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用粒子射线或波射线描绘预先规定的理论轨迹的方法

基本信息

  • 申请号 CN00810034.9 
  • 公开号 CN1142842C 
  • 申请日 2000/07/05 
  • 公开日 2004/03/24 
  • 申请人 西门子公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 M·赫尔曼 H·德斯托伊尔  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 德国慕尼黑 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司 
  • 当前专利状态 发明专利权部分无效宣告的公告 
  • 代理人 郑立柱 
  • 有效性 有效专利 
  • 法律状态
  •  

权利要求书


1.用粒子射线或波射线按照有方向变化的预先规定的理论轨迹 (1)描绘轨迹的方法,其特征在于, 在其中移动的射线矫正仪影响射线的方向,通过这个将射线在平 面上投影了一个用速度vB描绘的实际轨迹(3,4), 在其中考虑到由于射线矫正仪机械惯性决定的滞后误差时间ts, 理论轨迹(1)被控制仪转换为被修正的理论轨迹(2),被修正的理 论轨迹(2)在从第一个方向到第二个方向的方向变化的区域描绘了一 个弯路,该弯路是通过将任意的段附加在和/或删除于理论轨迹(2) 上产生的,和其中将被修正的理论轨迹(2)通过控制仪转换成射线矫 正仪的控制指令。

2.按照权利要求1的方法,其特征在于, 段是直线段。

3.按照权利要求1或2的方法,其特征在于, -将实际轨迹(3,4)用恒定的轨迹速度vB描绘, -在直线的理论轨迹(1)的情况下,实际轨迹(3,4)用恒定 延迟进行描绘,该恒定延迟产生于射线矫正仪的机械惯性的滞后误差 时间ts, -被修正的理论轨迹(2)是由理论轨迹产生的,   -在方向变化的地方将长度为L的第一个直线段附加在之前的 轨迹上,其中该第一个直线段指向第一个方向并且长度L由公式L=vB×ts确定,和     -将指向相反方向的、长度为L的第二个直线段,在远离方 向变化地方的第一个直线段的端部,附加在之前的轨迹上,其中为此 预先规定了最大的轨迹速度vmax,其中vmax>vB

4.按照权利要求1至2之一的方法,其特征在于, 将具有连续方向变化的理论轨迹(6)通过具有先后的、离散的方 向变化的一个理论轨迹(1)近似。

5.按照权利要求1至2之一的方法,其特征在于, 使用脉冲射线。

6.按照权利要求1至2之一的方法,其特征在于, 使用激光射线作为射线,并且使用具有检流计马达的反射镜作为 移动的射线矫正仪。

7.将按照权利要求1至2之一的方法使用在加工或改变一个表面 或者用于材料的涂覆或者材料的去除。

8.将按照权利要求1至2之一的方法使用在标牌或号码盘的打标 记上。

9.按照权利要求1至2之一的方法,其特征在于 使用离子射线作为射线,并且使用电磁的棱镜作为射线矫正仪。
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说明书

技术领域 本发明涉及到用粒子射线或波射线描绘预先规定的理论轨迹的方 法,其方向通过移动的射线矫正仪是可以改变的。
此外本发明涉及到 这种方法的应用。
背景技术 从US 5,593,606中已知一种方法,在其中将脉冲激光射线用马 达控制的反射镜偏转。
将预先规定的名义理论轨迹的数据被控制仪转 换成马达的控制指令。
移动的射线矫正仪影响射线方向,因此将射线 投影在一个平面上描绘了具有速度vB的实际轨迹。
这种已知方法的缺点是,当直线理论轨迹时由于射线矫正仪的机 械惯性将实际轨迹用恒定延迟为滞后误差时间ts进行描绘。
这个滞后 误差导致,属于弯曲理论轨迹的实际轨迹与理论轨迹有偏差。
此时偏 差与轨迹速度vB有关。
附图1a至1d表示了偏差的各种例子。
理论轨 迹1和实际轨迹3各自代表了比较低的轨迹速度。
此外在附图1b和1c 上实际轨迹4各自代表了比较高的轨迹速度。
轨迹速度愈高,实际轨迹与理论轨迹的偏差愈大,用轨迹速度描 绘理论轨迹。
实际轨迹与理论轨迹的偏差导致了,在恒定的激光脉冲 频率时在缩短的轨迹路段上激光脉冲数增加。
这表示在附图2a和2b 上。
在附图2a上表示了沿着理论轨迹1上的一系列激光点7。
其中箭 头标明了激光射线的运动方向。
在附图2b上表示了沿着实际轨迹的一 系列激光点7。
箭头标明了激光射线的运动方向。
如果将激光射线用于 表面的结构化,则这种脉冲密度的增加导致单位面积能量数量的提高 带来所有可能的不希望的后果。
发明内容 因此本发明的目的是提供用粒子射线或者波射线描绘预先规定的 理论轨迹的一种方法。
在其中实际达到的实际轨迹与理论轨迹的偏差 最小。
按照本发明这个目的是通过如下的技术方案实现的,即: 用粒子射线或波射线按照有方向变化的预先规定的理论轨迹描绘 轨迹的方法,在其中移动的射线矫正仪影响射线的方向,通过这个将 射线在平面上投影了一个用速度vB描绘的实际轨迹, 在其中考虑到由于射线矫正仪机械惯性决定的滞后误差时间ts, 理论轨迹被控制仪转换为被修正的理论轨迹,被修正的理论轨迹在从 第一个方向到第二个方向的方向变化的区域描绘了一个弯路,该弯路 是通过将任意的段附加在和/或删除于理论轨迹上产生的,和其中将被 修正的理论轨迹通过控制仪转换成射线矫正仪的控制指令。
本发明规定了用粒子射线或波射线描绘预先规定的理论轨迹的方 法,在其中移动的射线矫正仪影响射线方向。
将射线由射线矫正仪对 准一个平面,在其上用速度vB的射线描绘实际轨迹。
控制仪将理论轨 迹转换为被修正的理论轨迹,这个在理论轨迹第一个方向到理论轨迹 的第二个方向的离散变化的周围描绘一个弯路。
这个弯路是由于插入 或者删除在理论轨迹上的任意段产生的。
将被修正的名义理论轨迹的 数据通过控制仪转换成射线矫正仪的控制指令。
因为在描绘之前已经完全知道准备描绘的理论轨迹,通过按照本 发明的理论轨迹修正可以达到使实际轨迹与理论轨迹的偏差变成最 小。
在偏差方面特别关键的是理论轨迹的方向变化,在那里理论轨迹 有拐角。
在拐角周围可以将实际轨迹移近理论轨迹,如果将拐角外边 经过的弯路插入理论轨迹中,这进一步补偿了在附图1上表示的实际 轨迹不希望的圆角。
特别有益的是人们使用直线段的修正段,于是直线的理论轨迹本 身在实际轨迹中没有产生偏差。
在描绘预先规定的理论轨迹的方法中,在其中预先规定了具有恒 定轨迹速度vB的实际轨迹,由于射线矫正仪的机械惯性使直线的理论 轨迹被激光射线比实际轨迹用恒定延迟为滞后误差时间ts进行描绘。
在这里下面按照本发明用于描绘预先规定理论轨迹的方法是特别有益 的,将滞后误差时间ts利用作为基础。
被修正的理论轨迹此时是由理 论轨迹产生的,如果在第一个到第二个方向的方向变化的地方,将指 向第一个方向的长度为L的第一个直线段附上。
对于直线段的长度适 合于:L=vB×ts。
此外在第一个直线段的、远离方向变化地方的端部附 上长度L的第二个直线段,此时与第一个方向相反对于第二个直线段 预先规定了最大可能的轨迹速度vmax>vB
然后将理论轨迹移出到方向 变化地方以外一段。
然后快速返回到方向变化的地方。
将按照本发明的方法也可以特别有益地使用在弯曲的理论轨迹 上,如果将连续方向变化的理论轨迹通过前后连续的,离散的方向变 化的理论轨迹近似,于是将其按照本发明的方法进行修正。
特别有益的是使用脉冲射线的方法。
例如借助于激光射线在表面 结构化时存在的问题是,由于轨迹不准确度在缩短的实际轨迹段上放 上了提高的激光脉冲密度。
通过轨迹修正可以避免激光脉冲密度的增 加。
此外按照本发明的方法特别有益的应用是,如果作为射线使用激 光射线和作为移动的射线矫正仪使用具有检流计马达的反射镜。
正巧 在具有检流计马达的反射镜上目前出现射线矫正仪的机械惯性问题。
将按照本发明的方法可以特别有益地使用在加工或者改变一个表 面,例如标牌或号码盘的打标记上,数字盘的打标记,或者材料的涂 覆或材料的去除,例如在激光结构化时或借助于离子射线半导体表面 的添加。
如果人们使用离子射线作为射线,则特别有益的是作为射线矫正 仪使用电磁的棱镜。
附图描述 下面借助于实施例和与之有关的附图详细叙述本发明。
附图1a至1d表示了偏差的各种例子。
附图2a表示了沿着理论轨迹1上的一系列激光点7。
附图2b表示了沿着实际轨迹的一系列激光点7。
附图3a至3c表示了预先规定的理论轨迹,按照本发明修正的理 论轨迹和从中得出的实际轨迹。
附图4表示了具有连续方向变化的理论轨迹,这被具有离散方向 变化的理论轨迹近似。
具体实施方式 附图3a表示了预先规定的理论轨迹1,在其上从第一个到第二个 方向发生方向变化。
将理论轨迹1用轨迹速度vB各自在箭头方向进行 描绘。
附图3b表示了属于附图3a的被修正的理论轨迹2。
在理论轨迹的 折点在第一个方向上附加长度为L的第一个直线段。
将这个直线段用 轨迹速度vB描绘。
在第一个直线段上附加同样长度的第二个直线段, 该直线段是在相反方向上。
将此第二个直线段用最大的轨迹速度vmax描绘,从而它事实上代表了到方向变化的地方的返回指令。
在第二个 方向的折点后面对应于理论轨迹跟随着被修正的理论轨迹,这个用轨 迹速度vB描绘。
附图3c表示了属于附图3b达到的实际轨迹5。
将两个直线段用轨 迹速度vB在通过箭头规定的方向进行描绘。
如果忽略在方向变化的地 方第二个方向段的小的空缺和小的弯曲,被修正的实际轨迹5相当于 预先规定的理论轨迹。
附图4表示了弯曲的理论轨迹6。
将这个被先后连续的,离散的方 向变化的理论轨迹1近似。
方向变化的地方是用箭头标明的。
现在将 具有离散的方向变化的这个理论轨迹1可以重新对应于按照本发明的 方法进行修正。
本发明不仅限于示范性地表示的实施形式,而且在其通用的形式 上是通过本发明的技术方案定义的。
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