CN111712373B - 对用于生产三维工件的设备的辐照系统进行校准的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提出了一种对用于生产三维工件的设备(14)的辐照系统(12)进行校准的装置(10)，该辐照系统(12)包括第一辐照单元(16)和第二辐照单元(24)，第一辐照单元用于沿着第一操作轴线(20)将第一辐照束(18)选择性地辐照到辐照平面(22)上，第二辐照单元用于沿着第二操作轴线(28)将第二辐照束(26)选择性地辐照到辐照平面(22)上，其中，该装置(10)包括：控制单元(30)，其适于控制第一辐照单元(16)以根据辐照图案(32)将第一辐照束(18)辐照到辐照平面(22)上，并适于控制第二辐照单元(24)以使第二操作轴线(28)相对于辐照平面(22)移位，使得第二操作轴线(28)穿过由第一辐照单元(16)产生的、到达辐照平面(22)上的辐照图案(32)；和检测单元(34)，其适于检测从辐照平面(22)上的碰撞点(36)的区域排放的处理排放物，第二辐照单元(24)的第二操作轴线(28)在该区域穿过辐照平面(22)，并适于将指示检测到的处理排放物的信号输出到控制单元(30)，并且其中，控制单元(30)还适于确定由第一辐照单元(16)产生的辐照图案(32)在辐照平面(22)上的位置(x1…n，y1…n)；基于由检测单元(34)输出的信号确定由第一辐照单元(16)产生的辐照图案(22)和第二辐照单元(24)的第二操作轴线(28)之间的至少一个相交点(38)的位置(X’s1，Y’s1)；以及基于由第一辐照单元(16)产生的辐照图案(32)的、所确定的位置(X1…n，Y1…n)和至少一个相交点的、所确定的位置(X’s1，Y’s1)对辐照系统(12)进行校准。

Description

对用于生产三维工件的设备的辐照系统进行校准的装置和 方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1所述的、对用于生产三维工件的设备的辐照系统进行校准的装置，并且涉及根据权利要求13所述的、对用于生产三维工件的设备的辐照系统进行校准的方法。本发明的其他实施例可以从从属权利要求中获得。
背景技术
在用于制造三维工件的增材制造方法中，特别是在粉末床熔化方法中，将原材料粉末逐层放置在承载台上，并根据工件的所需几何形状用激光束或粒子束等选择性地辐照到所需的位置。引入到粉末层中的辐照选择性地引起温度的升高，导致原材料粉末熔化和/或粉末颗粒烧结。工件被逐层制造，其中对于每个粉末层选择性地进行辐照。原材料粉末可以是例如金属粉末、陶瓷粉末或材料混合物，可能还包含添加剂。增材制造可用于制造原型、工具、备件、医疗假体、尤其是牙科和整形外科假体、并且可用于基于CAD数据修复组件。
例如，在EP 1 793 979 B1中公开了一种使用粉末床熔化来制造三维工件的装置的示例。
此外，从现有技术通常已知具有一个以上的辐照单元的装置，其允许更快速地制造和/或辐照更大的区域。通常，在使用两个辐照单元的情况下，在各个制造装置的辐照平面中存在两个辐照单元的处理区域重叠的区域，即两个辐照单元都可辐照的区域。在这种情况下，必须正确校准两个辐照单元的定位程序，以确保可以高精度地生产工件。
从DE 10 2013 213 547 A1已知一种校准装置，该校准装置被放入制造装置的处理室中，该制造装置包括两个激光辐照单元，每个激光辐照单元辐照激光束，以作用在粉末床上。校准装置包括两个检测器，分别用于检测激光束中的一个，每个检测器布置在一个小孔的后面，使得仅在适当调整的情况下，激光束才能到达相应的检测器。
发明内容
鉴于现有技术，本发明的目的是以有利的方式实现对用于生产三维工件的设备的辐照系统的适当校准。
该目的通过根据权利要求1所述的、对用于生产三维工件的设备的辐照系统进行校准的装置来实现，以及还通过根据权利要求13所述的、对用于生产三维工件的设备的辐照系统进行校准的方法来实现。
本发明涉及一种对用于生产三维工件的设备的辐照系统进行校准的装置。辐照系统包括：第一辐照单元，该第一辐照单元用于沿着第一操作轴线将第一辐照束选择性地辐照到辐照平面上；第二辐照单元，该第二辐照单元用于沿着第二操作轴线将第二辐照束选择性地辐照到辐照平面上。该装置包括控制单元，该控制单元适于控制第一辐照单元以根据辐照图案将第一辐照束辐照到辐照平面上，并适于控制第二辐照单元以使第二操作轴线相对于辐照平面移位，使得第二操作轴线穿过由第一辐照单元产生的、到达辐照平面上的辐照图案。此外，该装置包括检测单元，该检测单元适于检测从辐照平面上的碰撞点的区域排放的处理排放物，第二辐照单元的第二操作轴线在该区域穿过辐照平面，并适于将指示检测到的处理排放物的信号输出到控制单元。控制单元还适于确定由第一辐照单元产生的辐照图案在辐照平面上的位置，并且基于由检测单元输出的信号确定由第一辐照单元产生的辐照图案和第二辐照单元的第二操作轴线之间的至少一个相交点的位置。此外，控制单元适于基于由第一辐照单元产生的辐照图案的、所确定的位置和至少一个相交点的、所确定的位置对辐照系统进行校准。
该装置使得能够以精确和/或容易的方式执行对辐照系统的校准。可以在短时间内执行可靠的校准。此外，可能不需要打开处理室和/或操纵附加的器材就可以执行校准。现有组件可用于进行校准，而无需专用的校准装置。此外，不仅可以在调试过程中进行校准而且可以在开始某些制造工作之前进行校准。此外，校准程序可以完全自动化。此外，可以有效地补偿热和/或电引起的漂移(drift)。
用于生产三维工件的设备可以是用于从粉末床(例如通过选择性熔化、选择性烧结等)制造工件的设备。用于制造三维工件的设备可以包括处理室，该处理室可以或能够填充惰性气体和/或被设置成至少部分地被排空。处理室可包括用于使至少一个辐照束耦合进入(in-couple)的至少一个窗口或入口或类似物，对于每个束可能有一个窗口或入口，和/或一个窗口或入口用于使两个或多个束耦合进入。对辐照系统进行校准的装置可以是所述设备的一部分。特别地，控制单元可以是所述设备的控制单元。还可以设想，该装置是可改装的装置和/或模块。该装置可以临时地附接到所述设备和/或可以从所述设备拆卸。
第一辐照束和/或第二辐照束可以是粒子束、激光束或其他类型的电磁辐射束。优选地，第一辐照束和第二辐照束为相同类型。然而，原则上可以设想使用不同类型的束。此外，可以设想两个以上的辐照单元。另外，至少一个辐照单元可适于辐照一个以上的辐照束。
优选地，辐照系统在辐照平面中限定出辐照区域，该辐照区域是辐照束中的至少一个可辐照到的区域。例如，辐照区域的中心区域可以被第一辐照束和第二辐照束两者辐照到，而辐照区域的至少一个边缘区域可以仅被一些或仅一个辐照束辐照到。优选地，第一辐照单元和/或第二辐照单元适于移动和/或倾斜和/或转动其各自的操作轴线，从而使各自的辐照束和/或其在辐照平面中的碰撞点移动。因此，辐照区域可以包括至少一个辐照单元可以到达的所有可辐照到的碰撞点。
在一些实施例中，第一辐照单元和/或第二辐照单元可适于在不激活(即，不辐照)相应束的同时使其相应的操作轴线移动。优选地，检测单元包括至少一个检测器，该检测器与第一操作轴线或第二操作轴线对准，特别是使检测器的检测轴线与相应的操作轴线一起移动。在优选的实施例中，每个辐照单元包括与相应的操作轴线对准的至少一个检测器，其中，特别是所有检测器都是检测单元的一部分。特别地，在这种情况下，第二辐照单元的检测器可以用于检测由第一辐照单元产生的辐照图案，和/或反之亦然。在下文中，在提到由第一辐照单元产生辐照图案以及可能由第二辐照单元检测辐照单元的情况下，应当理解，相反的情况同样是可能的，并且也被本发明涵盖。
辐照图案可以是和/或包括任何类型的图案，例如至少一个单点、至少一条线，该线可以是笔直的、弯曲的、截面笔直的、截面弯曲的、成角度的等，辐照图案可以是和/或包括至少一个网格、至少一种几何形式，例如圆形、正方形、多边形等。辐照图案可以在粉末床中产生和/或在粉末床上产生。辐照图案也可以在载体中产生和/或在载体上产生，载体例如为适于接收原材料粉末的台面、容器等。载体可以是可移动的，至少是向上和向下移动的，特别是平行于重力方向移动，并且也可以是侧向移动的。附加地或替代地，辐照系统能够朝向载体和/或远离载体移动。优选地，例如在校准之后，在用于生产三维工件的同一辐照平面中产生辐照图案。可以仅在第一辐照单元辐照第一辐照束的同时存在辐照图案。然而，也有可能在关闭第一辐照束之后仍然存在辐照图案，例如这是因为被辐照的材料基于辐照图案被激发或以其他方式被活化而仍然显示出升高的温度。此外，辐照图案可以是暂时存在的图案，例如加热图案，或者可以是永久图案，例如材料的熔化和/或烧结和/或燃烧的图案。
从辐照图案排放的处理排放物可以包括热排放物和/或电磁波，特别是X射线辐照、UV光、可见光、近红外光、红外光、远红外光或微波。优选地，处理排放物源于第一辐照单元对辐照图案的(先前和/或当前)辐照。替代地或附加地，可以设想，处理排放物至少部分地由第二辐照单元和/或由检测单元产生，例如经由探测束等产生。处理排放物还可以是直接排放物和/或次级排放物。
辐照图案的位置包括至少一个点，例如图案的起点，并且优选地包括辐照图案的所有点。此外，例如在确定相交点的位置期间辐照图案和/或由第二操作轴线描绘的图案是网格等的情况下，可以存在多个相交点。至少在一些实施例中，辐照图案和由第二操作轴线描绘的图案均是直线，这些直线在单个相交点处彼此相交。
特别地，通过在激活第一辐照束的同时使第一操作轴线沿着该图案移动来产生辐照图案。此外，由第二操作轴线描绘的图案可以是第二操作轴线移动所沿着的图案，优选地是在第二辐照束关闭时，特别是在检测单元包括与第二操作轴线对准的至少一个检测器的情况下。
在优选的实施例中，辐照系统被校准，使得在控制单元将一个特定的目标位置传递给第一辐照单元和第二辐照单元的情况下，第一操作轴线和第二操作轴线在校准之后被移动到辐照平面中的相同位置。进一步优选地，在校准之后，使用公共且相同的坐标系来对第一操作轴线和第二操作轴线进行定位。
根据另一实施例，控制单元适于相对于第一辐照单元校准第二辐照单元和/或相对于辐照平面校准第一辐照单元和第二辐照单元。特别是在检测单元的检测器与相应的操作轴线对准的情况下可以这样做。结果，在成功校准之后可以容易地选择目标区域和/或位置。
可以提供通用的校准方法，特别是如果用于相对于第一辐照单元校准第二辐照单元的控制单元还适于将第一辐照单元的第一位置坐标系和第二辐照单元的第二位置坐标系进行比较，根据第一位置坐标系控制第一辐照单元以使第一辐照束在辐照平面上移动，根据第二位置坐标系控制第二辐照单元以使第二辐照束在辐照平面上移动。控制单元可适于相对于第一坐标系和第二坐标系的原点位置和/或它们的轴的单位长度和/或它们的轴的相对取向将第一坐标系和第二坐标系进行比较。
可以实现高精度的校准，特别是如果控制单元还适于将第一辐照单元的第一位置坐标系的第一轴与第二辐照单元的第二位置坐标系的第一轴进行比较；适于进一步将第一辐照单元的第一位置坐标系的第二轴与第二辐照单元的第二位置坐标系的第二轴进行比较。特别地，第一位置坐标系和第二位置坐标系各自的第一轴和第二轴彼此垂直。然而，也可以设想其他坐标系，例如曲线坐标系、偏斜坐标系、极坐标系等。优选地，将第一轴和/或第二轴相对于它们的单位长度、它们的相对定向、特别是它们的平行度、它们的弯曲度等进行比较。
在本发明的另一实施例中，控制单元还适于将第一辐照单元的第一位置坐标系和第二辐照单元的第二位置坐标系关于彼此进行调整。进一步建议，用于调整辐照系统的控制单元适于改变，特别是平移地调整和/或旋转地调整和/或重新缩放第一辐照单元的第一位置坐标系的至少一个坐标轴，和/或第二辐照单元的第二位置坐标系的至少一个坐标轴。控制单元可适于通过任何合适的坐标变换来调整坐标系，坐标变换包括例如轴的拉伸、轴的压缩、轴的旋转、轴的移位等。结果，可以定义公共坐标系，该坐标系允许在成功校准后对工件进行协同处理。
可以实现具有高度可靠性的校准，特别是如果控制单元还适于基于至少一个相交点的所确定的位置和参考位置之间的、所确定的偏差来调整辐照系统，使得至少一个相交点的所确定的位置和参考位置之间的偏差能被消除。控制单元可适于通过如上所述的任何适当的坐标变换来消除偏差。
附加地或替代地，可以设想，控制单元适于将至少一个相交点的、所确定的位置与至少一个参考位置进行比较，以便确定至少一个所确定的位置和至少一个参考位置之间的偏差。此外，控制单元可适于基于至少一个相交点的所确定的位置和参考位置之间的、所确定的偏差来校准辐照系统。与上述相似，参考坐标系可能与参考位置相关联，其中在这种情况下，可以将第一位置坐标系和/或第二位置坐标系调整为参考坐标系。优选地，参考位置是在辐照平面中的预先定义的位置并且特别是在辐照区域的中心区域中的预先定义的位置。参考位置可以是载体在辐照区域中的永久标记的点，例如突起、凹陷，由与载体的其余部分的材料不同的材料制成的嵌体等。两个辐照单元可以相对于参考点被校准，特别是进一步相对于彼此进行校准。结果，可以提供附加或替代的校准模式，这使得能够实现高精度的校准。
可以以有效的方式执行高度可靠的交叉校准，特别是如果控制单元还适于在控制第二辐照单元以使第二操作轴线相对于辐照平面移位时，根据另一辐照图案将第二辐照束辐照到辐照平面上，使得由第二辐照单元产生的另一辐照图案和由第一辐照单元产生的辐照图案在辐照平面上彼此相交。检测单元可适于检测来自另一辐照图案的相应的处理排放物。特别地，可以通过与操作轴线中的一个对准的至少一个检测器来检测两个辐照图案。还可以设想，控制单元适于经由与第二操作轴线对准的检测器来收集关于辐照图案的位置和/或坐标系信息，此外，可以设想，控制单元适于经由与第一操作轴线对准的检测器来收集关于另一辐照图案的位置和/或坐标系信息。特别地，可以使用第一校准单元作为参考系来执行对第二辐照单元的校准，和/或可以使用第二校准单元作为参考系来执行对第一辐照单元的校准。
在优选的实施例中，控制单元适于控制第一辐照单元和第二辐照单元，使得由第一辐照单元产生的辐照图案和第二辐照单元的第二操作轴线之间的至少一个相交点被设置在辐照平面的重叠区域内，尤其是使得由第一辐照单元产生的辐照图案和由第二辐照单元产生的另一辐照图案之间的至少一个相交点被设置在辐照平面的重叠区域内，该重叠区域被分配给第一辐照单元和第二辐照单元两者，以用于对辐照平面进行选择性地辐照。优选地，重叠区域是辐照区域的中心区域或者是辐照区域的至少一部分。
交叉校准可以被进一步优化，特别是如果检测单元适于在第一辐照单元的第一操作轴线和/或第二辐照单元的第二操作轴线的方向上检测从辐照平面排放的处理排放物。如上所述，所述检测可以由检测单元的、与操作轴线中的至少一个对准的至少一个检测器来执行。
可以可靠地检测为校准目的而生成的图案，特别是如果检测单元适于接收并优选地(特别是平行于第一操作轴线和/或平行于第二操作轴线)检测从辐照平面排放的热辐射和/或电磁辐射。检测单元可适于检测热辐射和/或电磁波，特别是检测X射线辐射、紫外线、可见光、近红外光、红外光、远红外光或微波等。为此目的，检测单元可以包括至少一个合适的检测器，例如高温传感器、光电检测器、电子检测器、包括闪烁体的检测器、光电倍增管或任何其他合适类型的检测器。此外，可以设想，控制单元适于对由检测单元提供的信号进行处理，该信号表示特别是根据检测模式相对于信号的形状的、检测到的处理排放物。例如，可以根据峰值检测和/或下降检测和/或增加的偏差和/或特定的脉冲形状等来执行对相应信号的检测和处理，特别是在由第一辐照束产生辐照图案之后和/或在由第一辐照束产生辐照图案的同时，第二辐照束在用于刺激处理排放物的情况下执行对相应信号的检测和处理。
本发明还涉及一种对用于生产三维工件的设备的辐照系统进行校准的方法。该方法包括以下步骤：控制第一辐照单元，以根据辐照图案将第一辐照束辐照到辐照平面上；控制第二辐照单元，以使第二操作轴线相对于辐照平面移位，使得第二操作轴线穿过由第一辐照单元产生的、到达辐照平面上的辐照图案。此外，该方法包括以下步骤：检测从辐照平面上的碰撞点的区域排放的处理排放物，第二辐照单元的第二操作轴线在该区域穿过辐照平面。此外，该方法包括以下步骤：确定由第一辐照单元产生的辐照图案在辐照平面上的位置；基于检测到的处理排放物，确定由第一辐照单元产生的辐照图案和第二辐照单元的第二操作轴线之间的至少一个相交点的位置。此外，该方法包括以下步骤：基于由第一辐照单元产生的辐照图案的、所确定的位置和至少一个相交点的、所确定的位置来校准辐照系统。
该方法使得能够以精确和/或容易的方式执行对辐照系统的校准。可以在短时间内执行可靠的校准。此外，可能不需要打开处理室和/或操纵附加的器材就可以执行校准。现有组件就可用于校准，而无需专用的校准装置。此外，不仅可以在调试过程中进行校准而且可以在开始某些制造工作之前进行校准。此外，校准程序可以完全自动化。
优选地，该装置适于执行该方法的至少一个步骤，特别是执行该方法的所有步骤。该方法可以至少部分地由装置执行和/或可以使用该装置至少部分地执行。
根据另一实施例，相对于第一辐照单元校准第二辐照单元，和/或相对于辐照平面校准第一辐照单元和第二辐照单元。此外，第一辐照单元可以被校准为第二辐照单元。还可以设想，校准至少重复两次或多次，其中特别是可以依次和/或相对于参考点相互校准辐照单元。
还建议，为了相对于第一辐照单元校准第二辐照单元，该方法还包括如下步骤：将第一辐照单元的第一位置坐标系和第二辐照单元的第二位置坐标系进行比较，根据第一位置坐标系控制第一辐照单元以使第一辐照束在辐照平面上移动，根据第二位置坐标系控制第二辐照单元以使第二辐照束在辐照平面上移动。如上概述地，可以将坐标系的轴进行比较。坐标系还可以如所描述地关于彼此进行调整。
本发明还包括一种用于生产三维工件的设备，其中，该设备包括所述装置和辐照系统。优选地，该设备适于执行所描述的方法。
附图说明
在下文中，将参照附图示例性地描述本发明。附图、说明书和权利要求书包含组合的多个特征。技术人员将在适当的情况下单独考虑这些特征，并且在权利要求的范围内将它们组合成新的组合。在适当的情况下，所描述的示例性实施例的特定特征可以转移到其他实施例或省略。
图1为对用于生产三维工件的设备的辐照系统进行校准的装置的示意性侧视图；
图2为该设备的辐照区域的示意性俯视图；
图3为对用于生产三维工件的设备的辐照系统进行校准的方法的示意性流程图。
具体实施方式
图1示出了对用于生产三维工件的设备14的辐照系统12进行校准的装置10的示意性侧视图。设备14例如是选择性熔化设备或选择性烧结设备。该设备14包括未明确示出的处理室。处理室可以填充惰性气体。此外，处理室包括至少一个耦合进入窗口(同样未示出)。
在处理室中，可移动地安装有载体44。载体44可在平行于重力方向的向上和向下方向上移动。在另一实施例中，载体44可以是固定的，并且辐照系统12能够朝着载体44移动和/或远离载体44移动。
载体44适于接纳原材料粉末46的层并且将原材料粉末46移动到辐照平面22中。辐照系统12又适于在辐照平面22中对原材料粉末46进行选择性地辐照，使得原材料粉末46被选择性地熔化和/或烧结和/或以其他方式活化以形成三维工件。
辐照系统12包括第一辐照单元16，该第一辐照单元用于沿着第一操作轴线20将第一辐照束18选择性地辐照到辐照平面22上。第一辐照单元16适于使第一操作轴线20移动穿过辐照平面22，在所示的情况下，通过使第一操作轴线20枢转而进行移动。此外，辐照单元16包括第二辐照单元24，该第二辐照单元用于沿着第二操作轴线20将第二辐照束26选择性地辐照到辐照平面22上。第二辐照单元24适于使第二操作轴线28移动穿过辐照平面22，在所示的情况下，通过使第二操作轴线28枢转而进行移动。
第一辐照束18和第二辐照束26是激光束。但是，如之前所述，同样可以设想粒子束或其他类型的束以及束的组合。
装置10包括控制单元30，该控制单元适于控制第一辐照单元16，以根据辐照图案将第一辐照束18辐照到辐照平面22上，并且适于控制第二辐照单元24，以使第二操作轴线28相对于辐照平面22移位，使得第二操作轴线28穿过由第一辐照单元16产生的、到达辐照平面22上的辐照图案32。
在所示的情况下，控制单元30是设备14的控制单元。控制单元30因此可适于控制用于生产三维工件的设备14的操作。
图2示出了设备14在辐照平面22内的辐照区域44的示意性俯视图。辐照区域44包含重叠区域42，该重叠区域是辐照区域44的中心区域。此外，辐照区域44包含第一边缘区域46和第二边缘区域48。第一边缘区域46仅可由第一辐照单元16辐照。第二边缘区域48仅可由第二辐照单元24辐照。重叠区域42可由两个辐照单元16、24辐照。辐照区域44是辐照单元16、24可辐照的总面积。当在重叠区域42内制造工件或工件的一部分时，可以同时和/或交替地使用两个辐照单元16、24。
在下文中，再次参照图1。装置10还包括检测单元24，该检测单元适于检测从辐照平面22上的碰撞点36的区域排放的处理排放物，第二辐照单元24的第二操作轴线28在该区域穿过辐照平面22，并且适于将指示检测到的处理排放物的信号输出到控制单元30。在所示的情况下，检测单元24同样适于检测从辐照平面22上的碰撞点50的区域排放的处理排放物，第二辐照单元24的第二操作轴线28在该区域穿过辐照平面22，并且适于将指示检测到的处理排放物的信号输出到控制单元30。
检测单元34包括第一检测器52。第一检测器52与第一操作轴线18对准。第一检测器52是第一辐照单元16的一部分。
检测单元34包括第二检测器54。第二检测器54与第二操作轴线28对准。第二检测器54是第二辐照单元16的一部分。
检测单元34适于检测热辐射。在所示的情况下，第一检测器52和第二检测器54是高温检测器。辐照图案32、40是加热图案，由于材料在与各个辐照图案32、40相关联的点处仍处于较高温度，因此辐照图案在它们生成之后的一定时间内是可检测到的。因此，可以在用相应的另一个辐照单元16、24的检测器52、54检测之前产生辐照图案32、40中的一个或者两个辐照图案32、40。
根据其他实施例，辐照图案可以是永久改变的材料特性的图案，例如熔化和/或烧结到原材料粉末46中的图案。此外，在其他实施例中，可以设想其他类型的检测器，例如用于检测电磁辐射的检测器。此外，在检测期间可以另外使用辐照束18、26中的一个。例如，在产生辐照图案32之后，第二辐照束26可以在辐照图案32上扫描，并且可以通过检测单元34，特别是通过第二检测器54，检测由于第二辐照束26与辐照图案32的相互作用而引起的第二辐照束26偏转和/或其他类型的变化。反过来，这对于另一辐照图案40也是相同的。
参照图2，第一辐照图案32示例性地示出为从(x1，y1)延伸到(x2，y2)的直线。通过使第一辐照束18在这些点之间移动来产生第一辐照图案32。在所示的情况下，根据第一辐照图案32对原材料粉末46进行加热。
此外，在所示的情况下，使用第二辐照单元24来产生另一辐照图案40。该另一辐照图案40示例性地示出为从(x’1，y’1)延伸到(x’2，y’2)的直线。
如上概述地，辐照图案32和/或另一辐照图案40可以是或包括任何种类的图案，例如网格、几何形状、多条线等。因此，可以存在多个相交点。
然而，在下文中，应理解的是，可以仅使用单个辐照图案32、40，然而还可以根据相应的另一辐照图案32、40，但是将相应的辐照束18、26关闭，来使用相应的另一操作轴线20、28。例如，如上所述，可以使用第一辐照单元16来产生辐照图案32，但是第二操作轴线28可以在第二辐照束26关闭的情况下从(x’1，y’1)移动到(x’2，y’2)，因此，仅使用第二检测器54进行检测。
此外，在所示的情况下，使用第二检测器54检测辐照图案32，并且使用第一检测器52检测另一辐照图案40。检测可以与辐照第一辐照束18和/或第二辐照束26同时进行，或者在辐照第一辐照束18和/或第二辐照束26之前或之后进行，特别是在产生辐照图案32和/或另一辐照图案40之前或之后进行。
控制单元30还适于确定由第一辐照单元16产生的辐照图案32在辐照平面22上的位置(x1…n，y1…n)。此外，控制单元30适于基于由检测单元34输出的信号确定由第一辐照单元16产生的辐照图案32和第二辐照单元24的第二操作轴线28之间的至少一个相交点38的位置(x’S1，y’S1)。在示例性示出的情况下，存在单个相交点38。然而，在使用另一辐照图案32或其他辐照图案32、40的情况下，可以存在多个相交点38或甚至存在相交线等。此外，在所示的情况下，相交点38是辐照图案32、40的相交点。然而，它也可以是辐照图案32、40中的一个与相应的另一辐照单元16、24的相应的扫描/检测图案的相交点38。
此外，控制单元30适于基于由第一辐照单元16产生的辐照图案32的、所确定的位置(x1…n，y1…n)和至少一个相交点的、所确定的位置(x’S1，y’S1)来校准辐照系统12。
用于标记一些坐标的质数(prime)符号(’)表示这些坐标表示为如第二辐照单元24所观察到的。根据所示实施例，无质数的坐标由第一辐照单元16确定。优选地，在校准之后，质数坐标和非质数坐标是匹配的。
控制单元30适于相对于第一辐照单元16校准第二辐照单元24。在所示的情况下，控制单元30还适于相对于第二辐照单元24校准第一辐照单元16。因此可以实现交叉校准。然而，应当理解，所示的装置以及所示的方法可以基于具有单个检测器52、54的检测单元34，和/或可以基于相对于辐照单元16、24中的一个仅校准另一个辐照单元。
用于相对于第一辐照单元16校准第二辐照单元24的控制单元30还适于将第一辐照单元16的第一位置坐标系和第二辐照单元24的第二位置坐标系进行比较，根据该第一位置坐标系控制第一辐照单元16以使第一辐照束18在辐照平面18上移动，根据该第二位置坐标系控制第二辐照单元24以使第二辐照束26在辐照平面22上移动。这些坐标系涉及所提到的质数坐标和非质数坐标。
控制单元30还适于将第一辐照单元16的第一位置坐标系的第一轴与第二辐照单元24的第二位置坐标系的第一轴进行比较。这些轴例如是x轴。此外，控制单元30还适于将第一辐照单元16的第一位置坐标系的第二轴与第二辐照单元24的第二位置坐标系的第二轴进行比较。这些轴例如是y轴。在所示的情况下，第一位置坐标系和第二位置坐标系各自的第一轴和第二轴彼此垂直。然而，在使用其他坐标系例如偏斜坐标、极坐标等的情况下，同样可以考虑非平行轴。
控制单元30还适于将第一辐照单元16的第一位置坐标系和第二辐照单元24的第二位置坐标系关于彼此进行调整。最终，作为成功校准的结果，两个辐照单元16、24均根据相同的坐标系进行操作。
用于调整辐照系统12的控制单元30适于改变，尤其是平移地调整和/或旋转地调整和/或重新缩放，第一辐照单元16的第一位置坐标系的至少一个坐标轴和/或第二辐照单元24的第二位置坐标系的至少一个坐标轴。可以设想任何类型的合适的坐标变换。控制单元30适于选择并执行一个或多个合适的坐标变换以用于调整坐标系。
控制单元30适于以如下方式控制第一辐照单元16和第二辐照单元24，所述方式即：由第一辐照单元16产生的辐照图案32和第二辐照单元24的第二操作轴线28之间的至少一个相交点38被设置在辐照平面22的重叠区域42内，尤其地，由第一辐照单元16产生的辐照图案32和由第二辐照单元24产生的另一辐照图案40之间的至少一个相交点38被设置在辐照平面22的重叠区域42内。
根据一个实施例，控制单元30进一步或可选地适于相对于辐照平面22校准第一辐照单元16和第二辐照单元24。如图2所示，可以相对于在参考位置(xR1，yR1)处的至少一个参考点56执行校准。可以设想多个参考位置，在这些参考位置可以使用参考图案。参考图案例如是载体46中的永久图案。在所示的实施例中，参考图案是位于重叠区域42中的单个标记的参考点56。
根据该实施例，控制单元30适于将至少一个相交点38的、所确定的位置(x’S1，y’S1)与参考位置(xR1，yR1)进行比较，以确定至少一个所确定的位置(x’S1，y’S1)和至少一个参考位置(xR1，yR1)之间的偏差(Δx1…n，Δy1…n)，并基于至少一个相交点38的所确定的位置(x’S1，y’S1)和参考位置(xR1，yR1)之间的、所确定的偏差(Δx1…n，Δy1…n)对辐照系统12进行校准。
此外，根据该实施例，控制单元30适于基于至少一个相交点38的所确定的位置(x’S1…Sn，y’S1…Sn)和参考位置(xR1…Rn，yR1…Rn)之间的、所确定的偏差(Δx1…n，Δy1…n)来调整辐照系统12，使得至少一个相交点38的所确定的位置和参考位置56之间的偏差(Δx1…n，Δy1…n)能被消除。
除了相对于彼此校准辐照单元16、24之外，还可以使用参考位置56执行校准。
图3示出了用于校准辐照系统12的方法的示意性流程图。该方法是使用装置10执行的。在所示的情况下，装置10适于自动执行该方法。
该方法包括步骤S1，该步骤S1控制第一辐照单元16，以根据辐照图案32将第一辐照束18辐照到辐照平面22上。
该方法包括步骤S2，该步骤S2控制第二辐照单元24，以使第二操作轴线28相对于辐照平面22移位，使得第二操作轴线28穿过由第一辐照单元16产生的、到达辐照平面22上的辐照图案22。
而且，该方法包括步骤S3，该步骤S3检测从辐照平面22上的碰撞点36的区域排放的处理排放物，第二辐照单元24的第二操作轴线28在该区域穿过辐照平面22。
此外，该方法包括步骤S4，该步骤S4确定由第一辐照单元16产生的辐照图案32在辐照平面22上的位置(x1…n，y1…n)。
另外，该方法包括步骤S5，该步骤S5基于检测到的处理排放物来确定由第一辐照单元16产生的辐照图案32和第二辐照单元24的第二操作轴线28之间的至少一个相交点38的位置(x’S1…Sn，y’S1…Sn)。
该方法还包括步骤S6，该步骤S6基于由第一辐照单元16产生的辐照图案32的、所确定的位置(x1…n，y1…n)和至少一个相交点38的、所确定的位置(x’S1…Sn，y’S1…Sn)来对辐照系统12进行校准。
如在装置10的上下文中概述地，校准可以通过如下方式来执行：使用第二检测器54相对于第一辐照单元16校准第二辐照单元24，该第二检测器用于检测辐照图案32的至少一部分，特别是检测相交点38。同样，可以使用另一辐照图案40和第一检测器52相对于第二辐照单元24校准第一辐照单元16。
根据另一实施例，该设备可以包括两个以上的辐照单元。在不存在(其中所有辐照单元都重叠的)公共重叠区域的情况下，则建议随后针对不同的重叠区域执行如上概述的校准。在多个辐照单元在一个公共重叠区域中重叠的情况下，可以相对于一个特定的辐照单元执行对多个辐照单元的校准。

Claims (19)

1.对用于生产三维工件的设备(14)的辐照系统(12)进行校准的装置(10)，所述辐照系统(12)包括第一辐照单元(16)和第二辐照单元(24)，所述第一辐照单元用于沿着第一操作轴线(20)将第一辐照束(18)选择性地辐照到辐照平面(22)上，所述第二辐照单元用于沿着第二操作轴线(28)将第二辐照束(26)选择性地辐照到所述辐照平面(22)上，其中，所述装置(10)包括：
-控制单元(30)，所述控制单元适于控制所述第一辐照单元(16)以根据辐照图案(32)将所述第一辐照束(18)辐照到所述辐照平面(22)上，并适于控制所述第二辐照单元(24)以使所述第二操作轴线(28)相对于所述辐照平面(22)移位，使得所述第二操作轴线(28)穿过由所述第一辐照单元(16)产生的、到达所述辐照平面(22)上的辐照图案(32)；以及
-检测单元(34)，所述检测单元适于检测从所述辐照平面(22)上的碰撞点(36)的区域排放的处理排放物，所述第二辐照单元(24)的第二操作轴线(28)在该区域穿过所述辐照平面(22)，并适于将指示检测到的处理排放物的信号输出到所述控制单元(30)，并且其中，
所述控制单元(30)还适于：
-确定由所述第一辐照单元(16)产生的辐照图案(32)在所述辐照平面(22)上的位置(x1…n，y1…n)，
-基于由所述检测单元(34)输出的信号确定由所述第一辐照单元(16)产生的辐照图案(32)和所述第二辐照单元(24)的第二操作轴线(28)之间的至少一个相交点(38)的位置(x’S1，y’S1)，以及
-基于由所述第一辐照单元(16)产生的辐照图案(32)的、所确定的位置(x1…n，y1…n)和所述至少一个相交点的、所确定的位置(x’S1，y’S1)对所述辐照系统(12)进行校准。
2.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述控制单元(30)适于相对于所述第一辐照单元(16)对所述第二辐照单元(24)进行校准，和/或适于相对于所述辐照平面(22)对所述第一辐照单元(16)和所述第二辐照单元(24)进行校准。
3.根据权利要求2所述的装置(10)，其中，用于相对于所述第一辐照单元(16)对所述第二辐照单元(24)进行校准的所述控制单元(30)还适于将所述第一辐照单元(16)的第一位置坐标系和所述第二辐照单元(24)的第二位置坐标系进行比较，根据所述第一位置坐标系控制所述第一辐照单元(16)以使所述第一辐照束(18)在所述辐照平面(22)上移动，根据所述第二位置坐标系控制所述第二辐照单元(24)以使所述第二辐照束(26)在所述辐照平面(22)上移动。
4.根据权利要求3所述的装置(10)，其中，所述控制单元还适于：
-将所述第一辐照单元(16)的第一位置坐标系的第一轴和所述第二辐照单元(24)的第二位置坐标系的第一轴进行比较；以及
-将所述第一辐照单元(16)的第一位置坐标系的第二轴和所述第二辐照单元(24)的第二位置坐标系的第二轴进行比较。
5.根据权利要求3所述的装置(10)，其中，所述控制单元(30)还适于将所述第一辐照单元(16)的第一位置坐标系和所述第二辐照单元(24)的第二位置坐标系关于彼此进行调整。
6.根据权利要求4所述的装置(10)，其中，用于调整所述辐照系统(12)的所述控制单元(30)适于改变所述第一辐照单元(16)的第一位置坐标系的至少一个坐标轴和/或所述第二辐照单元(24)的第二位置坐标系的至少一个坐标轴。
7.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述控制单元(30)还适于：
-将所述至少一个相交点(38)的、所确定的位置(x’S1，y’S1)和至少一个参考位置(xR1，yR1)进行比较，以确定至少一个所确定的位置(x’S1，y’S1)和至少一个参考位置(xR1，yR1)之间的偏差(Δx1…n，Δy1…n)，以及
-基于所述至少一个相交点(38)的所确定的位置(x’S1，y’S1)和参考位置(xR1，yR1)之间的、所确定的偏差(Δx1…n，Δy1…n)来校准所述辐照系统(12)。
8.根据权利要求7所述的装置(10)，其中，所述控制单元(30)还适于基于所述至少一个相交点(38)的所确定的位置(x’S1…Sn，y’S1…Sn)和参考位置(xR1…Rn，yR1…Rn)之间的、所确定的偏差(Δx1…n，Δy1…n)来调整所述辐照系统(12)，以使得所述至少一个相交点(38)的所确定的位置和参考位置之间的偏差(Δx1…n，Δy1…n)被消除。
9.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述控制单元(30)进一步适于：当控制所述第二辐照单元(24)以使所述第二操作轴线(28)相对于所述辐照平面(22)移位时，根据另一辐照图案(40)将所述第二辐照束(26)辐照到所述辐照平面(22)上，使得由所述第二辐照单元(24)产生的另一辐照图案(40)与由所述第一辐照单元(16)产生的辐照图案(32)在所述辐照平面(22)上彼此相交。
10.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述控制单元(30)适于以如下方式控制所述第一辐照单元(16)和所述第二辐照单元(24)，所述方式即：由所述第一辐照单元(16)产生的辐照图案(32)和所述第二辐照单元(24)的第二操作轴线(28)之间的所述至少一个相交点(38)被设置在所述辐照平面(22)的重叠区域(42)内，所述重叠区域(42)被分配给所述第一辐照单元(16)和所述第二辐照单元(24)，以选择性地辐照所述辐照平面(22)。
11.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述检测单元(34)适于沿着所述第二辐照单元(24)的第二操作轴线(28)的方向检测从所述辐照平面(22)排放的处理排放物。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述检测单元(34)适于接收从所述辐照平面(22)排放的电磁辐射。
13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述检测单元(34)适于接收从所述辐照平面(22)排放的热辐射。
14.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一位置坐标系和所述第二位置坐标系各自的第一轴和第二轴彼此垂直。
15.根据权利要求6所述的装置，其中，用于调整所述辐照系统(12)的所述控制单元(30)适于平移地调整和/或旋转地调整和/或重新缩放所述第一辐照单元(16)的第一位置坐标系的至少一个坐标轴和/或所述第二辐照单元(24)的第二位置坐标系的至少一个坐标轴。
16.根据权利要求10所述的装置，其中，由所述第一辐照单元(16)产生的辐照图案(32)和由所述第二辐照单元(24)产生的另一辐照图案(40)之间的所述至少一个相交点(38)被设置在所述辐照平面(22)的重叠区域(42)内。
17.对用于生产三维工件的设备(14)的辐照系统(12)进行校准的方法，所述辐照系统(12)包括第一辐照单元(16)和第二辐照单元(24)，所述第一辐照单元用于沿着第一操作轴线(20)将第一辐照束(18)选择性地辐照到辐照平面(22)上，所述第二辐照单元沿着第二操作轴线(28)将第二辐照束(26)选择性地辐照到所述辐照平面(22)上，其中，所述方法包括以下步骤：
-控制所述第一辐照单元(16)，以根据辐照图案(32)将所述第一辐照束(18)辐照到所述辐照平面(22)上；
-控制所述第二辐照单元(24)，以使所述第二操作轴线(28)相对于所述辐照平面(22)移位，使得所述第二操作轴线(28)穿过由所述第一辐照单元(16)产生的、到达所述辐照平面(22)上的所述辐照图案(32 )；
-检测从所述辐照平面(22)上的碰撞点(36)的区域排放的处理排放物，所述第二辐照单元(24)的第二操作轴线(28)在该区域穿过所述辐照平面(22)；
-确定由所述第一辐照单元(16)产生的辐照图案(32)在所述辐照平面(22)上的位置(x1…n，y1…n)；
-基于检测到的处理排放物确定由所述第一辐照单元(16)产生的辐照图案(32)和所述第二辐照单元(24)的第二操作轴线(28)之间的至少一个相交点(38)的位置(x’S1…Sn，y’S1…Sn)；以及
-基于由所述第一辐照单元(16)产生的辐照图案(32)的、所确定的位置(x1…n，y1…n)和所述至少一个相交点(38)的所确定的位置(x’S1…Sn，y’S1…Sn)来校准所述辐照系统(12)。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，相对于所述第一辐照单元(16)校准所述第二辐照单元(24)，和/或相对于所述辐照平面(22)校准所述第一辐照单元(16)和所述第二辐照单元(24)。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，为了相对于所述第一辐照单元(16)校准所述第二辐照单元(24)，所述方法还包括如下步骤：将所述第一辐照单元(16)的第一位置坐标系和所述第二辐照单元(24)的第二位置坐标系进行比较，根据所述第一位置坐标系控制所述第一辐照单元(16)以使所述第一辐照束(18)在所述辐照平面(22)上移动，根据所述第二位置坐标系控制所述第二辐照单元(24)以使所述第二辐照束(26)在所述辐照平面(22)上移动。
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