制信号及平台控制信号，以使各自的平台与激光光束的移动同步，其中所述扫描仪控制器充当所述激光扫描仪与所述平台控制器及所述激光的一主机，以及所述扫描仪控制器被配置成将一路径命令信号分离成多个高频分量及多个低频分量，并且将所述多个低频分量作为一平台路径命令信号馈送到所述平台控制器及将所述多个高频分量作为一扫描仪路径命令信号馈送到所述激光扫描仪，将对所述平台或所述扫描仪的一路径命令相对于所述路径命令信号在时间上正向地或负向地偏移，以分别补偿在所述激光的光束的移动与工件的移动之间或在所述激光扫描仪与所述平台的两个不同的控制延迟之间的一固定时间偏移，从而生成用于所述激光扫描仪及所述平台两者的一期望的位置流，并且触发与开启及关闭所述激光；

所述装置被配置为比较在所述扫描仪处的所述第一延迟及在所述平台处的所述第二延迟，并且将所述第一固定延迟及所述第二固定延迟分别应用于所述扫描仪路径命令信号及所述平台路径命令信号，以使各自的平台与激光光束的移动同步。

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