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KR102770838B1 - 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치, 시스템 및 방법 Download PDF

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KR102770838B1
KR102770838B1 KR1020247031527A KR20247031527A KR102770838B1 KR 102770838 B1 KR102770838 B1 KR 102770838B1 KR 1020247031527 A KR1020247031527 A KR 1020247031527A KR 20247031527 A KR20247031527 A KR 20247031527A KR 102770838 B1 KR102770838 B1 KR 102770838B1
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laser beam
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빅터 로마노브
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쿠르츠 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명에 따르면, 미리 설정된 작업 범위에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치하도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치 1가 제공된다. 이는 작업 영역에 배열하기 위한 하나 이상의 센서 필드 5를 갖는 센서 플레이트 3, 하나 이상의 캘리브레이팅 개구부 6-적어도 하나 이상의 캘리브레이팅 개구부 6는 적어도 하나 이상의 센서 필드 5의 영역에 각각 배열됨- 를 갖는 천공된 플레이트 게이지 4, 레이저 장치를 캘리브레이트하기 위한 작업 레이저 빔의 경로를 따라 파일럿 레이저 빔을 제공하기 위한 파일럿 레이저 장치를 포함한다.

Description

레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치, 시스템 및 방법
본 발명은 미리 설정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키기 위해 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅 하기 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
3D 프린팅은 복잡한 기하학적 구조를 가진 다양한 3차원 부품을 제작하는 것을 가능하게 한다. 3차원적 작업물은 레이어 별로 축적된다. 축적은 지정된 치수 및 형상(CAD)에 따른 하나 이상의 액체 또는 고체 재료로 컴퓨터로 제어된다. 축적 과정에서 물리적 또는 화학적 경화 또는 용융 과정이 발생한다. 3D 프린팅에 사용되는 대표적인 재료로는 플라스틱, 합성수지, 세라믹 및 금속이 있다.
3D 프린팅은 생성적 또는 적층적 제조 공정이다. 가장 중요한 3D 프린팅 기술은 금속의 경우 선택적 레이저 용해(SLM) 및 전자빔 용해(EBM), 및 폴리머, 세라믹, 금속의 경우 선택적 레이저 소결(SLS)이다.
또 다른 생성적 공정은 선택적 용융 및 응고이다. 이러한 타입의 공정에서는, 금속 분말이나 금속선을 녹여 층층이 굳혀 3차원의 부품이 생성될 수 있다. 레이저 빔을 사용하여 국지적으로 제한된 에너지 입력으로 인해, 형성되는 용융 풀의 크기가 작다. 이것은 복잡한 구조를 만드는 것을 가능하게 한다. 상응하는 공정은 레이저 엔지니어링 그물 성형(LENS), 직접 금속 증착(DMD), 레이저 적층 제조(LAM), 선택적 레이저 용융(Selective laser melting, SLM) 또는 레이저 금속 증착(Laser metal deposition, LMD)으로 상업적으로 판매된다.
선택적 레이저 소결(Selective laser sintering, SLS/LMF)에서는 분말 재료 층이 작업 표면(건축 플랫폼)에 적용된다. 느슨한 분말은 레이저 빔에 의해 선택적으로 용융된다. 사용된 재료에 따라, 분말 입자는 층과 아래층에 결합된다. 두 가지 기초적인 개발 방향이 금속 부품의 생산에 대해 구별될 수 있다. 레이저 방사선을 사용한 금속 분말 재료의 직접 응고(직접 금속 레이저 소결) 외에도, 플라스틱 코팅 금속 분말의 SLS와 후속의 열 처리(IMLS)의 조합을 이용한 금속 부품의 생산은 초기에 확립되었다.
직접 금속 레이저 소결(Direct metal laser sintering, DMLS)은 단일 또는 다중 부품 금속 재료를 사용한다. 특히, 다양한 합금 원소로 구성된 DMLS 다성분 분말이 사용된다. 분말에 포함된 저융점 성분은 레이저 빔에 의해 용융되어 구조화제 역할을 하는 고융점 성분 주위를 흐른다.
전자빔 용융(Electron beam melting, EBM)에서, 공정 순서는 본질적으로 레이저 기반 공정의 순서와 일치한다. 분말 베드나 노즐을 통해 느슨한 금속 분말 또는 와이어가 특정 지점에서 녹은 다음 설계된 윤곽으로 굳어진다. 이것에 요구되는 에너지는 전자 빔에 의해 공급된다. 이 공정은 일반적으로 불활성 가스가 가득 찬 진공 챔버에서 이루어진다.
선택적 레이저 용융(Selective laser melting, SLM)과 유사한 전자빔 용융에서는, 건축 자재를 녹이기 위해 높은 에너지가 적용된다. 에너지는 고출력 레이저가 아니라 강력한 자기 코일을 사용하여 편향되어 위치하는 강한 전자 빔에 의해 공급된다. 전자 빔 용융 공정은 고진공 하에서 이루어져야 한다. 이는 선택적 전자 빔 융해와 함께 작동하는 장치의 설치 공간을 상당히 제한한다.
최근에는, 단일 성분 금속 재료의 가공을 개선하기 위한 공정이 개발되어 왔다. 예를 들어, 상응하는 공정은 Selective Laser Melting (SLM)이라는 이름 하에 상업적으로 판매된다.
선택적 레이저 소결(Selective laser sintering, SLS)과 달리, 선택적 레이저 용융(Selective laser melting, SLM)은 레이저 빔을 사용하여 분말 베드에 훨씬 더 많은 에너지를 도입하여, 영향을 받은 영역에서는 실제 물질이 용융된다. SLS 공정과 비교하여, 이는 밀도가 더 높은 더 균질한 물체를 생성한다.
레이저 클래딩(Laser cladding)은, 거기에서 거의 모든 재료를 녹이고 동시에 적용하는 것에 의하여 표면이 작업물에 적용되는 클래딩의 한 종류이다. 이는 분말 형태(예: 금속 분말) 또는 용접봉 또는 스트립을 사용하여 수행될 수 있다. 레이저 클래딩에서, 열원은 고출력 레이저, 주로 다이오드 레이저 또는 파이버 레이저이며, 이전에는 CO2 및 Nd:YAG 레이저였다.
분말을 사용한 레이저 클래딩에서, 레이저는 일반적으로 초점이 흐려진 방식으로 작업물을 가열하고 국부적으로 녹인다. 동시에, 미세한 금속 분말과 혼합된 불활성 가스가 공급된다. 금속 분말은 가열된 지점에서 녹아 작업물의 금속과 결합한다. 금속 분말 외에도, 세라믹 분말 재료, 특히 단단한 재료도 사용할 수 있다. 와이어 또는 테이프를 사용한 레이저 클래딩은 분말을 사용한 공정과 동일한 방식으로 작동하지만, 와이어 또는 테이프를 충전 재료로 사용한다.
따라서, 적층적 제조 공정은 분말 베드, 분말 피드 또는 와이어 피드를 사용하며, 레이저 빔, 전자 빔, 플라즈마/아크를 사용하여 이러한 출발 물질은 용융된 후 응고된다. 더욱이, 적층적 제조 공정에서는 불활성 또는 활성 가스가 공정 가스로서 사용된다.
앞서 언급된 적측적 제조 공정의 목표 중 하나는 가장 효율적인 에너지 투입을 보장하여 안전한 제조 공정과 높은 부품의 품질을 달성하는 것이다.
이러한 공정에서는, 적절한 측정에 의해 에너지 투입 중 중요한 영향과 공정을 최소화하려고 시도가 이루어졌다. 이러한 맥락에서, 부품이 고정되는 기판 플레이트의 사용, 불활성 가스 분위기에서의 공정 제어 또는 레이저 에너지를 사용하여 분말을 노출시키기 위한 새로운 스캐닝 전략의 사용이 알려져 있다.
DE 10 2011 006 553 A1은 핀홀 및 하류 탐지기를 사용하여 초점 위치 또는 광선의 빔 프로파일을 결정하기 위한 방법을 서술한다. 단일 핀홀 어퍼쳐(aperture) 대신, 각각의 측정 지점을 정의하는 여러 개의 구멍이 있는 핀홀 플레이트도 사용될 수 있다.
DE 10 2009 016 585 A1은, 조사 장치, 특히 부품의 생성적 제조를 위한 장치를 캘리브레이팅 하기 위한 방법 및 장치를 서술하며, 여기에서는 에너지 포함 방사선으로 국부적으로 조사되는 이미지 컨버터 플레이트가 제공된다. 이미지 컨버터 플레이트는 방사선 에너지를 탐지기에 의해 검출되는 검출 가능한 빛으로 변환한다.
DE 10 2020 122 670 A1은, 조사 장치, 특히 3D 인쇄 장치를 캘리브레이팅하기 위한 추가의 장치를 서술하며, 여기에서는 검출 요소가 광선의 위치를 캘리브레이트하기 위해 작업 영역의 외부에 제공된다. 검출 요소는 개구부를 가질 수 있고, 개구부의 뒤에 광선을 검출하기 위한 광학 센서가 배열된다. DE 10 2020 100 217 A1는 레이저 가공 헤드의 노즐과 관련하여 레이저 빔의 자동화된 빔 포지셔닝을 위한 방법을 서술한다.
본 발명의 목적은 작업 영역에 미리 설정된 정확도로 작업 레이저 빔을 배열하기 위해 미리 설정된 작업 영역에 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 적합된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 미리 설정된 작업 영역에 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치가 제공된다. 이는 작업 영역에서 배열을 위한 하나 이상의 센서 필드를 갖는 센서 플레이트, 복수의 캘리브레이팅 통로 개구부를 갖는 천공된 플레이트 게이지, 상기 복수의 센서 필드의 각각의 상기 영역에 각각 배열된 상기 복수의 캘리브레이팅 통로 개구부, 상기 천공된 플레이트 게이지의 상기 캘리브레이팅 통로 개구부를 통해 센서 필드를 노출시킨 후 상기 센서 필드의 상대적인 위치를 서로에 대하여 결정하기 위한 제어 장치, 상기 센서 필드에 의해 파일럿 레이저 빔을 스캐닝하는 것에 의하여 레이저 장치를 캘리브레이트하기 위해 상기 작업 레이저 빔의 경로를 따라 상기 파일럿 레이저 빔을 제공하기 위한 파일럿 레이저 장치를 포함한다.
본 발명의 추가의 과제는 높은 재현성을 가능하게 하는 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
게다가, 본 발명의 한 가지 과제는 부품을 더 쉽고, 더 빠르게 및/또는 더 높은 품질로 제공하기 위해 적층적 제조를 위해 개선된 장치와 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 과제는 적층적 제조를 위한 대안의 방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제 중 하나 이상이 독립 특허 청구항의 특징에 의해 해결된다. 유리한 실시예는 종속된 서브클레임에 제시되어 있다.
도 1은 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 본 발명에 따른 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
본 발명에 따르면, 미리 설정된 작업 영역에 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치가 제공된다. 이는 작업 영역에서 배열을 위한 하나 이상의 센서 필드를 갖는 센서 플레이트, 복수의 캘리브레이팅 통로 개구부를 갖는 천공된 플레이트 게이지, 상기 복수의 센서 필드의 각각의 상기 영역에 각각 배열된 상기 복수의 캘리브레이팅 통로 개구부, 상기 천공된 플레이트 게이지의 상기 캘리브레이팅 통로 개구부를 통해 센서 필드를 노출시킨 후 상기 센서 필드의 상대적인 위치를 서로에 대하여 결정하기 위한 제어 장치, 상기 센서 필드에 의해 파일럿 레이저 빔을 스캐닝하는 것에 의하여 레이저 장치를 캘리브레이트하기 위해 상기 작업 레이저 빔의 경로를 따라 상기 파일럿 레이저 빔을 제공하기 위한 파일럿 레이저 장치를 포함한다.
상대적인 위치가 서로에 대해 결정되는 센서 필드에 의해 레이저 장치를 캘리브레이팅할 때, 천공된 플레이트 게이지는 센서 플레이트에 배열되거나 센서 플레이트로부터 제거될 수 있다. 센서 필드의 상대적인 위치가 결정되므로, 센서 필드 중 하나를 향하는 파일럿 레이저 빔이 동일 또는 다른 센서 필드를 향하는 파일럿 레이저 빔의 다른 위치에 대한 상대적인 위치는 센터 필드를 통해 결정될 수 있다.
레이저 장치는 부품의 적층적 재조를 위한 장치의 레이저 장치인 것이 바람직하다. 그러나, 대안적으로, 예를 들어 레이저 절단, 레이저 드릴링 등을 위한 다른 레이저 장치는 본 발명의 틀 내에서 본 발명에 따른 장치를 갖고 캘리브레이트될 수 있다. 이러한 장치는 미리 설정된 작업 공정을 거기에서 수행하기 위해 레이저 장치의 작업 레이저 빔이 작업 영역을 따라 이동될 수 있다는 공통점을 가진다. 작업 영역은 바람직하게는 적층적 제조를 위한 장치의 빌딩 플랫폼이다.
본 발명의 맥락에 있어서, 레이저 장치는, 바람직하게는, 레이저에 연결되거나 또는 레이저 빔을 방출하기 위해 레이저 빔을 제공하는 장치에 연결되는 프로세싱 헤드, 또는, 그것 자신의 레이저를 가지거나 또는 레이저 빔을 방출하기 위해 레이저 빔을 제공하는 장치를 가지는 프로세싱 헤드, 로 된다고 이해된다. 본 발명의 맥락에서, 달리 서술하지 않는 한, 레이저 빔은 가공 헤드로부터 가공 영역의 방향으로 방출되는 레이저 빔 섹션을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명은 각각 레이저 빔을 방출하는 여러 개의 가공 헤드를 갖는 레이저 장치에서 가공 헤드의 상대적인 포지셔닝이 서로에 대해 매우 정확하게 설정되어야 하는 반면, 작업 영역에서 모든 가공 헤드의 절대적인 포지셔닝은 그다지 중요하지 않다는 인식에 기초한다. 부품의 적층적 제조를 위한 장치에서는, 작업 영역의 미리 설정된 위치에서 제조되었는지 또는 이 점에서 약간 오프셋되었는지 여부는 부품과 관련이 없다. 그러나, 부품의 개별 섹션이 서로에 대해 정확하게 위치되는 것이 매우 중요하다. 따라서 레이저 장치와 독립적으로 설계된 센서 플레이트와 천공된 플레이트 게이지를 사용하여 레이저 장치를 캘리브레이트하는 것이 가능하다. 캘리브레이션 공정 동안, 센서 필드의 상대적인 위치를 서로에 대해 알 수 있도록 센서 플레이트를 사전 캘리브레이트하기 위해 센서 플레이트와 천공된 플레이트 게이지 모두 레이저 장치에 먼저 삽입된다. 그런 다음 천공된 플레이트 게이지는 제거될 수 있다. 센서 플레이트가 레이저 장치에 대해 어떻게 위치가 정해지는지가 2차적으로 중요하지만, 센서 플레이트는 캘리브레이션 공정 동안 레이저 장치에서 정확한 위치를 유지해야 한다. 개별적인 작업 헤드가 서로에 대해 정확하게 캘리브레이트될 수 있도록 캘리브레이션 공정 중에 위치를 유지하는 것이 중요하다.
여러 개의 센서 필드를 갖는 센서 플레이트와 천공된 플레이트 게이지를 사용한 조합은 간단한 방법으로 매우 정밀한 캘리브레이션 장치를 형성한다. 여러 개의 센서 필드를 갖는 센서 플레이트는 여러 개의 영역 스캔 카메라가 배열되어 각각 센서 필드를 형성하는 인쇄 회로 기판이다. 이러한 인쇄 회로 기판은 재료로 인해 약간 휘어질 수 있다. 왜곡은 주로 온도에 따라 달라진다. 따라서 센서 필드의 상대적인 포지셔닝이 항상 매우 정확한 것은 아니다. 센서 필드 중 하나의 영역에 각각 배열된 여러 개의 캘리브레이션 통로를 갖는 천공된 플레이트 게이지를 배치하거나 위치시키는 것에 의하여, 초기에는 천공된 플레이트 게이지의 캘리브레이션 통로의 정확한 정렬로 인해 정확한 지역적 관계로 서로에 대해 정렬된 레이저 장치를 캘리브레이트하기 위해 센서 필드의 영역만 사용된다. 따라서, 천공된 플레이트 게이지에 의해, 초기에는 정확한 국지적 관계에 있는 센서 필드의 영역에만 서로에 대해 접근할 수 있으므로, 천공된 플레이트 게이지를 통해 알려진 이러한 국지적 관계를 기초로 센서 필드의 상대적인 위치를 결정할 수 있다. 사전 캘리브레이션이 초기에 센서 필드의 위치를 서로에 관하여 결정하므로, 레이저 빔의 캘리브레이션은 위에서 설명한 종래 기술의 방법 및 장치와 달리, 센서 필드에 의해 제공되는 해상도로 수행될 수 있으며, 캘리브레이션 개구부의 직경에 묶여있지 않다. 센서 필드는 일반적으로 캘리브레이션 개구부보다 훨씬 작은 픽셀을 가지므로, 센서 필드의 픽셀의 크기로 정의된 해상도를 달성할 수 있다. 따라서 이 장치는 각각의 파일럿 레이저 빔의 위치와 그것이 각각의 센서 필드를 때리는 영역을 모두 정확하게 측정하는 데 사용될 수 있다. 후자는 파일럿 레이저 빔의 초점을 최적화하는 데 사용될 수 있다.
레이저 장치의 작업 헤드가 천공된 플레이트 게이지에 의해 명시된 센서 필드의 영역을 사용하여 따라서 캘리브레이트되면, 레이저 장치는 정확한 국지적 관계에 서로에 대해 놓여질 수 있다. 즉, 이는 센서 플레이트와 천공된 플레이트 게이지의 조합이 모든 작업 헤드가 캘리브레이트되는 공통의 균일한 좌표계를 형성하는 것을 의미한다. 따라서 센서 플레이트와 천공된 플레이트 게이지에 의해 정의된 좌표계를 공통의 주된 좌표계로 참조될 수 있다.
특히, 파일럿 레이저 빔의 직경은 상응하는 캘리브레이션 개구부보다 작도록 제공될 수 있다. 센서 필드의 국지적 기준이 알려져 있으므로, 캘리브레이션 개구부의 직경에 의해 명시된 것보다 더 높은 해상도를 갖는 파일럿 레이저 빔의 위치를 결정하는 것이 가능하다. 그런 다음 해상도는 센서 필드의 픽셀 크기에 의해서만 제한되며, CMOS 또는 CCD 센서와 같은 기존 카메라 칩은 캘리브레이션 개구부의 크기보다 훨씬 작습니다. 따라서, 센서 필드의 픽셀의 전형적인 크기는 2 μm x 2 μm보다 크지 않으며 바람직하게는 1.5 μm x 1.5 μm보다 크지 않다. 캘리브레이션 개구부의 직경은 바람직하게는 적어도 2mm이고, 특히 적어도 3mm 또는 적어도 5mm이다. 따라서 캘리브레이션 개구부의 영역은 센서 필드의 복수의 픽셀을 포함한다.
센서 플레이트는 건물 플랫폼 및/또는 건물 플랫폼 상에서 생산되는 부품처럼 작업 레이저 빔의 열의 영향에 기인하는 동일한 왜곡의 대상이 되는 방식으로 설계된다.
천공된 플레이트는 높은 수준의 정확도를 달성하기 위해 열응력 하에서도 매우 안정적인 재료 또는 기계적 강도가 높은 재료로 만들어 구멍의 위치가 변화지 않고 서로에 대해 정확한 관계로 배열된다. 캘리브레이션 개구부는 센서 플레이트의 센서 필드 상에 매핑된다.
본 발명에 따르면, 따라서 파일럿 레이저 빔이 작동 레이저 빔을 캘리브레이트하기 위해 사용된다. 센서 플레이트는 레이저 장치의 작업 영역, 특히 적층적 제조를 위한 장치의 빌딩 플랫폼에 배열된다. 그런 다음 천공된 플레이트 게이지가 이 센서 플레이트 상에 배치된다. 그런 다음 센서 플레이트의 센서 필드는 센서 필드의 상대적인 위치를 서로에 대해 결정하기 위해 천공된 플레이트 게이지의 캘리브레이션 개구부를 통해 노출된다. 그런 다음 파일럿 레이저 빔은 천공된 플레이트 게이지의 캘리브레이션 개구부를 통해 레이저 장치에 의해 제어 정보를 기초로 센서 필드 상에 위치된다. 따라서 파일럿 레이저 빔은 여러 개의 캘리브레이션 개구부를 통해 센서 필드로 향하며, 제어 정보는 목표 값을 형성한다. 이제 파일럿 레이저 빔의 위치 정보의 여러 개의 실제 값이 센서 필드에 의해 감지된다. 그런 다음 이러한 실제 값은 파일럿 레이저 빔의 서로 다른 위치 또는 자리에 대한 위치 정보의 상응하는 목표 값과 비교되며 각각의 편차가 결정된다.
레이저 장치를 제어하기 위해, 작업 레이저 빔은 제어 정보에 의해 작업 범위에 위치하며, 본 발명에 따르면, 결정된 편차는 제어 정보를 결정하기 위한 보정 값으로 사용된다. 작업 범위에 걸쳐 결정된 값을 보간하기 위해 작업 레이저 빔의 위치 정보의 실제 값과 목표 값의 비교를 기초로 보정 함수를 생성할 수 있다.
더욱이, 모든 센서 필드가 천공된 플레이트 게이지에 의해 덮혀, 각각의 센서 필드의 영역에 캘리브레이션 개구부가 배열되도록 제공될 수 있다.
이는 센서 플레이트 또는 센서 장치의 모든 센서 필드에 대해 하나의 구멍 또는 단일의 천공된 플레이트 게이지가 제공됨을 의미한다.
센서 필드는 센서 플레이트의 가장자리 영역에 배열될 수 있다.
사용 중에, 레이저 장치에 의해 발생된 열 에너지로 인해 가장 큰 왜곡은 작업 영역의 가장자리 영역 및/또는 적층적 제조 장치의 빌딩 플랫폼에서 발생한다. 따라서 작업 영역의 가장자리 영역에서 상응하는 위치를 간단히 결정하는 것으로 충분할 수 있다. 이는 장치를 비용 효율적으로 만든다.
센서 필드의 상응하는 센서 장치는 바람직하게는 수 μ 또는 심지어 1 μ의 정확도로 위치를 검출할 수 있다.
바람직하게는, 대략 10 내지 50개 또는 15 내지 40개, 특히 20 내지 30개의 센서 필드가 센서 플레이트 상에 배열될 수 있다.
작동 레이저 빔을 제공하기 위한 레이저 장치도 제공될 수 있다.
레이저 장치는 예를 들어, 섬유 레이저일 수 있다. 레이저는 최소 200와트 또는 최소 300와트부터, 최대 400와트 또는 최대 600와트 또는 최대 800와트 또는 최대 1000 와트 또는 최대 최대 1200와트의 출력까지 레이저 광을 방출할 수 있다.
파일럿 레이저 장치는 레이저 장치의 일부이거나 별개의 파일럿 레이저 장치로서 설계될 수 있다.
예를 들어, IPG Photonics의 레이저가, 이것은 부품 번호 P21-010106, YLR-series SLED 3.0으로 구할 수 있다, 레이저 장치로서 이용될 수 있다. 이러한 레이저 빔은 작동 레이저 빔과 파일럿 레이저 빔을 출력할 수 있다.
파일럿 레이저 빔은 집중된 레이저 빔으로서 설계되는 것이 바람직하며 약 0.1와트의 출력을 가질 수 있다.
파일럿 레이저 빔은 예를 들어, 레이저 장치의 레이저 생성 장치에 더 적은 광을 결합하는 것에 의하여 및/또는 빔 분할기, 편광 필터, 빔 블록, 편향 거울을 사용하는 것에 의하여 또는 펌프 스테이지를 끌 수 있는 제어할 수 있는 펌프 스테이지를 레이저에 제공하는 것에 의하여 형성될 수 있다.
그러므로, 작업 레이저 빔과 파일럿 레이저 빔 둘 다 섬유 레이저의 동일한 섬유를 사용할 수 있다.
더욱이, 레이저 장치는 다중 모드에서 레이저 빔을 방출하기 위해 공통 레이저에 연결된 여러 개의 가공 헤드를 가질 수 있다. 대안으로, 또한 레이저 장치는 각각의 자체 레이저(단일플렉스)를 갖는 여러 개의 가공 헤드를 가질 수 있다. 레이저 빔을 방출하기 위한 여러 개의 가공 헤드를 갖는 레이저 장치의 이러한 두 가지 타입의 실시예는 본 발명의 맥락에서 다중 레이저 장치로서 참조된다.
이러한 다중 레이저 장치에서, 가공 헤드의 레이저는 초기에 X/Y 평면의 자체 좌표계와 관련하여 각각 참조된다. 즉, 각각의 가공 헤드는 별개의 좌표계가 할당된다. 이는 가공 헤드의 각각의 레이저가 자체 좌표계를 가지는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 장치에 의해 가공 헤드의 레이저의 위치 또는 자리를 캘리브레이팅하는 것에 의하여, 가공 헤드의 모든 레이저는 공통 주 좌표계에 대하여 참조될 수 있으므로, 그것들은 작업 영역의 공통 주 좌표계에 대하여 캘리브레이트된다.
캘리브레이션 중에, 다중 레이저 장치 또는 다중 레이저 장치의 여러 개의 레이저를 이 주된 좌표계로 캘리브레이트하기 위해, 각각의 가공 헤드는 캘리브레이션 장치에 의해 정의된 균일한 주된 좌표계의 상응하는 지점에 매핑되는 그것 자체의 참조 좌표 시스템 내에서 자체 레이저 빔을 적어도 하나 및 바람직하게는 여러 개의 지점으로 이동시킨다. 이러한 방식으로, 가공 헤드의 모든 레이저가 균일한 주된 좌표계에 대하여 나란히 만들 수 있다.
더욱이, 가공 헤드의 각각의 레이저 빔의 각각의 광 축이 빌딩 플랫폼 또는 가공 표면의 작업 영역에 수직으로 진행되도록 가공 헤드를 나란히 만들거나 조정할 수 있다. 수직 레이저 빔으로 인해, 평면과 독립적으로 캘리브레이션이 수행될 수 있으므로, 가공 헤드와 상응하는 레이저 빔의 거리가 달라질 수 있다.
다중 레이저 빔의 모든 광 축은 건물 플랫폼의 표면에 수직으로 나란히 만들어질 수 있다. 이는 센서 플레이트에서 수직 방향(Z 좌표)으로 레이저 장치의 거리가 변경되면 센서 플레이트 또는 빌딩 플랫폼의 상응하는 센서 필드 상에서 레이저 빔의 위치가 변경됨을 의미한다.
게다가, 레이저 빔의 직격을 측정하기 위한 상응하는 센서를 가진 측정 장치가 제공될 수 있다. 레이저 빔의 직경은 예를 들어, 적어도 30 μm, 특히 적어도 50 μm 또는 적어도 100 μm일 수 있다. 레이저 빔의 직경은 바람직하게는 2mm 이하, 특히 1mm이하 또는 500 μm이하이다.
레이저 장치의 가공 헤드 중 하나의 레이저가 캘리브레이트되는 것뿐만 아니라, 레이저 장치의 여러 개의 레이저가 서로에 대해 캘리브레이트되고 나란히 만들어질 수 있다.
그러므로, 본 발명과 함께, 하나의 레이저를 갖는 하나의 레이저 장치가 가공 영역에서 캘리브레이트되는 것뿐만 아니라, 가공 헤드의 여러 개의 레이저가 각각의 가공 영역에서 캘리브레이트될 수 있으므로, 다중 레이저 장치의 가공 헤드의 여러 개의 레이저는 가공 영역 내에서 서로에 대해 캘리브레이트된다.
센서 장치는 인쇄 회로 기판과 CMOS 센서, 및 바람직하게는 전자 네트워크 연결을 포함할 수 있다.
캘리브레이팅 통로 개구부를 정의하는 천공된 플레이트 게이지의 가장자리는 적어도 캘리브레이팅 통로 개구부의 영역에서 천공된 플레이트 게이지가 얇아지도록 얇은 모서리형 및/또는 테이퍼형일 수 있다.
이러한 방식으로, 시차 오차를 피할 수 있다.
캘리브레이션 개구부의 직경은 CMOS 센서의 상응하는 센서 필드의 영역보다 대략 4mm 내지 5mm 더 작을 수 있다.
캘리브레이션 개구부의 영역은 센서 장치의 상응하는 센서 필드의 영역보다 더 작을 수 있다.
특히, 캘리브레이션 개구부는 50mm에서 500mm 사이의 간격으로 격자 또는 배열로 배열될 수 있다.
캘리브레이션 개구부의 영역이 상응하는 센서 필드의 영역보다 작기 때문에, 천공된 플레이트 게이지가 쉽게 위치될 수 있다.
센서 플레이트 및/또는 천공된 플레이트 게이지가 작업 영역 상의 중심 배치를 위한 중심 배치 장치를 가질 수 있다.
작업 영역은 바람직하게는 적층적 제조를 위한 장치의 빌딩 플랫폼이다. 이에 따라, 센서 플레이트는 첫 번째 중심 배치 장치에 의해 그러한 빌딩 플랫폼 상에서 중심 배치되고 나란히 만들도록 제공될 수 있다.
그런 다음 두 번째 중심 배치 장치를 이용하여 천공된 플레이트 게이지는 센서 플레이트 상에 중심 배치될 수 있다.
레이저 장치의 방향을 가리키는 튜브 구멍은 각각의 캘리브레이션 개구부에 배열될 수 있다. 이러한 튜브 구멍은 센서 필드의 영역 내에 균일한 확산광(어두운 필드 광)을 생성하는 데 사용될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기에 도시된 바와 같은 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치와 레이저 빔을 방출하기 위한 복수의 가공 헤드를 갖는 적층적 제조를 위한 장치를 포함하는 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 시스템이 제공된다.
본 발명의 맥락에서, 적층적 제조를 위한 장치는 베드, 분말 공급장치 또는 와이어 공급 장치를 사용하여 3차원 부품- 출발 물질로서 역할을 하고 레이저 빔 또는 전자 빔 또는 플라즈마 또는 전기 아크에 의해 용융됨 -을 층별로 구축하기 위한 장치로 이해된다. 따라서, 설명의 서론에 언급된 적측적 제조 장치를 위한 생성적 제조 공정(3D 프린팅: 용융 및 응고(laser engineered net shaping, LENS), 직접 금속 증착(direct metal deposition, DMD) 또는 레이저 적층적 제조(laser additive manufacturing, LAM), 국부적 소결 또는 용융(laser sintering, SLS), 금속 레이저 소결(metal laser sintering, DMLS), 금속 레이저 소결(metal laser sintering, IMLS), 전자 빔 용융(electron beam melting, EBM), 레이저 빔 융합 레이저 분말 베드 융합 기반 분말 베드(powder bed based laser beam fusion laser powder bed fusion, LPBF) 또는 레이저 클래딩)
본 발명에 따르면 작업 레이저 빔을 미리 설정된 작업 영역에 자유롭게 위치시키도록 적합된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 방법이 추가로 제공된다. 이 방법은 상기 도시된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치를 이용할 수 있고 다음의 단계인 작업 영역 상에서 센서 플레이트- 상기 센서 플레이트는 여러 개의 센서 필드를 가짐-를 배열하는 단계, 센서 플레이트 상에 천공된 플레이트 게이지- 복수의 캘리브레이팅 구멍을 갖는 상기 천공된 플레이트는 각각의 경우 센서 필드의 영역에 미리 설정된 배열로 서로에 대해 배열됨 -를 배열하는 단계, 센서 필드의 상대적인 위치를 서로에 대해 결정하기 위해 천공된 플레이트 게이지의 캘리브레이션 개구부를 통해 센서 플레이트의 센서 필트를 노출하는 단계, 파일럿 레이저 빔이 여러 개의 센서 필드로 향하도록 센서 필드로 레이저 장치에 의해 제어 정보- 상기 파일럿 레이저 빔을 위치시키기 위한 상기 제어 정보는 목표 값을 형성함- 를 기초로 파일럿 레이저 빔을 위치시키는 단계, 상기 센서 필드에 의해 상기 파일럿 레이저 빔의 위치 정보의 여러 개의 실제 값을 검출하는 단계, 이러한 실제 값을 상기 파일럿 레이저 빔의 다양한 위치 또는 자리로부터의 위치 정보의 상응하는 목표 값과 비교하는 단계, 및 상기 각각의 편차를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 이점은 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치와 관련하여 상기 설명된 이점과 비슷하게 상응한다. 레이저 장치를 캘리브레이팅할 때, 천공된 플레이트 게이지를 센서 플레이트 상에 배열할 수 있다. 이 경우, 센서 필드는 캘리브레이션 개구부의 영역에서만 자유롭게 접근할 수 있고 레이저 장치를 캘리브레이트하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위해 천공된 플레이트 게이지는 제거되어 전체의 센서 필드가 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위해 사용될 수 있도록 한다.
파일럿 레이저 빔이나 다른 광원을 제자리에 사용하여 천공된 플레이트 게이지로 센서 필드가 비춰질 수 있다. 적합한 광원은 특히 다크 필드 광원과 같이 확산광을 방출하는 광원이다.
특히, 방법은 다중 레이저 장치의 가공 헤드의 여러 개의 레이저를 위해 설계되는 것이 제공될 수 있으며, 여기서 다음의 단계들이 수행된다: 파일럿 레이저 빔이 센서 필드로 향하도록, 천공된 플레이트 게이지의 캘리브레이션 개구부를 통해 레이저 장치에 의해 제어 정보 - 제어 정보는 목표 값을 형성함 - 에 기초하여 파일럿 레이저 빔을 센서 필드로 위치시키는 단계, 센서 필드에 의해 파일럿 레이저 빔의 위치 정보의 여러 개의 실제 값을 검출하는 단계, 이러한 실제 값을 파일럿 레이저 빔의 다양한 위치 또는 자리로부터 위치 정보의 상응하는 목표 값과 비교하는 단계, 및 가공 헤드의 개별 레이저 빔을 위한 각각의 편차를 결정하는 단계, 및 가공 영역에서 다중 레이저 장치의 가공 헤드의 다중 레이저 빔을 서로에 대하여 캘리브레이팅하는 단계.
게다가, 본 발명은 전술한 바와 같은 시스템의 레이저 빔- 작업 레이저 빔은 제어 정보에 의해 작업 영역에 위치된다-을 제어하기 위한 방법을 제공한다.
상기 결정된 편차는 제어 정보를 결정하기 위한 보정 값으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
결정된 보정 값을 작업 범위에 걸쳐 보간하기 위해 작업 레이저 빔의 위치 정보의 실제 값과 목표 값의 비교를 기초로 보정 함수가 생성될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조하여 아래에서 더 자세히 설명된다. 이는 아래에 표시된다: 도 1은 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 본 발명에 따른 장치의 개략적인 분해 사시도이다. 도 2는 장치의 천공된 플레이트 게이지의 캘리브레이션 개구부의 개략적인 측면도이다. 및 도 3은 장치의 천공된 플레이트 게이지의 캘리브레이션 개구부를 위한 튜브 오리피스의 개략적인 사시도이다.
본 발명에 따른 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치 1은 아래에서 더 자세히 설명된다(도 1 내지 도 3). 장치 1은 미리 설정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 배치하도록 설계된다. 작업 영역은 바람직하게는 적층적 제조용 장치(미도시)의 빌딩 플랫폼 2이다.
장치 1은 센서 플레이트 3 및 천공된 플레이트 게이지 4를 포함한다.
더욱이, 장치 1은 레이저 장치를 캘리브레이트하기 위해 작업 레이저 빔의 빔 경로를 따라 파일럿 레이저 빔을 제공하기 위한 파일럿 레이저 장치(미도시)를 포함한다. 바람직하게는, 파일럿 레이저 장치는 적층적 제조용 장치(미도시)의 레이저 장치의 필수적인 부분이거나 이러한 레이저 장치는 파일럿 레이저 빔을 제공하도록 설계된다. 대안으로, 파일럿 레이저 장치는 독립적인 레이저 장치일 수도 있다.
센서 플레이트 3은 대략 직사각형 모양을 갖는다. 센서 플레이트 3의 가장자리의 영역에서, 상응하는 센서 필드 5를 갖는 12개의 센서 장치가 본 설계 예에서는 주위에 배열된다.
센서 플레이트 3은 상응하는 적층적인 제조된 부품과 같은 적층적 제조용 장치의 상응하는 빌딩 플랫폼과 유사한 뒤틀림을 갖는 재료로 만들어진다.
이 설계 예에 따르면, 센서 필드 5는 센서 플레이트의 가장자리 영역에 배열된다. 여기서는 또 다른 적절한 수의 센서 필드 또는 센서 장치가 이용될 수 있다. 예를 들어, 최소 4개 또는 6개 또는 8개 또는 10개 또는 12개 또는 14개 또는 16개 또는 18개 또는 20개 또는 22개 또는 24개 또는 26개 또는 28개 또는 30개의 센서 필드 및 최대 32개 또는 34개 또는 36개 또는 38개 또는 40개 또는 42개 또는 44개 또는 46개 또는 48개 또는 50개 센서 필드 5가 제공될 수 있다. 대안으로, 개별 센서 필드 5는 대략적으로 동일한 거리에 격자 또는 어레이로 서로에 대해 배열될 수 있다.
센서 플레이트 3은 인쇄 회로 기판으로 만들어지며, 센서 장치 또는 센서 필드 5는 CMOS 센서에 의해 형성된다.
더욱이, 센서 플레이트 3은 상응하는 데이터 네트워크에 연결하기 위해 네트워크 연결(미도시)를 갖는다.
센서 플레이트 3은 작업 영역 또는 빌딩 플랫폼 2 상에 중심으로 배열되기 위해 예를 들어 다월 핀에 의해 중심 배치 장치(미도시)를 갖는다. 이는 캘리브레이션 공정 중에 센서 플레이트가 레이저 장치에 고정된다.
천공된 플레이트 게이지 4도 대략 직사각형 모양을 갖는다. 게다가, 캘리브레이션 개구부 6은 천공된 플레이트 게이지 4에 형성되며, 그 수는 센서 플레이트 3의 센서 필드 5의 수에 상응한다. 그러므로 캘리브레이션 개구부 6은 센서 플레이트 3의 센서 필드 5의 위치에 상응하는 천공된 플레이트 게이지 4에 배열된다.
천공된 플레이트 게이지 4는 내재하는 강성이 높은 재질 또는 매우 안정적인 재질로 만들어져 높은 기계적 강도를 갖는 재질로 만들어져, 열 에너지가 공급될 때 천공된 플레이트 게이지 4가 왜곡이 없거나 거의 발생하지 않는다. 이는 캘리브레이션 개구부 6이 항상 빌딩 플랫폼과 관련하여 동일한 장소 또는 동일한 위치에 배열되기 때문에 매우 유리하다.
천공된 플레이트 게이지 4의 상응하는 캘리브레이션 개구부 6은 사용 중에 센서 플레이트 3의 센서 필드 5 상에 그에 맞춰 매핑된다.
모든 센서 필드 5는 천공된 플레이트 게이지 4의 적어도 하나의 캘리브레이션 개구부 6에 각각 할당되어, 캘리브레이션 개구부 6이 각각의 센서 필드 5의 영역에 배열된다.
캘리브레이션 개구부 6의 범위를 정하는 천공된 플레이트 게이지 4의 가장자리 또는 경계는 시차 오차를 피할 수 있는 방식으로 얇은 모서리형이거나 얇다.
추가적으로 및/또는 대안적으로, 캘리브레이션 개구부 6 또는 캘리브레이션 개구부 6을 경계로 하는 천공된 플레이트 게이지 4의 가장자리는 시차 오차를 피하기 위해 센서 필드 5의 방향으로 점점 가늘어질 수 있다(도 2).
캘리브레이션 개구부 6의 영역은 각각의 센서 필드 5에 의해 완전히 덮이기 위해 상응하는 센서 필드 5의 영역보다 작다. 이러한 방식으로, 캘리브레이션 개구부 6은 센서 플레이트 3의 센서 필드 5에 따라 쉽게 위치되거나 정렬될 수 있다.
게다가, 레이저 장치의 방향을 가리키는 튜브 다이어프램 7이 캘리브레이션 개구부 6의 각각에 배열될 수 있다(도 3). 튜브 다이어프램 7에 의해 센서 필드 5의 영역에 균일한 확산광(다크 필드 광)이 생성될 수 있다.
레이저 장치(미도시)를 캘리브레이팅하기 위한 본 발명에 따른 시스템은 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위해 상기 도시된 장치 1과 적층적 제조를 위한 장치를 포함한다. 적층적 제조 장치는 위에 도시된 적층적 제조 공정 중 하나에 상응하는 장치일 수 있다. 이러한 장치는 하나의 레이저 빔을 각각 방출하기 위한 여러 개의 가공 헤드를 포함한다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 작업 레이저 빔을 미리 설정된 작업 범위에 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위해 전술한 장치 1을 사용한다.
절차는 다음 단계를 포함한다:
먼저, 작업 영역, 특히 적층적 제조용 장치의 빌딩 플랫폼 2에서 센서 플레이트 3을 배열한다(S1). 센서 플레이트는 중심 배치 장치를 사용하여 빌딩 플랫폼에 정렬되고 중앙에 배치된다.
그 다음, 천공된 플레이트 게이지 4- 천공된 플레이트 게이지 4는 미리 설정된 배열로 서로에 대해 배열된 여러 개의 캘리브레이션 관통 홀 6을 가짐-는 센서 플레이트 3 상에 배열된다.
이제 센서 필드 5는 노출된다. 센서 필드의 상대적인 위치를 서로에 대해 결정하기 위해 천공된 플레이트 게이지 4의 캘리브레이션 개구부 6을 통해 노출이 발생한다(S3). 완전한 캘리브레이션 개구부 6은 각각의 센서 필드 5에 매핑된다.
그런 다음 파일럿 레이저 빔이 천공된 플레이트 게이지 4의 캘리브레이션 개구부 6을 통해 레이저 장치에 의해 제어 정보를 기초로 센서 필드 상에 위치된다(S4). 이러한 방식으로, 파일럿 레이저 빔은 여러 개의 캘리브레이션 개구부 6을 통해 센서 필드로 향한다. 상응하는 제어 정보는 목표 값을 형성한다.
그런 다음 센서 필드 5는 파일럿 레이저 빔의 위치 정보의 여러 개의 실제 값을 검출하기 위해 사용된다(S5).
마지막으로, 이러한 실제 값은 파일럿 레이저 빔의 다양한 위치 또는 자리에 대한 위치 정보의 상응하는 목표 값과 비교된다(S6).
이들 값에 기초하여, 실제 값과 목표 값의 각각의 편차가 결정될 수 있다(S7).
게다가, 본 발명은 전술한 바와 같은 시스템을 이용하여 레이저 빔- 제어 정보를 갖는 작업 레이저 빔은 작업 영역에 위치됨- 을 제어하기 위한 방법을 제공하다. 제어 정보를 결정하기 위해, 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 방법에 의해 결정된 편차가 보정 값으로 사용된다.
작업 레이저 빔의 위치 정보의 실제 값과 목표 값의 비교에 기초하여 보정 함수는 생성된다. 보정 함수는 작업 범위에 걸쳐 결정된 값을 보간하기 위해 사용될 수 있다.
적층적 제조용 장치 대신에, 예를 들어, 본 발명에 따른 장치는 레이저 절단 장치 등을 위한 레이저 빔을 캘리브레이팅하기 위해 제공될 수 있다.
레이저 절단 장치 또는 레이저 빔 절단 기계의 중요한 요소는 레이저 빔 소스, 레이저 빔 가이드 및 절단 노즐을 포함하는 가공 헤드(포커싱 광학) 이다. 레이저 빔 소스에서 나오는 빔은 광섬유 케이블을 통해 근적외선(Nd:YAG 레이저, 섬유 레이저, 디스크 레이저)으로 가이드될 수 있으며, CO2 레이저의 경우 편향 거울을 통해 가공 지점의 포커싱 광학으로 가이드될 수 있다. 포커싱 광학은 레이저 빔을 초점으로 묶어서 절단에 요구되는 강도를 생성한다.
CO2 레이저를 갖는 시스템은 일반적으로 고정 레이저 빔 소스 및 소위 플라잉 광학으로 구성된다. 거울 망원경은 전체의 가공 영역에 걸쳐 포커싱 렌즈의 일정한 원시 빔 직경을 보장한다. 이는 레이저로부터 나오는 빔이 고정된 발산이 갖기 때문에 필요하다. 다양한 가공 위치에 대한 다양한 빔 길이는 반사경 망원경에 의한 보상 없이 렌즈 상의 원시 빔 직경을 변경한다. 이로 인해 개구부 수와 강도가 다를 수 있다.
필요에 따라, 광학 공진기(레이저 빔 소스)와 포커싱 광학 사이의 빔 유도는 수냉식 거울에 의해 구현된다. 거울은 금이나 몰리브덴으로 코팅되고 단결정 실리콘이나 순수 구리로 만들어진다. 반면, 약 1 μm의 파장 범위의 레이저 방사선(Nd:YAG 레이저, 파이버 레이저, 디스크 레이저)은 광섬유 케이블을 사용하여 장거리에 걸쳐 가이드될 수 있다.
방향에 독립적인 절단 품질을 위해, 선형의 편광 레이저 빔을 위해 공진기와 망원경 사이에 위상 회전 거울이 배열된다.
제트는 소위 절단 노즐을 통해 집중되며, 이는 일반적으로 구리로 만들어지며 블로잉 또는 프로세스 가스를 공장 영역으로 향하게 한다.
1: 장치
2: 빌딩 플랫폼
3: 센서 플레이트
4: 천공된 플레이트 게이지
5: 센서 필드
6: 캘리브레이션 개구부

Claims (16)

  1. 미리 설정된 작업 범위에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치에 있어서,
    작업 영역에서 배치를 위한 여러 개의 센서 필드를 갖는 센서 플레이트,
    복수의 캘리브레이션 개구부 - 상기 복수의 캘리브레이션 개구부은 상기 센서 필드 중 하나의 영역에 각각 배치됨, 상기 캘리브레이션 개구부의 표면은 상기 센서 플레이트의 상응하는 센서 필드의 각각의 표면보다 작음- 를 갖는 천공된 플레이트 게이지,
    상기 천공된 플레이트 게이지의 상기 캘리브레이션 개구부를 통해 상기 센서 필드를 노출시킨 이후 상기 센서 필드의 상대적인 위치를 서로에 대하여 결정하기 위한 제어 장치, 및
    상기 센서 필드에 의해 파일럿 레이저 빔을 스캐닝하는 것에 의하여 상기 레이저 장치를 캘리브레이트하기 위해 상기 작업 레이저 빔의 경로를 따라 상기 파일럿 레이저 빔을 제공하기 위한 파일럿 레이저 장치를 포함하는,
    레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 개구부가 각각의 센서 필드의 영역에 배치되도록, 모든 센서 필드가 상기 천공된 플레이트 게이지에 의해 덮이는,
    미리 결정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 필드는 상기 센서 플레이트의 가장자리 영역에 배치되는,
    미리 결정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 장치는 상기 작업 레이저 빔을 제공하도록 설계된,
    미리 결정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파일럿 레이저 장치는 상기 레이저 장치의 일부이거나 독립된 파일럿 레이저 장치로써 설계되는,
    미리 결정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 플레이트는 인쇄 회로 기판 및 CMOS 센서들 및 CCD 센서들 중 적어도 하나를 포함하는,
    미리 결정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 센서 플레이트는 전자 네트워크 연결을 포함하는,
    미리 결정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 개구부를 경계로 하는 상기 천공된 플레이트 게이지의 가장자리들은, 적어도 상기 캘리브레이션 개구부의 영역에서 상기 천공된 플레이트가 얇아서 시차 오차를 피할 수 있도록, 얇은 모서리형 및 원추형 중 적어도 하나인,
    미리 결정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 개구부는 50mm 내지 500mm 사이의 간격을 갖는 격자 형태로 배치되는,
    미리 결정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 플레이트 및 상기 천공된 플레이트 게이지 중 적어도 하나는 작업 영역 내에 중심 배치를 위한 중심 배치 장치를 갖는,
    미리 결정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 필드의 상기 영역에서 균일한 확산광을 생성하기 위해 각각의 상기 캘리브레이션 개구부 상에 상기 레이저 장치의 방향을 향하는 튜브 다이어프램이 배치되는,
    미리 결정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 설계된 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치.
  12. 제 1 항에 따른 상기 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 장치 및 첨가제 제조를 위한 장치를 포함하는상기 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 첨가제 제조를 위한 장치(1)는 각각의 레이저 빔을 방출하기 위한 복수의 가공 헤드를 포함하는,
    레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 시스템.
  13. 제 1 항에 따른 장치를 가지고, 미리 설정된 작업 영역에서 작업 레이저 빔을 자유롭게 위치시키도록 적합시켜진 상기 레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 방법에 있어서,
    센서 플레이트를 - 상기 센서 플레이트는 복수의 센서 필드를 가짐 - 상기 작업 영역 상에 배치하는 단계;
    상기 천공된 플레이트 게이지를 - 상기 천공된 플레이트 게이지는 상기 센서 필드의 영역에서 서로에 대해 그리고 각각의 경우에 있어서 미리 설정된 배열로 배열된 상기 복수의 캘리브레이션 개구부를 가짐 - 상기 센서 플레이트 상에 배치하는 단계;
    상기 센서 필드의 상기 상대적인 위치를 서로에 대하여 결정하기 위해 상기 천공된 플레이트 게이지의 상기 캘리브레이션 개구부를 통해 상기 센서 플레이트의 상기 센서 필드를 노출하는 단계;
    상기 파일럿 레이저 빔이 복수의 센서 필드로 향하도록, 상기 레이저 장치에 의하여 제어 정보를 기초로 상기 파일럿 레이저 빔을 상기 센서 필드로 위치시키는 - 상기 파일럿 레이저 빔을 위치시키기 위한 상기 제어 정보는 목표 값을 형성함 - 단계;
    상기 센서 필드에 의하여 상기 파일럿 레이저 빔의 위치 정보의 여러 실제 값들을 검출하는 단계; 및
    이러한 실제 값들을 상기 파일럿 레이저 빔의 다양한 위치들에 대한 위치 정보의 상응하는 목표 값과 비교하고 각각의 편차를 결정하는 단계;를 포함하는,
    레이저 장치를 캘리브레이팅하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 결정된 편차는 작업 레이저 빔을 위치시키기 위한 상기 제어 정보를 결정하기 위한 보정 값으로 사용되는,
    방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    보정 함수는 작업 범위에 걸쳐 상기 결정된 값을 보간하기 위해 작업 레이저 빔의 위치 정보의 실제 값과 목표 값의 비교를 기반으로 생성되는,
    방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 방법은 다중 레이저 장치의 가공 헤드로부터 복수의 레이저 빔을 위해 설계되고,
    상기 가공 헤드의 상기 복수의 레이저 빔 중 개별 레이저 빔에 대한 상기 각각의 편차를 결정하는 단계, 및
    가공 영역에서 상기 다중 레이저 장치의 상기 가공 헤드의 상기 복수의 레이저 빔을 서로에 대해 캘리브레이팅하는 단계의 추가 단계가 실행되는,
    방법.
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