用于校准加工机的方法和加工机与流程

本发明涉及一种用于校准加工机的方法，所述加工机用于通过照射粉末层来制造三维构件，其中，加工机具有扫描装置，用于在加工区域中定位激光束，用于施加粉末层的、高度可调节的构造平台定位在所述加工区域中。本发明还涉及相关的用于制造三维构件的加工机。

背景技术：

在前面所说明的用于制造三维构件的加工机中，将激光束聚焦到由例如呈金属粉末形式的粉末材料组成的层上，该层通常布置在加工机的加工平面中。通过激光束将粉末材料局部熔化或烧结，以便产生三维构件的一层(“激光金属熔融”，lasermetalfusion，lmf或“选择性激光烧结”，selectivelasersintering，sls)。用于使激光束定向或者说定位的扫描装置通常具有至少一个、一般是两个可偏移的、可旋转的扫描仪镜，这些扫描仪镜的最大偏移或者说角位置限界扫描装置的加工区域。

在将加工射束定向到加工区域中的不同位置上时，扫描仪镜被枢转，以便改变激光束在加工区域中的x-位置和/或y-位置。尤其在三维构件(该三维构件不是仅由粉末材料构成，而是在该三维构件中仅构件的上部分通过照射粉末层制造，该上部分构造在预制造的下部分(预制件)上)的增材制造中存在以下问题：预制件的连接区域、尤其是预制件的轮廓必须在所有空间方向上被激光束精确地照射。如果不是这种情况，则成品构件在连接区域处具有移位部和/或不足的连接。

因此，在预制件上进行构造时必须保证，轮廓照射借助为此目的而使用的照射激光器精确地遵循预制件的轮廓。对精度的一般要求在这种情况下是约+/-50μm。为了实现尽可能精确的连接，通常还要求预制件的连接区相对于加工平面仅倾斜约+/-20μm。

在ep0734842a1中说明了一种用于通过依次相继地加固粉末状的、借助电磁辐射(能量束)或粒子辐射可加固的构造材料的层来制造三维物体。在用于施加材料的高度可调节的载体的上侧上，可拆卸地固定有基座(预制件)，该基座由一种材料构成，在该材料上在加固时附着有构造材料。

在ep1048441a1中说明了一种用于校准这样的设备的方法，其中，使用带有参考标记的校准板，该校准板在该设备的与机器相关的坐标系中布置在已知位置处。能量束在与机器相关的坐标系中在预给定的额定位置处偏转。在使用参考标记的情况下感测能量束冲击点的实际位置与额定位置的偏差。根据所述偏差调整用于使指向的能量束偏转的控制装置并因此调整对设备的校准。

技术实现要素：

本发明所基于的任务是，提供一种用于校准加工机的方法和一种加工机，所述加工机能够将逐层构造的三维构件精确地连接在预制件上。

该任务根据本发明通过开头所提及类型的方法来解决，该方法的特点在于，具有以下步骤：借助激光束经过至少两个、优选至少三个尤其呈逆反射器形式的标记，所述标记安装在构造平台和/或安装在固定在构造平台上的预制件上；探测激光辐射，该激光辐射在经过至少两个标记时被反射回扫描装置中；借助探测到的激光辐射求取标记的实际位置；求取标记的实际位置与标记的(预给定的)额定位置的偏差；以及根据所求出的偏差通过校正激光束在加工区域中的定位和/或构造平台在加工机中的位置来校准加工机。为了校正激光束的定位，例如可以计算校正数据，以便校正对扫描装置预给定的、用于产生三维构件的路径数据或者额定位置。为了校正构造平台在加工机中的位置，例如可以在加工机中设置调节螺钉，可以手动或自动地，例如借助促动器对所述调节螺钉产生作用，以便校正构造平台(可能带有安装在该构造平台上的预制件)的位置。

根据本发明提出，确定构造平台或固定在构造平台上的预制件相对于扫描装置或加工机的坐标系的实际位置或者实际定向并且在必要情况下校正激光束在加工区域中的定位，即调整构造平台或预制件的实际位置/定向。替代地或附加地，也可以校正构造平台在加工机中的位置、尤其是该构造平台相对于(水平)加工平面的定向。以这种方式确保，待构造在预制件上的构件的连接精确地遵循预制件的预给定轮廓。当然，如果在加工机中没有预制件，即如果三维构件完全通过由粉末层逐层地构造来产生，则这样的校正也可以是有意义的。

在一个变型方案中，根据所求出的偏差来校正构造平台和/或预制件在加工平面内的横向移位和/或旋转。为此目的，确定(至少)两个标记的实际位置，更确切地说是扫描装置的扫描仪镜的(二维)位置坐标或与该位置坐标等效的角位置，这两个标记(位置固定地)安装在构造平台上或预制件上。在经过至少两个标记时，能够通过反推计算激光束在扫描装置的坐标系中的横向路径来确定标记的实际位置(x-坐标和y坐标或扫描仪镜的相应的角位置)。

根据两个标记的实际位置与额定位置的比较不但可以确定构造平台/预制件相对于额定位置的横向移位而且可以确定构造平台/预制件相对于额定定向在加工机的加工平面内的旋转。该旋转例如可以根据两个标记的额定位置之间的距离向量的额定定向与两个标记的实际位置之间的距离向量的实际定向的偏差来确定。除构造平台/预制件的旋转外，也可以根据各标记的相应实际位置和相应额定位置之间的差求取构造平台的横向移位并且在必要时在将激光束定位在加工区域中时进行校正。如果在加工机中设置合适的调节装置，则必要时可以校正构造平台的横向位置或该构造平台在加工平面内的旋转。在此，在理想情况下，构造平台可以运动到其在加工机中的额定位置处，使得必要时可以省去在将激光束定位在加工区域中时进行的校正。

为了避免在求取偏差时由于构造平台/预制件相对于加工平面(或平行于该加工平面的平面)的倾斜而出现错误结果，这些错误结果导致这些标记的被探测到的实际位置之间的长度变化，这需要在校准之前将构造平台/预制件调平，即使构造平台/预制件处于与加工平面平行地定向的位置中，或在校准时考虑倾斜。

在一个变型方案中，构造平台和/或预制件相对于加工机的加工平面的倾斜通过距离测量来求取，并且对所求出的构造平台和/或预制件相对于加工平面的倾斜进行校正。对于三角测量法例如可以使用三角测量激光器，除用于照射粉末层的工作激光器外，该三角测量激光器必要时布置在照射装置中。三角测量激光器的三角测量激光束例如可以与加工激光束同轴地耦合到扫描装置的光路中。替代地，对于三角测量法或对于三角测量激光器可以在加工机中设置另一扫描装置。然而，使用附加的三角测量激光器不是强制要求的，而是对于三角测量法也可以使用在加工机中反正已经存在的先导激光器或用于照射粉末层的工作激光器。对于三角测量法或距离测量可以使用基于摄像机的结构分析评估。然而，三角测量法通常仅当固定在构造平台上的预制件在竖直方向(z方向)上不具有过大的延伸量时才起作用，因为在这种情况下，用于三角测量法的三角测量激光束可能被遮挡。

在一个替代的变型中，求取通常布置在三角形中的至少三个标记中的各两个标记之间的相应额定间距和相应实际间距之间的偏差，并且根据所求出的偏差校正构造平台和/或预制件相对于加工平面的倾斜。在该变型方案中，根据(至少)三个标记的实际位置或者实际间距求取关于构造平台/预制件的倾斜或z-位置的信息。在此，额定间距是相应两个标记的(二维)额定位置之间的差值向量。相应地，实际间距是所述标记中的相应两个标记的(二维)实际位置之间的差值向量。

通过使用至少三个标记，调平、即(手动或自动地)校正构造平台在加工机中的倾斜或在将激光束定位在加工区域中时考虑构造平台/预制件的倾斜对于预制件在竖直方向上具有明显的延伸量的情况也是可行的，该明显的延伸量导致前面所说明的对三角测量激光束的遮挡，使得通过三角测量法不能进行调平。

在经过例如三个标记时产生虚拟三角形，该虚拟三角形的三个顶点由标记构成。由用于产生三维构件的路径数据不但已知三个标记的额定位置而且已知这些标记中的各两个标记之间的额定间距、即三角形的三条边的额定长度。如果由运行决定地出现构造平台/预制件的斜置，则该斜置在借助激光束经过标记时被感测到，因为从扫描装置的观察角度看，三角形的边长改变：

在三角形的顶点之一从水平平面(加工平面)向上倾斜时，激光束为了感测带有标记的顶点而必须定向的扫描角度增大。相应地，在构成顶点的标记从水平平面向下倾斜的斜置时，用于感测该标记的扫描角度减小。因此，根据扫描角度和因此各标记的实际位置的改变或者说实际间距的增大或减小并且根据对各两个标记之间的额定间距的认知能够毫无疑问地识别：各标记在z方向上是位于水平平面或z方向上的额定位置上方(实际间距相对于额定间距增大)还是下方(实际间距相对于额定间距减小)。根据所求出的偏差可以相应地校正激光束在加工区域中的定位。

标记的额定位置与用于制造三维构件的路径数据一起被传递给加工机的扫描装置或用于制造三维构件的控制装置。所述标记的额定位置是在构造平台/预制件在所希望的额定位置/定向的情况下由这些标记所占据的位置。因此，对于预给定额定位置需要知道这些标记相对于构造平台/预制件的位置。如果将这些标记以高精度安装在构造平台的上侧或预制件的上侧，则额定位置基本上可以假定是已知的。

优选地，在事先步骤中测量构造平台和/或预制件，用于确定标记相对于构造平台和/或预制件的额定位置。例如可以借助坐标测量机进行测量。根据标记相对于构造平台/预制件的位置，可以在使用构造平台/预制件相对于加工机坐标系的已知的额定位置或者说额定方位的情况下确定标记的额定位置，所述标记的额定位置用于下面所说明的偏差求取。

通常，两个或更多标记相对彼此间隔开地安装在构造平台或预制件的上侧上。所述标记通常相邻于构造平台或预制件的侧向边缘或外径安装，以免妨碍三维构件的制造。此外，对于校准精度通常有利的是，这些标记彼此间具有尽可能大的间距。

标记例如可以通过发生反射、散射或吸收的表面区域构成，这些表面区域施加在具有相应其他特性的基底上，使得标记在被激光束经过时可以借助被反射回或散射回扫描装置中的激光辐射来探测。在本申请的范畴内，被反射回扫描装置中的激光辐射也可以理解为这样的激光辐射：该激光辐射在这种发生散射的标记上不以镜面反射方式被散射回扫描装置中。

标记例如可以具有呈圆、点或十字形式的几何形状。例如，呈环形结构形式的标记可以由陶瓷基底上的薄金层构成，该陶瓷基底被施加在构造平台或预制件上。标记也可以是发生反射的表面区域，在该发生反射的表面区域上邻接有不发生逆反射、尤其是吸收和/或散射的、由基底材料构成的表面区域。

在另一变型方案中，激光束在呈三维物体、尤其是球体形式的逆反射器上被反射回扫描装置中，其中，逆反射器的实际位置优选根据探测到的反射回的激光辐射的强度分布来求取。

在该变型方案中，对于校准或检测加工机使用呈反射的三维物体形式的逆反射器，该逆反射器将照射到逆反射器上的激光束的显著部分基本上与相对于射束源的入射角-在当前情况下相对于扫描装置的入射角-无关地被反射回。三维物体可以理解为在所有三个空间维度上具有至少20μm、优选至少50μm、特别优选至少100μm、尤其至少1mm的延伸量。逆反射器在大的入射角范围内具有沿激光束的入射方向例如大于5％的反射率。因此，逆反射器沿入射方向的反射率明显大于在入射辐射(仅)以镜面反射方式反射的传统反射物体或材料中的反射率，使得被散射的激光辐射的仅非常小的部分沿激光束入射方向被反射回。从逆反射器反射回扫描装置的激光辐射的提高的强度提高了该激光辐射的可探测性并且因此提高了在加工区域中求取逆反射器的实际位置时的精度。

在该变型方案中，逆反射器例如可以是(小)球体，该球体可以由透射激光束的材料，例如由玻璃、尤其是石英玻璃、蓝宝石、钻石等构成并且该球体通常具有在几微米至几毫米的数量级下的直径、通常小于10mm的直径。这样的三维逆反射器能够非常精确地确定逆反射器在加工区域中的实际位置，该实际位置通过透明球体中心的位置，更准确地说通过xy坐标预给定。

透明球体起逆反射器作用，因为该透明球体将从远距离光源入射的光的大部分聚焦到球体的后表面区域中的或可能在球体的前表面上的光斑上，其中，由于球体和周围环境、通常是空气之间的折射率不同，球体的后表面或可能球体的前表面起逆反射器作用。当然，必要时以其它形式构造，例如构造为棱镜等形式的三维物体也可以用作逆反射器。当然，当球体的前表面起(逆)反射器作用时，则在前面和后面的实施方式中的球体不必强制地构造为对于激光束是透明的。

为了求取逆反射器的实际位置，例如可以如下面所说明的那样进行：呈三维物体形式的逆反射器借助激光束被(多次)经过，其中，扫描装置扫描具有预给定空间延伸尺度的区域，并且其中，分别探测反射回的激光辐射。如果激光束在加工区域中的位置恰好相应于逆反射器的实际位置，则激光束在逆反射器上发生最大反射，即探测到被反射的激光辐射的最大强度。在激光束的实际位置与逆反射器的实际位置之间有偏差的情况下，探测到被反射的激光辐射的较低强度。由探测到的激光辐射的二维强度分布(位图)借助图像分析评估算法确定强度重心作为逆反射器的实际位置。

在一个扩展方案中，球体被接收在托座中，该托座在校准之前固定，优选拧紧在构造平台或预制件上。为了尽可能精确地校准加工机，需要尽可能精确地限定球体在构造板/预制件上的横向位置，并且尤其使球体或者托座与构造平台/预制件之间的间隙最小化。为此目的，托座可以具有螺纹以及精确配合凸缘，该精确配合凸缘能够将球体以铣削机的精度进行横向定位，该铣削机用于在构造平台/预制件中铣削出带有配对螺纹的孔(配合螺旋或者说配合部)。

托座优选附加地具有从精确配合凸缘的轴向止挡到球体中心的精确限定的高度。球体可以通过热感应的应力被镶嵌在呈(参考)螺钉形式的托座中，例如其方式是：在装配球体时将托座加热到约80℃。为了在加工机运行期间不失去托座的应力，对于托座可以选择这样的材料，该材料具有与球体材料尽可能相同的线性热膨胀系数。如果球体材料例如是蓝宝石(al2o3)，则可以选择例如科瓦尔材料(kovar)作为托座材料，因为这两种材料具有近似相同的线性热膨胀系数。

在另一变型方案中，所述标记为了通过高度可调节的构造平台的运动执行校准而布置在加工机的加工平面内或加工平面附近。在加工平面的高度上通常在加工室中形成工作面。标记布置在加工平面附近可以理解为在竖直方向上与加工平面(向下)偏离约一毫米。标记不应向上突出超过加工平面，以便防止与用于将粉末运输到构造平台上的滑动臂或类似机构发生碰撞。在前面所说明的呈球体形式的逆反射器的情况下，球体的外周面例如可以自由地伸出超过托座并且这样地安装在构造平台/预制件中的接收部、通常是配合螺旋中，使得当构造平台/预制件以其上侧位于构造平台的高度上时，所述外周面位于加工平面下方几1/10mm。

除精确地测量标记在加工区域中的实际位置外，通常也必要或有利的是，能够尽可能精确地确定标记在高度方向上，即垂直于加工平面的绝对位置。由于标记固定在构造平台或预制件上，则标记相对于构造平台的高度位置-假定构造平台平面地定向-基本上是已知的。因此，可以通过确定标记与参考高度之间在高度方向上的间距来确定构造平台的绝对高度位置。该绝对高度位置可以涉及加工机中的参考高度，该参考高度例如可以是加工平面的高度位置、高度可调节的构造平台的另一参考高度、照射装置或扫描装置的高度位置，例如扫描装置的旋转点的高度位置(参见下文)。如果已知构造平台的绝对高度位置，则尤其可以精确地限定构造平台相对于加工平面高度位置的零位，该零位否则通常带有大的不精确性。

在该方法的一个变型方案中，通过三角测量法确定所述标记中的至少一个标记与用于将激光束定向到至少一个标记上的扫描装置、优选扫描装置的旋转点之间在高度方向上的间距。为了确定在高度方向上的间距，通常认为，构造平台已调平，即该构造平台相对于加工平面平行地定向。如在三角测量法中常见的那样，通过以下方式确定旋转点与两个标记之间在高度方向上的间距：激光束从旋转点出发相对于高度方向(z轴)以相应的(观察)角度定向到第一标记或第二标记上，并且根据这两个(观察)角度和根据两个标记之间的(已知)间距来确定在高度方向上的间距。激光束的定向或旋转能够通过加工机的扫描装置实现。在使用两个扫描仪镜时，激光束或扫描装置的旋转点位于扫描仪镜的两个旋转轴线之间。

对于标记如上面所说明的那样是被接收在托座中的球体的情况，该球体在校准之前保持或固定在构造平台或预制件上，标记之间的间距具有较大的公差，即该间距带有大的测量不精确性。然而，执行用于校准的方法的加工机通常具有能够以高精度运动的一个或多个定位系统或者说促动器。例如，所述定位系统或者说促动器可以是用于将高度可调节的构造平台在高度方向上精确移动的驱动器或者是呈另一扫描装置形式的、用于高精度定位另一激光束的促动器。

为了不使用两个标记之间的带有测量不精确性的间距用于确定在高度方向上相对于扫描装置的间距，在三角测量法中优选不考虑所述带有测量不精确性的间距，即将该间距从各公式清除。标记之间的间距由促动器系统的另一测量值取代，该测量值用于三角测量法并且更精确地已知或可以更精确地测量。以这种方式，测量不精确性被转移到促动器系统上，这些促动器系统由于它们的高精度有助于在确定高度方向上的间距时的更低的测量不精确性。理想地，在这种情况下，对于三角测量法测量同一标记至少两次，即该标记在关于高度方向(z轴)的两个或更多不同的(观察)角度下被观察或者被激光束经过。

在一个扩展方案中，为了确定间距，将高度可调节的构造平台在高度方向上移动，并且通过三角测量法根据构造平台在高度方向上在第一高度位置和第二高度位置之间的移动路程和优选根据将激光束在相应高度位置处定向到至少一个标记上的角度确定所述间距。在这种情况下，在从同一观察点、例如从同一旋转点出发在构造平台的两个不同高度位置处观察同一标记时求取(观察)角度并且将构造平台在高度方向上的移动路程用作用于三角测量法的第三测量值。当然，以这种方式可以不仅可以为一个标记，而且也可以为所述标记中的两个或更多标记确定在高度方向上相对于扫描装置的间距。如果构造平台或预制件正确地被调平，则在此应分别在高度方向上得到相同的间距，只要标记相对于构造平台或预制件的高度位置没有区别。为了确定所有标记或带有标记的平面(或构造平台和/或预制件)与扫描装置的间距，可以对针对各个标记所确定的间距求平均(必要时加权平均)。

在另一扩展方案中，为了确定间距，将另一扫描装置的另一激光束定向到至少一个标记上，并且通过三角测量法根据扫描装置与另一扫描装置的距离，优选根据扫描装置的旋转点与另一扫描装置的旋转点的距离以及根据将激光束和另一激光束定向到至少一个标记上的相应角度确定所述间距。在这种情况下，执行校准的加工机具有两个或更多扫描装置并且例如可以如在de102016222186a1中所说明的那样构造，该加工机通过参考这方面而成为本申请的内容。所述另一扫描装置尤其可以是另一照射装置的一部分，所述另一照射装置与设置有扫描装置的照射装置类似或结构相同。

在该扩展方案中，同一标记也从不同的(观察)角度、然而从不同的观察点被观察两次，这些观察点例如可以相应于前面所说明的旋转点。在这种情况下，除各角度外，将已知的并且在对扫描装置和另一扫描装置相对彼此进行校准时被很好地确定的两个旋转点之间或在两个扫描装置之间的距离用于三角测量法。以这种方式也可以降低在确定高度方向上的间距时的测量不精确性。

附加地可以通过将高度可调节的构造平台在高度方向上多次移动到三个或更多不同高度位置处来降低测量不精确性，其中，根据所述高度位置的各两个之间的移动路程来确定在高度方向上的相应间距。这同样适用于借助于另外的(第三、第四、...)扫描装置来确定相对于一个或多个扫描装置的间距。在这种情况下，可以从三个或必要时更多的(观察)角度观察同一标记，以便进一步提高测量或探测精度。尤其可以组合或并行地(同时)执行前面所说明的方法，以便通过对以不同测量策略确定的值求平均来提高在确定标记与扫描装置在高度方向上的间距时的测量精度，并且因此提高在将构造平台或预制件作为整体确定高度位置时的测量精度。

在另一变型方案中，为了校准加工机而使用先导激光束。用于校准的先导激光束通常具有比用于照射粉末层的加工激光束更小的功率。这有利于避免逆反射器被激光束损坏。例如可以使用光纤激光器作为激光源，通过该光纤激光器的光纤也可以传输光纤激光器的先导激光束，该先导激光束具有比加工激光束更小的功率并且该先导激光束借助扫描装置定位在加工区域中。先导激光束的波长也可以与加工激光束的波长不同。替代地，必要时也可以借助用于照射或熔化粉末层的加工激光束进行校准。

在另一变型方案中，所述方法附加地包括：通过借助激光束在加工区域中扫描至少一个根据逆反射器的额定位置预给定的搜索区域来探测在加工区域中的至少一个逆反射器。尤其呈球体形式的逆反射器的(二维，即x/y)额定位置可以在加工机中，通常在控制装置中例如以表格等的形式被预给定。为了使逆反射器在其相应的实际位置处被找到，在该示例中围绕预给定的额定位置限定呈加工区域的子区域形式的搜索窗口。首先借助激光束粗略地、即以低分辨率扫描该搜索区域，直至找到相应的逆反射器。随后，如上面所说明的那样精细地、即以较高分辨率经过通常呈球体形式的逆反射器，以便确定逆反射器的精确的实际位置。

本发明的另一方面涉及一种用于通过照射粉末层制造三维构件的加工机，所述加工机包括：照射装置，所述照射装置具有用于在加工区域中定位激光束的扫描装置；加工室，在该加工室中形成加工区域并且该加工室具有用于施加粉末层的构造平台；至少两个尤其呈逆反射器的形式的标记，所述标记安装在构造平台上和/或安装在固定在构造平台上的预制件上；探测装置，用于探测在借助所述激光束经过标记时被标记反射回扫描装置中的激光辐射；分析评估装置，用于根据探测到的激光辐射求取标记的实际位置；以及控制装置，用于求取标记的实际位置与标记的额定位置的偏差并且用于根据所求出的偏差来校正激光束在加工区域中的定位和/或构造平台在加工机中的位置。

当然，对于预制件(位置固定地)固定在构造平台上的情况，标记也可以安装在构造平台上，而不是预制件上。这可能是有利的，因为预制件为了位置固定的安装可能必须被机械加工，例如其方式是：将用于接收标记的螺纹孔或类似结构引入到预制件中。因为预制件的材料与粉末材料结合并且形成在加工机中制造的构件的下部分，这样的机械加工可能是不希望的。在确定的预制件，例如用于种植牙的预制件中，也可能不存在用于安装标记的空间。然而，将标记安装在预制件上能够识别并校正预制件相对于构造平台的错误固定，例如错误定向，这在将标记安装在构造平台上时通常是不可行的。预制件能够以不同方式(可拆卸地)固定在构造平台上，例如通过夹紧、通过卡锁连接、通过插入到构造平台的孔中的固定销等。

在一个实施方式中，控制装置构造为根据所求出的偏差校正构造平台和/或预制件在加工平面内的横向移位和/或旋转。对于横向移位和/或旋转的校正足够的是，在构造平台或预制件上安装有两个彼此间隔开的标记。如上面已经所说明的那样，所述标记通常安装在构造平台或预制件的上侧上；原则上，标记可以安装在构造平台/预制件上的任何部位上，该部位可以被加工区域中的激光束到达。当然，也可以将两个或更多预制件固定在构造平台上，这些预制件必要时设有自己的标记。可以以上面所说明的方式校正激光束在加工区域中的定位。为了自动校正构造平台的位置、尤其校正该构造平台相对于加工平面的倾斜，控制装置可以借助促动器对例如呈调节螺钉形式的适合的调节装置产生作用。

在一个实施方式中，加工机包括间距测量装置，尤其是三角测量激光器，该间距测量装置构造为用于求取构造平台和/或预制件相对于加工机的加工平面的倾斜，其中，控制装置构造为用于校正由间距测量装置求取的构造平台和/或预制件相对于加工平面的倾斜。间距测量装置可以具有三角测量激光器作为发射器以及具有接收器，该接收器在多个位置处确定相对于构造平台和/或相对于预制件的间距，并且由此确定构造平台和/或预制件相对于加工平面或与该加工平面平行的、通常是水平平面的倾斜。必要时可以将工作激光器或先导激光器用作三角测量激光器，然而也可以是，加工机具有用作三角测量激光器的附加的激光器。间距测量装置不强制需要激光器，而是当将静态的线投影到构造平台/预制件上并且借助图像感测装置和图像分析评估装置对这些线投影进行分析评估时，足以求取构造平台/预制件相对于加工平面的倾斜。

在具有较大高度和/或不利几何形状的预制件中，可能不能毫无问题地使用间距测量装置，因为在这种情况下，由三角测量激光器产生的三角测量激光束被预制件遮挡。三角测量激光器通常构成照射装置的一部分并且因此布置在加工室或者构造平台/预制件上方。然而，对三角测量激光束的遮挡通常仅当标记安装在构造平台上而不是在预制件上时才出现，因为用于校准的标记通常定位在加工平面内或加工平面附近。对于将标记安装在预制件的上侧上的情况，该缺点能够在预制件具有多种几何形状的情况下得到补偿。

在另一实施方式中，控制装置构造为用于求取至少三个优选布置在三角形中的标记中的各两个标记的相应额定间距和相应实际间距之间的偏差，并且控制装置构造为用于根据所求出的偏差来校正构造平台和/或预制件相对于加工平面的倾斜。在该实施方式中，求取这些标记之间的实际间距和额定间距，以便根据该偏差求取并且在必要情况下校正构造平台/预制件相对于加工平面的倾斜。与上面所说明的通过三角测量法求取倾斜相反地，可以省去附加的的间距测量装置。

在另一实施方式中，逆反射器构造为三维物体、尤其是球体。如前面已经所说明的那样，通过呈这种逆反射器形式的标记可以显著提高在求取逆反射器的实际位置时的精度。在一个扩展方案中，(透明)球体由石英玻璃或蓝宝石构成，和/或该球体具有小于5mm的直径。球体的直径例如可以位于约0.5mm至5mm之间，其中，在球体直径较小的情况下，通常在求取逆反射器的实际位置时可以比在球体直径较大的情况下实现更高的分辨率。

在使用非地点分辨的探测器来探测反射回扫描装置中的激光辐射时，由该探测器仅强制地探测在确定的角度范围内反射回的激光辐射，其中，该角度范围由于探测器的布置(通常与激光束的光路同轴)而与激光束到逆反射器上的入射方向和出射方向重叠。因此，在使用球体作为逆反射器时，除球体的大小或者说直径外(参见上文)，在确定射束轮廓时的分辨率也取决于进入到球体中的激光辐射的焦点的位置：如果该焦点由于球体透明材料的折射率而直接位于球体背侧上，则激光辐射的大部分反射回到在激光束的入射方向周围的狭窄角度范围内，使得测量方法的分辨率较小。如果球体的折射率大于或小于焦点直接位于球体背侧上的值，使得激光束聚焦在球体背侧之前或之后，则反射回的激光辐射略微扩宽，使得分别仅探测到反射回的激光辐射的通常基本上居中地入射到球体中的一小部分，使得在以较高分辨率扫描经过时可以确定逆反射器的实际位置。

焦点大致位于球体背侧处的折射率约为n＝2.0。球体优选由石英玻璃(sio2)或由蓝宝石(al2o3)构成，因为这两种材料具有较低的折射率，使得激光束的焦点在这种情况下位于球体背侧之后。在较大的波长范围内具有约为n＝1.54的较小折射率的石英玻璃尤其经证明为对于执行所述方法是有利的。但当然也可以使用其他材料、例如其他玻璃作为球体材料。必要时也可以使用具有较大折射率的材料、例如n＝2.42的金刚石作为球体材料，因为在这种情况下，焦点位于球体背侧之前并且反射回的激光辐射也被扩宽。

在另一实施方式中，球体被接收在托座中，该托座优选具有螺纹，用于固定在构造平台和/或预制件的孔的配合螺旋中。如上面已经所说明的那样，托座可以具有精确配合凸缘，用于提高球体在构造平台/预制件上的横向定位的精度。托座、尤其是精密配合凸缘通常具有轴向止挡，该轴向止挡相对于球体中心以精确地预给定的间距布置。所述配合螺旋通常也具有以相对于构造平台/预制件的上侧精确地预给定的间距安装的、呈凸肩或类似结构的轴向止挡。

在另一实施方式中，托座具有至少一个开口，用于使激光束的辐射分量射出。通过所述至少一个开口，激光束的辐射分量可以从托座射出，该辐射分量否则被托座吸收并且将导致托座不希望地被加热。

在另一实施方式中，控制装置构造为用于通过三角测量法确定所述标记中的至少一个与用于将激光束以一角度定向到至少一个标记上的扫描装置、优选扫描装置的旋转点之间在高度方向上的间距。在该实施方式中，确定标记相对于扫描装置和因此相对于在加工机中的限定的高度位置的间距。当然，根据该间距也可以确定或计算出标记在高度方向上相对于加工机中的另一限定的高度位置，例如加工平面的高度位置的间距。对于确定高度方向上的间距足够的是，已知对标记进行观察的角度，即不需要确定标记在加工区域中的实际位置的坐标。激光束能够以上面所说明的方式，即通过经过标记并且探测在此被反射回扫描装置中的激光辐射而被定向到各标记上，使得可以在定向到标记上时确定激光束的(旋转)角度。

在另一扩展方案中，控制装置构造为，为了确定间距而将高度可调节的构造平台在高度方向上移动，并且通过三角测量法根据构造平台在第一高度位置和第二高度位置之间的移动路程并且优选根据一角度来确定间距，激光束在相应高度位置处以所述角度定向到至少一个标记上。对于三角测量法，除移动路程或者说高度差外，通常也考虑从共同的参考点、例如从旋转点到同一标记的两个角度。在当前情况下，可以通过三角测量法确定标记在构造平台的第一高度位置处相对于扫描装置的间距。然而，也能够确定标记在构造平台的第二高度位置处与扫描装置之间的间距。

在另一扩展方案中，加工机具有另一扫描装置，用于将另一激光束定向到另一加工区域中，该另一加工区域在加工室中形成，并且所述控制装置和/或另一控制装置(另一扫描装置或另一照射装置)构造为，为了确定间距而将另一扫描装置的另一激光束定向到标记上并且通过三角测量法根据扫描装置相对于另一扫描装置的距离，优选根据扫描装置的旋转点相对于另一扫描装置的旋转点的距离以及根据相应的角度来确定间距，激光束和另一激光束以所述角度定向到至少一个标记上。

在这种情况下，加工机具有两个或多个扫描装置，所述扫描装置可以是两个或多个照射装置的一部分，这些照射装置分别用于照射在加工室中形成的加工区域。扫描装置的两个或多个加工区域通常至少部分地重叠，使得标记中的至少一个、必要时多个标记可以被两个或多个激光束经过，这些激光束被两个不同的扫描装置定向到加工区域上，并且可以确定将激光束定向到标记上的相应(旋转)角度。

在另一实施方式中，探测器构造为非地点分辨的探测器、尤其是二极管。因此，在该实施方式中，探测器不是地点分辨的探测器。在当前情况下，借助非地点分辨的探测器探测激光辐射的强度是足够的，因为激光束在加工区域中的位置可以借助扫描装置非常精确地改变，该扫描装置通常具有一个或两个电流计镜。呈二极管形式的探测器为了在制造三维构件时进行观察过程可以始终存在于加工机中，使得该探测器附加地也可以有利地被用于加工机的校准。当然，(光)二极管针对用于校准的激光束的波长范围具有高灵敏度。由于激光束焦点在构造平台/预制件上以在微米范围内或必要时在亚微米范围内的定位精度被精确定位，则在这种情况下，可以非常精确地求取逆反射器的实际位置。

附图说明

由说明书和附图得到本发明的另外的优点。之前所述的和还进一步列举的特征同样可以单独地或以多个任意组合的形式使用。所示的和所说明的实施方式不应理解为最终的穷举，而是更确切地具有用于描述本发明的示例性的特征。

附图示出了：

图1a,b用于制造三维构件的加工机的示意图，该加工机具有带有预制件的构造平台，在该构造平台上安装有两个逆反射器，

图2构造平台的上侧的示图，在所述上侧上安装有三个呈逆反射器形式的标记，这些标记构成三角形的顶点；

图3图2的第一逆反射器在构造平台从加工平面倾斜时的实际位置的变化的示图；

图4呈透明球体形式的逆反射器的局部剖视图，所述球体被接收在托座中，以及

图5a-c多个三角形的示意图，所述三角形用于通过三角测量法确定两个标记与扫描装置的旋转点之间在高度方向上的间距。

在下面对附图的说明中，对于相同或功能相同的构件使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1a示出用于制造在图中未示出的三维构件的加工机1的示例性结构。加工机1具有高度可调节的构造平台2，在该构造平台上可以施加有粉末层，以便逐层地构造三维构件。在所示的示例中，在构造平台2上固定有预制件，该预制件构成待制造构件的下部分。预制件3的通常为金属的材料这样地选择，使得该金属材料在局部照射和局部熔化粉末层时与通常也是金属的粉末材料结合。通过未进一步示出的夹紧连接实现预制件3在构造平台2上的固定。

为了照射粉末层，加工机1具有照射装置4，该照射装置具有呈光纤激光器形式的激光源5，用于产生激光束6，该激光束经由光缆7和准直装置8被引导到偏转镜9上。在所示的示例中，激光束6是用于校准的先导激光束(参见下文)。为了照射或者局部熔化粉末层，使用具有较大功率的加工激光束，该加工激光束也由呈光纤激光器形式的激光源5产生。在所示的示例中，先导激光束6具有与加工激光束的波长不同的波长。在图1a所示的示例中，偏转镜9具有对加工激光束的波长具有约99.9％以上的反射率并且对先导激光束6的波长具有约30％至约80％的反射率的电介质覆层，使得先导激光束6的大部分强度在偏转镜9上偏转向聚焦装置10。

在聚焦装置10之后，激光束6经过扫描装置11，该扫描装置具有两个呈电流计形式的扫描仪镜12a、12b。扫描装置11用于在扫描装置11的加工区域13中定位激光束6，该加工区域被扫描仪镜12a、12b的最大角度偏转限界并且在图1a所示的示例中基本上相应于粉末床或构造平台2的横向延伸尺度。聚焦装置10将激光束6聚焦在加工平面14内，该加工平面相应于xyz坐标系的xy平面，在制造三维构件时，被激光束6或者说加工激光束熔化的粉末层的最上层或者说粉末床的上侧位于该xy平面内。

如在图1a中也可看到，构造平台2能够借助在图中未示出的驱动器沿z方向移动或者说调整高度。构造平台2布置在具有窗16的加工室15中，激光束6通过该窗入射到加工室15中。因为粉末材料被熔化的加工平面14或者说扫描装置11的聚焦平面在制造三维构件时相对于扫描装置11保持恒定的间距，所以为了施加新的粉末层，构造平台2降低了粉末层的厚度。

新的粉末材料17借助在图中未示出的滑动臂从也布置在加工室15中的粉末储存器18取出并且被带到粉末床的区域中：粉末床在制造三维构件时在构造平台2上方处于包围构造平台2的构造缸中。在图1a所示的示图中示出加工机1处于在制造三维构件之前的状态下，在该状态下，在构造平台2上还没有粉末材料17，这能够实现对加工机1进行校准。

为此目的，在图1a所示的示例中，在预制件3上安装有两个呈三维物体形式的逆反射器19a、19b，更准确地说呈由蓝宝石(al2o3)构成的透明球体。两个逆反射器19a、19b分别以相邻于基本上板状的预制件3的外边缘的方式安装在预制件3的彼此正好相对置的侧上。预制件3、更准确地说预制件3的上侧3a为了进行校准而大致布置在加工平面14的高度上。当然，逆反射器19a、b也可以被固定在预制件3的其它部位上。

在所示的示例中，呈球体形式的逆反射器19a、b具有约为4mm的直径并且将被反射的激光辐射20反射回扫描装置11中，该激光辐射构成激光束6的强度的例如超过5％的分量。呈球体形式的各逆反射器19a、b的直径也可以小于1mm，例如为约100μm或更小。然而，由于操作原因有利的是，逆反射器19a、b具有约为1mm或更大的直径。

在图1a所示的示例中，激光束6基本上垂直于加工平面14地照射到第一逆反射器19a上，在该加工平面内也延伸有相应的粉末层，但当然，即使在激光束6的入射方向偏离于垂直入射时，在第一逆反射器19a上，激光束6的通常超过约5％、可能地超过约90％的显著的辐射分量被反射回到扫描装置11。

被反射回的激光辐射20沿与激光束6相反的方向经过扫描装置11以及聚焦装置10并且照射到偏转镜9上。在偏转镜9上，被反射回的激光辐射20的小部分透过并且借助成像装置21成像或者说聚焦到呈光电二极管形式的探测器22上，所述成像装置在图1a所示的示例中构造为透镜。探测器22或者说光电二极管相对于激光束6的光路同轴地布置并且基本上探测从激光束6在加工区域13中的实际位置xp1、yp1出发的激光辐射20，在图1a所示的示例中，在所述实际位置处布置有第一逆反射器19a并且激光辐射从该第一逆反射器被反射回到扫描装置11，即激光束6的实际位置xp1、yp1与第一逆反射器19a的实际位置xp1、yp1相一致。

如果预制件3偏离加工机1中的额定位置和/或额定定向，则第一逆反射器19a的实际位置xp1、yp1可能与额定位置xs1、ys1偏离，扫描装置11的额定位置由控制装置23预给定。在额定定向中，预制件3、更确切地说预制件的上侧3a与加工平面14平行地定向。在额定位置中，预制件3相对于加工机1的位置固定的坐标系位于预给定的横向位置中，并且相对于位置固定的坐标系具有预给定的取向。

为了在预制件3上构造时能够尽可能精确地连接三维构件，即为了将构件的构造在预制件3上的区段的轮廓尽可能精确地衔接到由预制件3预给定的轮廓上，需要知道预制件3相对于扫描装置11的坐标系或相对于加工机1的位置固定的坐标系的位置或者说定位并且进行校准，在校准时可以校正与预制件3的额定位置和额定定向的偏差。对于校正而言，例如可以使应构造在预制件3上的三维构件的位置或者说构件坐标匹配于由预制件3预给定的坐标系，即可以相应地校正对用于制造三维构件的激光束6预给定的各额定位置。为此目的，需要进行校准，即需要尽可能精确地确定预制件3在空间中的位置。

为了实现这种情况，可以如下面所说明的那样进行：对扫描装置11预给定额定位置xs1、ys1，第一逆反射器19a标称地布置在所述额定位置上，即预制件3在空间中实现所希望的布置时。借助激光束6粗略地、即以较低的分辨率扫描在第一逆反射器19a的额定位置xs1、ys1周围的预给定的搜索区域24。在图1a所示的示例中，搜索区域24构造为正方形，其中，第一逆反射器19a的额定位置xs1、ys1位于中心处，但也可以使用具有其他几何形状的搜索区域24，例如矩形或圆形的搜索区域24。

如果探测到逆反射器19a，例如因为被反射回的激光辐射20的所测量的强度i位于阈值以上，所以扫描装置11借助激光束6以较高的分辨率扫描在第一逆反射器19a的额定位置xs1、ys1周围的加工区域13的较小区域，其中，分别探测到被反射回的激光辐射20，即激光束6在一次扫描运动中多次经过第一逆反射器19a。第一逆反射器19a的实际位置xp1、yp1根据探测到的激光辐射20的强度分布i(x，y)在分析评估单元25中被求出。求取第一逆反射器19a的实际位置xp1、yp1例如可以以下面所说明的方式进行：

首先，由分析评估装置25接收在被第一逆反射器19a探测到的激光辐射20多次经过时的二维强度分布i(x,y)(位图)。在图1a中示例性地示出在扫描第一逆反射器19a时所接收的一维强度分布i(x)，该一维强度分布延伸穿过二维强度分布i(x，y)的中心。借助图像分析评估算法确定强度分布i(x，y)的强度重心，该强度重心在图1a所示的示例中相应于沿x方向以及沿y方向的强度最大值，在该示例中，激光束6具有旋转对称的强度分布i(x，y)。探测到的激光束20的强度分布的重心i(x，y)构成第一逆反射器19a的实际位置xp1、yp1。以相应的方式也可以求取第二逆反射器19b的实际位置xp2、yp2。分析评估装置25将两个逆反射器19a、b的实际位置xp1、yp1；xp2、yp2传输给控制装置23。

在控制装置23中求取两个逆反射器19a、b的实际位置xp1、yp1；xp2、yp2与两个逆反射器19a、b的由控制装置23预给定的额定位置xps、ys1；xs2、ys2的偏差。为此目的，例如可以求取两个逆反射器19a、b的实际位置xp1、yp1；xp2、yp2之间的实际差值向量(xp1-xp2，yp1-yp2)和两个逆反射器19a、b的额定位置xs1、ys1；xs2、ys2之间的目标差值向量(xs1-xs2，ys1-ys2)。在这种情况下，实际差值向量和目标差值向量之间的角度相应于预制件3从在加工平面14内的额定定向的旋转。

也可以求取预制件3相对于额定位置的横向移位，例如其方式是：确定第一逆反射器19a的实际位置xp1、yp1与额定位置xs1、ys1之间的第一差值向量(xp1-xs1，yp1-ys1)和第二逆反射器19b的实际位置xp2、yp2与额定位置xs2、ys2之间的第二差值向量(xp2-xs2，yp2-ys2)。横向移位相应于第一差值向量(xp1-xs1，yp1-ys1)与第二差值向量(xp2-xs2，yp2-ys2)的向量和除以向量数(在这里：两个)。在这里所说明的示例中可以进行校准，其方式是：适当地校正对控制装置23预给定用于制造三维构件的位置或者说位置坐标，例如其方式是：使扫描装置11的坐标系匹配于预制件3的相对于额定位置旋转和/或移动的坐标系，即匹配于两个逆反射器19a、b的实际位置xp1、yp1；xp2、yp2。

当预制件3已经被调平，即当预制件3相对于加工平面14没有倾斜时或者说当预制件3相对于加工平面14的倾斜被校正时，仅能够以前面所说明的方式对激光束6的定位进行无误的校准或者说校正。为了调平，在图1a中所示的加工机1具有呈三角测量激光器26形式的间距测量装置，该三角测量激光器将未示出的三角测量激光束定向到加工区域13上。为此目的，三角测量激光器26利用对在将三角测量激光束投影在加工区域中时所产生的、例如呈线形的结构的结构分析评估，并且在此测量预制件3与三角测量激光器26或照射装置4之间的相应间距。以这种方式可以求取预制件3相对于加工平面14或相对于平行于该加工平面延伸的xy平面的倾斜。可以在上面所说明地确定两个逆反射器19a、b的实际位置xp1、yp1；xp2、yp2与额定位置xs1、ys1；xs2、ys2的x坐标或y坐标中的偏差之后求取预制件3的倾斜，以便适当地调整对激光束9定位的校正，然而，在确定两个逆反射器19a、b在加工平面14中的x坐标或y坐标的偏差之前，通常求取预制件3从加工平面14的倾斜。调平例如可以被用于在控制装置23中适当地修改两个逆反射器19a、b的额定位置xs1、ys1；xs2、ys2，并且具体而言这样地修改，假定逆反射器19a、b布置在加工平面14内并且在z方向上相对于该加工平面不移位。替代地或附加地，可以校正构造平台2相对于加工平面14的倾斜，其方式是：控制装置23对合适的、未图示出的，例如呈调整螺钉形式的调整装置产生作用，这些调整螺钉安装在构造平台上2或在构造平台附近。对于预制件3和构造平台2不彼此倾斜的情况，不但构造平台2而且预制件3可以以这种方式平行于加工平面14定向。

对于预制件3具有相对较高的高度或可能不利的、遮挡三角测量激光束的几何形状的情况，可能通过三角测量不能毫无问题地确定倾斜。因此，在图2所示的示例中，借助三个逆反射器19a-c求取构造平台2相对于加工平面14的倾斜。如在图2中可看到，三个逆反射器19a-c安装在构造平台2的圆形上侧2a的外边缘附近，具体而言在(假想的)圆27上并且这三个逆反射器19a-c构成等边三角形的三个顶点。在图2所示的简化示例中，所有三个逆反射器19a-c以各自的额定位置xs1、ys1，xs2、ys2，xs3、ys3位于加工平面14内，即在图2中所示的构造平台3恰好布置在其额定位置中并且正确地定向。

在这种情况下，第一和第二逆反射器19a、b之间的额定间距aab，s恰好相当于第一和第二逆反射器19a、b之间的实际间距aab，i。这同样适用于第二和第三逆反射器19b、19c之间以及第一和第三逆反射器19a、19c之间的额定间距abc，s、aac，s和实际间距abc，i、aac，i。

图3示出图2的在第一逆反射器19a附近的细节，具体而言沿着第一逆反射器19a和第二逆反射器19b的连接线。在图3中用实线示出构造平台2的在图2中所示的定向，其中，构造平台2位于加工平面14(xy平面)内。在图3中用虚线示出以下两种情况：在这两种情况下，构造平台2在第一逆反射器19a的区域中从加工平面14向上倾斜一个小的倾斜角度+δ或向下倾斜一个小的倾斜角度-δ。

如在图3中可看到，在构造平台2在第一逆反射器19a的区域中向上、即沿正的z方向(+δz)倾斜时，第一逆反射器19a的实际位置xp1、yp1朝第二逆反射器19b的实际位置或额定位置xp2、yp2移动，即所求出的两个逆反射器19a、b的实际位置xp1、yp1，xp2、yp2之间的间距aab，i增大。这由扫描装置11通过以下方式识别：激光束6在第一逆反射器19a的实际位置xp1、yp1处所具有的偏转角也相对于构造平台2布置在加工平面14中的情况增大。

相应地，由于构造平台2在第一逆反射器19a的区域中向下，即沿负的z方向(-δz)倾斜，所求出的第一逆反射器19的实际位置xp1、yp1朝第二逆反射器19b的实际位置或额定位置xp2、yp2运动，使得激光束6在第一逆反射器19a的实际位置xp1、yp1处的偏转角减小并且因此所求出的两个逆反射器19a、b之间的实际间距aab，i减小。

如果认为倾斜轴线28(参见图2)在构造平台2倾斜时延伸穿过第二逆反射器19b并且沿y方向，即垂直于两个逆反射器19a、19b之间的连接线延伸，则可以根据第一和第二逆反射器19a、b的实际间距aab，i与额定间距aab，s之间的差直接确定构造平台2的倾斜或者说构造平台2在xz平面内的倾斜角+/-δ。

当然，一般情况下，倾斜轴线28的位置不是已知的，构造平台2绕着该倾斜轴线从加工平面14倾斜。但根据三个逆反射器19a-c的已知的额定间距aab，s、abc，s、aac，s和三个逆反射器19a-c的所求出的实际间距aab。i、abc，i、aac，i也能够在这种情况下求取构造平台2的倾斜，即不但求取倾斜角δ而且求取倾斜轴线28的位置和定向。在这种情况下，为了考虑倾斜而对激光束6的定位进行校正也可以以上面结合三角测量激光器26所说明的方式进行。

三个逆反射器19a-c的由控制装置23预给定的额定位置xs1、ys1，xs2、ys2，xs3、ys3显然不但与构造平台2的额定位置和额定定向有关，而且与所述逆反射器相对于构造平台2的(位置固定的)位置有关。这些位置通常是已知的或可以在必要情况下在校准之前求取，其方式是：在将构造平台2装入到加工机1之前，例如借助坐标测量机测量该构造平台。当然，构造平台2不必如前面所说明的那样构造为一件式，而是必要时可以构造为多件式。构造平台2尤其可以构成板状构件，该板状构件固定到，例如旋拧到高度可调节的活塞上。

图4示出呈由蓝宝石构成的透明球体形式的逆反射器19a，该透明球体被接收在托座30中。托座30具有螺纹31，以便将托座30固定在预制件3的在图1a中所示的螺纹孔32中或者说将托座30拧紧在螺纹孔32中。托座30具有精密配合凸缘33，用于提高球体19a或托座30在预制件3的螺纹孔32中的横向定位精度。托座30在配合凸缘33的底侧上也具有轴向的端部止挡34，球体19a的中心相对于该端部止挡定位在预给定的高度h处。螺纹孔32是具有凸肩的盲孔，该凸肩相对于预制件3的上侧3a也具有预给定的间距。以这种方式，球体19a的上侧能够以距预制件3的上侧3a几1/10mm的距离定位。如在图4中也可看到，球体19a在此略微向上突出超过托座30，以便能够使激光束6从不同方向射入。

如在图4中也可看到，托座30具有沿着其周边分布的开口35，用于使激光束6的辐射分量射出，以便使激光束6在托座30中的吸收和与该吸收相关的加热尽可能最小化。在所示的示例中，透明球体19a通过热感应的应力被镶嵌在托座30中。为此目的，托座30在球体19a置入时被加热到约80℃。为了在加工机1运行期间不失去托座30的应力，托座30在所示的实施例中由科瓦尔材料(kovar)构成，该材料具有与蓝宝石实际上相同的线性热膨胀系数。

当然，球体19a-c可以以类似方式安装在构造平台2上。然而，为了位置固定地安装例如呈球体形式的逆反射器19a-c也可以选择其它类型的-可拆卸或不可拆卸的-固定，该固定能够实现逆反射器19a-c的精确定位。必要时，替代透明球体也可以使用由这样的材料构成的球体：只要在球体的上侧发生(逆)反射，该材料就对于激光束而言不能透过。替代逆反射器19a-c也可以使用其他类型的标记，这些标记不强制具有逆反射特性。例如，这些标记可以是呈涂层形式的表面区域，该涂层施加到安装在构造平台2或预制件3上的基底上。呈表面区域形式的标记借助邻接的表面区域的至少一个不同特性来探测，该邻接的表面区域例如可以是基底的区段。

为了校准加工机1，需要在高度方向z上(在下面：z方向)绝对地，即相对于加工机1的预给定的高度参照确定构造平台2的参考高度位置(零位)。为此目的也可以使用呈逆反射器19a-c形式的标记，具体而言其方式是：确定逆反射器19a-c中的一个或多个相对于预给定的高度参照的间距h，该高度参照例如可以是扫描装置11的旋转点d1，该旋转点相对于加工机1或者说相对于该工具机的机器框架的高度位置是已知的。当然，确定相对于旋转点d1的间距h等同于确定相对于另一高度参照的间距，该另一高度参照在加工机中的高度位置是已知的。

下面参照图5a-c根据用于简化示图的二维情况来说明如何确定两个逆反射器19a、19b与扫描装置11的旋转点d1之间的间距h，这些逆反射器布置在平行于加工平面14的一个共同平面内。为了简化而假设，两个逆反射器19a、19b和旋转点d1位于xz平面内。在该简化的示例中，激光束6借助扫描仪镜12a之一绕着包含旋转点d1、沿y方向延伸的旋转轴线旋转，以便将该激光束定向到工作区域13上。

为了确定在z方向上的间距h，第一扫描仪镜12a首先绕着扫描装置11的旋转点d1旋转，直至激光束6以角度α定向，在该角度下，激光束6照射到第一逆反射器19a上。激光束6到第一逆反射器19a上的定向如前面所说明的那样通过探测被反射回扫描装置11中的激光束20来识别。

在接下来的步骤中，第一扫描仪镜12a绕着旋转点d1旋转，直至激光束6以第二(观察)角度β定向，在该角度下，激光束6照射到第二逆反射器19b上。如从图5a中的示图得出的那样，在z方向上的间距h可以通过经典的三角测量法在考虑两个标记19a、19b之间间距aab的情况下根据以下公式来确定，该间距垂直于高度方向延伸：

h＝aab/(tan(α)+tan(β))(1)

然而，在以图5a中所说明的方式确定在z方向上的间距h时存在以下问题：不能精确地确定两个逆反射器19a、19b之间的间距aab，因为逆反射器19a、19b如前面已经所说明的那样构造为球体形状并且被装入到各自的托座30中，所述托座通过螺纹31固定在预制件3的或构造平台2的螺纹孔32中。因此，两个逆反射器19a、19b之间的间距aab带有相对较大的测量不精确性。为了消除该测量不精确性，可以以下面结合图5b、c所说明的方式执行测量：在那里为了确定在z方向上的间距h，代替两个逆反射器19a、19b之间的间距aab，使用另一长度值用于三角测量法，该另一长度值带有较低的测量精度。为此目的可以利用：加工机1具有能够使加工机1的部件以非常高的精度运动的促动器。

在图5b所示的示例中，代替间距aab，使用高度可调节的构造平台2的移动路程△用于三角测量法。当为了确定间距h而将构造平台2借助未详细示出的促动器在第一高度位置h1和第二高度位置h2之间移动时，经过移动路程△。在z方向上的间距h可以借助角度α、角度α'以及借助移动路程△根据以下公式来确定，其中，在角度α下，激光束6在第一高度位置h1处定向到第一逆反射器19a上；在角度α'下，激光束6在第二高度位置h2处定向到第一逆反射器19a上：

h＝tan(α')/(tan(α')-tan(α))△(2a)

相应地，借助移动路程△和两个角度β、β'根据以下公式确定旋转点d1和第二逆反射器19b之间在z方向上的间距h，激光束6必须在这两个角度下在两个高度位置h1、h2处定向，以便照射第二逆反射器19b。

h＝tan(β')/(tan(β')-tan(β))△(2b)

在这两种情况下，从第一高度位置h1确定或测量相对于旋转点d1的间距h。但当然，间距h也可以类似地基于第二高度位置h2来确定。构造平台2的移动路程△与两个逆反射器19a、19b之间的间距aab相比通常能够以更高的精度确定，使得在z方向上的间距h能够以结合图5b所说明的方式以比在图5a中更高的精度来确定。

在图1b所示的加工机1中可以实施用于准确地确定逆反射器19a、19b和扫描装置11之间的间距h的另一可能性。在图1b中所示的加工机1与在图1a中所示的加工机1的区别基本在于，在图1b中所示的加工机具有另一照射装置4a，所述另一照射装置与图1中所示的照射装置4相同地构造，即该另一照射装置包括另一扫描装置11a，用于将另一激光束6a定位在另一加工区域13a中，该加工区域部分地与扫描装置11的加工区域13重叠。另一照射装置4a的其余部件在结构上也与照射装置4的部件相同，并且相应地用附图标记6a至11a、21a至24a标明。两个照射装置4、4a用于制造同一三维构件，该三维构件类似于图1a地通过局部熔化在图1b中未示出的粉末层来产生，这些粉末层被施加到构造平台2或预制件3上。

借助另一扫描装置11a可以确定在z方向上的间距h，其方式是：除了将从第一旋转点d1出发的激光束6定向到第一或第二逆反射器19a、19b上的相应角度α、β外，也使用相应的角度γ，δ用于三角测量法，在这些角度下，将另一扫描装置11a的从另一扫描装置11a的另一旋转点d2出发的另一激光束6a定向到第一和第二逆反射器19a、19b上。

在图5c所示的示例中，间距h由角度α和角度γ以及两个旋转点d1、d2之间的距离ad1d2根据以下公式得出，其中，当激光束6照射到第一反射装置19a上时，该激光束以角度α朝z方向定向；当另一激光束6a照射到第一逆反射器19a上时，该另一激光束以角度γ朝z方向定向：

h＝ad1d2/(tan(γ)-tan(α))(3a)

相应地，间距h由角度β和角度δ以及两个旋转点d1、d2之间的距离ad1d2根据以下公式得出，其中，当激光束6照射到第二逆反射器19b上时，该激光束以角度β朝z方向定向；当另一激光束6a照射到第二逆反射器19b上时，该另一激光束以角度δ朝z方向定向：

h＝ad1d2/(tan(β)-tan(δ))(3b)

扫描装置11和另一扫描装置11a的两个旋转点d1、d2之间在水平方向上的距离ad1d2事先通过两个扫描装置11、11a相对彼此的校准以高精度确定，即在确定距离ad1d2时的测量不精确性比在确定两个逆反射器19a、19b之间的间距aab时的测量不精确性小。

为了提高在确定逆反射器19a、19b和扫描装置11或者说旋转点d1之间的间距h时的精度，可以将结合图5b和图5c所说明的两个方法组合：间距h例如可以作为由根据上述公式(2a)和(3a)或(2b)和(3b)所确定的两个间距h的(必要时加权的)平均值求取。不但在结合图5b所说明的方法中而且在结合图5c所说明的方法中可以附加地提高在确定间距h时的精度，其方式是：执行两次以上的角度测量：

例如，在结合图5b所说明的方法中，构造平台2可以沿z方向在三个或更多不同的高度位置h1、h2、...处移动，其中，可以根据各两个高度位置之间的相应移动路程△和相应角度多次测量在z方向上的间距h并且计算(必要时加权的)平均值。相应地，在结合图5c所说明的方法中在确定间距h时借助于加工机1的另外的(第三、第四、...)扫描装置可以进一步提高精度。在这种情况下，例如可以从两个以上的(观察)角度观察同一逆反射器19a-c，并且针对所述(观察)角度中的各两个确定间距h。在这种情况下也可以通过针对间距h分别确定的值的(必要时加权的)平均来进一步提高测量或探测精度。

当然，上面结合图5a-c所说明的方法虽然已经根据逆反射器19a-c进行了说明，但原则上也可以用其他类型的标记来实施。将在图5a-c中所说明的二维情况推广到三维情况也是显而易见的并且没有改变基本方法。

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