[發明專利]操作激光掃描器的方法和具有激光掃描器的加工系統

有效

• 申請號: 201210346554.8
• 申請日: 2012-08-06
• 公開（公告）號: CN102922127A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: H·多默;R·羅森克蘭茲
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司顯微鏡有限責任公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年8月4日于德國提交的名為“校準激光掃描器的方法和具有激光掃描器的加工系統”的專利申請No.102011109449.4的優先權，通過引用將其內容全部合并于此。

技術領域

本發明涉及操作激光掃描器的方法和具有激光掃描器的加工系統。特別是，本發明涉及校準激光掃描器的方法。

背景技術

眾所周知使用激光束加工物體，例如改變物體的材料性質，或從物體上移除材料。出于此目的，通過激光掃描器(laser?scanner)將具有充分高的束能量和足夠光子能量的激光束引導到物體的先前確定的加工位置上。這是通過將激光掃描器的掃描偏轉設置為加工位置在激光掃描器的坐標系統中的坐標的函數而實現的。出于此目的，期望加工的位置的坐標必須被轉換為激光掃描器的偏轉。這可以通過適當的數學坐標變換完成。

這種坐標變換優選是被校準的。這可以通過例如如下方式實現：使用布置在具有已知直徑且位于坐標系統中的已知位置的孔徑之后的檢測器，由激光掃描器通過該孔徑掃描激光束。掃描穿過孔徑的激光束可以是還執行物體加工的激光束，或者它可以是不同的激光束，其光束路徑與執行物體加工的激光束具有已知的關系。根據檢測器檢測到的信號，可以確定激光掃描器的對應于孔徑位置的掃描偏轉，并且因此可以校準坐標變換。可以對布置了孔徑的多個已知位置重復這個過程。這種裝置和方法可以從US6501061B1和US2005/0205778A1中得知，通過引用將其全部公開內容合并到本申請中。

基于由檢測器檢測到信號確定孔徑相對于激光掃描器的位置需要大量時間，這延長了使用激光加工系統對物體的整體加工時間。

發明內容

本發明是考慮到上述問題而完成的。

本發明的目的是提供一種操作和校準激光掃描器的方法，使得能夠以更短的時間段和/或以更高的精度確定特定檢測截面(例如孔徑)相對于激光掃描器的位置。本發明的另一目的是提供一種包括激光掃描器的對應加工系統。

根據本發明的實施例，操作激光掃描器的方法包括通過使用激光掃描器沿著掃描路徑掃描激光束來校準激光掃描器，檢測入射到檢測截面上的激光產生的光強度，并且基于檢測的光強度確定檢測截面相對于激光掃描器的位置。可以由檢測器對激光的感光區域或具有很好的限定的截面的孔徑提供檢測截面，其中對激光的檢測器檢測穿過孔徑截面的光。

根據其它實施例，操作激光掃描器的方法包括使用激光掃描器沿著掃描路徑掃描激光束，掃描路徑在包含檢測截面的平面內包括第一部分路徑和第二部分路徑，它們彼此相距一距離而并排延伸，所述距離小于檢測截面的直徑加上激光束在此平面中的直徑，并且大于激光束在此平面中的直徑的0.3倍和/或大于檢測截面的直徑的0.3倍。因此，激光束沿著第一部分路徑的掃描和激光束沿著第二部分路徑的掃描各個可以產生可獨立檢測的光強度(可將它們彼此進行比較)，并且因此便于相對精確地確定檢測截面相對于兩個部分路徑(也因此相對于激光掃描器)的位置，。

根據其它實施例，該方法還包括通過位移第一和第二部分路徑而重復地修改掃描路徑，同時可以保持第一和第二部分路徑之間的距離不變?？梢酝ㄟ^位移第一和第二部分路徑而重復修改掃描路徑，直到所檢測的當沿著第一部分路徑掃描時所獲得的光強度與當沿著第二部分路徑掃描時所獲得的光強度基本相等和/或直到這些光強度之差基本為零。

于是可以得到：檢測截面的中心準確地位于兩個部分路徑之間。當從與兩個部分路徑在檢測截面的區域中的延伸方向垂直的方向看，檢測截面相對于激光掃描器的位置可以因此被精確地確定。

根據特定實施例，還沿著第三部分路徑和第四部分路徑掃描激光束，第三部分路徑和第四部分路徑在檢測截面的平面中彼此相距一距離延伸，所述距離小于檢測截面的直徑加上激光束的直徑，并且大于激光束直徑的0.3倍和/或大于檢測截面直徑的0.3倍，其中在檢測截面的區域中，第三部分路徑相對于第一部分路徑以大于30°的角度延伸，并且特別是大于50°，并且特別是大于70°。特別地，這個角度可以大致是90°。因此，也可以精確地確定在垂直于第三和第四部分路徑的延伸方向的方向上、檢測截面相對于激光掃描器的位置。因此，與檢測截面垂直于第一和第二部分路徑的位置的確定一起，可以在檢測截面平面內的兩個獨立方向上精確地確定檢測截面的位置。

根據示例實施例，第一和第二部分路徑和/或第三和第四部分路徑各自相互平行或/和彼此相距恒定的距離而延伸。根據其他實施例，第一部分路徑和第二部分路徑和/或第三部分路徑和第四部分路徑各自沿著直線延伸。