CN111328426A - 用于检测电子束源丝磨损的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测电子束源中的电子束丝磨损的方法，该方法包括以下步骤：将工作台上电子束源发出的束斑扩大到预定最小尺寸；通过相机捕获工作台上的束斑的图像；将束斑的捕获图像与参考图像进行比较；如果捕获图像与参考图像偏离大于预定值，则检测到丝磨损。

Description

用于检测电子束源丝磨损的方法和设备
技术领域
本发明的各个实施例涉及一种用于检测电子束丝磨损的方法和设备。
背景技术
一种类型的电子束源使用实心丝来生成电子束。丝可以由钨或六硼化镧制成。
丝或阴极可以是热电子阴极。热电子阴极可以在高温下长时间可靠地操作，并且设计简单且生产便宜。首先通过任何合适的方式将热电子阴极加热至足以从其表面进行低水平电子发射的温度。通过在阴极和阳极之间施加高压来形成电子束。
磨损的丝或暴露于污染的丝可能影响三维制品的最终结果。这是由于磨损的丝将不会产生期望的电子束电流密度，并且从阴极发射的电子可能从一个位置到另一个位置有很大的不同的事实。
本领域中需要一种简单可靠的方法，用于在任何给定时间控制电子束源的丝状态。这在借助电子束熔化的增材制造中尤为重要，因为单个丝可能在一个单次事件中使用超过100小时的工作时间。在如此长的时间段内，重要的是验证电子束发射没有偏离预定数据。
发明内容
在这种背景下，本发明的目的是提供一种用于检测电子束源中的电子束丝磨损的方法和设备。
通过根据本文包含的权利要求的特征来实现上述目的。
在根据本文所述的各个实施例的第一示例性方面，提供了一种用于检测电子束源中的电子束丝磨损的方法，该方法包括以下步骤：在参考条件下固定电子束源；将从电子束源发出的电子束的聚焦平面移离目标表面预定距离，以将丝的电子发射再现到目标表面；通过相机捕获再现到目标表面的丝的电子发射的图像；将捕获图像与再现到目标表面的丝的电子发射的参考图像进行比较，并且如果捕获图像中的光通量与参考图像偏离大于预定值，则检测到丝磨损。
这样的实施例的示例性和非限制性优点是，对于电子束源可以在任何时间容易地确定丝磨损。在示例实施例中，可以针对丝的不同温度重复上述五个步骤。这可能是有利的，因为在不同的丝温度下会出现不同的缺陷。
在另一个示例性实施例中，本发明的方法包括进一步步骤，作为非限制性示例，该进一步步骤包括：在再现到目标表面的丝的电子发射的参考图像的边界内确定捕获图像中低于预定发射值的电子发射的总区域；和/或如果捕获图像中的光通量与参考图像偏离大于预定值，和/或如果捕获图像中低于预定发射值的发射的总区域高于预定值，则检测到丝磨损。
这种实施例的示例性且非限制性的优点是，光通量和/或低于丝的预定发射值的发射总区域可以很好地理解特定丝的状态。
在本文描述的各种实施例的另一方面，提供了一种用于通过连续沉积粉末材料的各个层来形成三维制品的方法，所述粉末材料的各个层由来自电子束源的电子束熔融在一起以便形成制品，其中该方法还包括上述的束丝磨损检测方法。这种实施例的示例性非限制性优点是可以在开始构建之前和/或在构建期间确定丝的状态。在示例实施例中，磨损可以转化为丝的剩余预期寿命。磨损还可以在构建期间用作质量检查，以确保对于每一个要熔融的层电子束表现为符合预期。
在又一示例性实施例中，在要熔融三维制品的每一层之前进行丝磨损检测方法。至少该实施例的示例性且非限制性的优点是，可以在开始熔融粉末层之前确定丝是可接受的，并且当熔融完成时该丝是可接受的。以这种方式，在增材制造处理期间对熔融源进行质量检查。
在本文描述的各种实施例的又一个方面，提供了一种程序元件，当在计算机上执行时，该程序元件被构造和布置为用于检测电子束源中的电子束丝磨损的方法，该方法包括以下步骤：在参考条件下固定电子束源；将从电子束源发出的电子束的聚焦平面移离目标表面预定距离，以将丝的电子发射再现到目标表面；通过相机捕获再现到目标表面的丝的电子发射的图像；将捕获图像与参考图像进行比较，并且如果捕获图像中的光通量与参考图像偏离大于预定值，则检测到丝磨损。
至少这些实施例的示例性且非限制性优点是，本发明的方法可以容易地在包括电子束源和相机的任何市售设备中实施。
在本文描述的各种实施例的又一个方面，提供了一种用于检测电子束源中的电子束丝磨损的设备，该设备包括：用于在参考条件下固定电子束源的装置；用于将从电子束源发出的电子束的聚焦平面移离目标表面预定距离，以将丝的电子发射再现到目标表面的装置；用于捕获再现到目标表面的丝的电子发射的图像的相机；用于将捕获图像与参考图像进行比较的装置；用于如果捕获图像中的光通量与参考图像偏离大于预定值，则检测到丝磨损的装置。
至少这种实施例的示例性且非限制性优点是，对于任何类型的电子束源，可以在任何时间容易地确定丝磨损。
附图说明
这样，已经概括地描述了本发明，现在将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中：
图1描绘了根据本发明的增材制造设备的第一示例实施例；
图2描绘了根据本发明的方法的示意流程图；
图3是根据各个实施例的示例性***320的框图；
图4是根据各个实施例的服务器200的示意框图；
图5是根据各个实施例的示例性移动装置300的示意框图；
图6A是从阴极发出的无磨损的散焦电子束斑的示意俯视图；并且
图6B和6C是从阴极发出的磨损的散焦电子束斑的两个示例实施例的示意俯视图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明的各种实施例，在附图中示出了本发明的一些但不是全部实施例。实际上，本发明的实施例可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开满足适用的法律要求。除非另有限定，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明相关领域的普通技术人员通常已知和理解的相同含义。除非另有指出，否则术语“或”在本文中以替代和结合的意义使用。贯穿全文，相同的数字表示相同的元件。
更进一步，为了促进对本发明的理解，下面限定了许多术语。本文所限定的术语具有本发明有关的领域的普通技术人员通常理解的含义。诸如“一”，“一种”和“该”的术语并非旨在仅指单数实体，而是包括可用特定示例来说明的通用类别。本文中的术语用于描述本发明的特定实施例，但是除了如权利要求中概述的那样，它们的使用并不限制本发明。
如本文所使用的术语“三维结构”等通常是指旨在用于特定目的的预期或实际制造的三维构造(例如，一种或多种结构材料的三维构造)。这种结构等可以例如借助于三维CAD***来设计。
如本文在各种实施例中使用的术语“电子束”是指任何带电粒子束。带电粒子束的源可以包括电子枪，线性加速器等。
图1描绘了根据本发明的自由形式制造或增材制造设备21的示例实施例。设备21包括电子束枪6；电子束光学器件7；两个粉末料斗4、14；构建平台2；构建箱10；粉末分配器28；粉末床5；真空室20和控制单元8。
真空室20可以能够或被构造为借助于或经由真空***来维持真空环境，该***可以包括本领域技术人员众所周知的涡轮分子泵，涡旋泵，离子泵和一个或多个阀，因此在该上下文中不需要进一步解释。真空***可以由控制单元8控制。熔融在一起的粉末材料的各个层提供在真空室20的第一部分20a中。电子束源提供在真空室20的第二部分20b中，其中第一部分20a和第二部分20b彼此开放地连接。
电子束枪6被构造为生成电子束，该电子束可用于预热粉末，将提供在构建平台2上的粉末材料熔化或熔融在一起，和/或对已经熔融的粉末材料进行后热处理。电子束枪6提供在真空室20的第二部分20b中。控制单元8可以用于控制和管理从电子束枪6发射的电子束。
电子束光学器件7可以包括至少一个聚焦线圈，至少一个偏转线圈7以及可选地至少一个用于像散校正的线圈。
电子束电源(未示出)可以电连接到控制单元8。在本发明的示例实施例中，电子束枪6可以生成具有约15-120kV的加速电压并且束功率在3-15kW的范围内的可聚焦电子束。当通过将粉末用电子束逐层熔融来构建三维制品时，真空室20的第一部分20a中的压力可以为1x10-3mbar或更低。
电子束生成阴极可以是由钨，碱土金属六硼化物(例如，六硼化锂，六硼化钠，六硼化钾，六硼化铷，六硼化铯或六硼化钫)或稀土金属六硼化物(例如，六硼化钪，六硼化钇，六硼化镧，六硼化铈，六硼化镨，六硼化钕，六硼化钷，六硼化钐，六硼化铕，六硼化钆，六硼化铽，六硼化镝，六硼化钬,六硼化铒，六硼化铥，六硼化镱，六硼化镥)制成的热电子阴极。
根据模型，可以在工作台上引导来自至少一个电子束源的电子束以在第一选定位置熔融，以形成三维制品的第一横截面，同时向真空室的第二部分供应气体。根据控制单元8给出的指令，将射束引导到构建平台2上。在控制单元8中，存储了关于如何控制三维制品的每一层的电子束的指令。三维制品3的第一层可以构建在可以是可移动的构建平台2上，在粉末床5中或在可选的起始板上。起始板可直接布置在构建平台2上或布置在构建平台2上提供的粉末床5的顶部上。
在又一示例实施例中，至少第一三维制品的至少第一层中的至少一条扫描线由来自第一电子束源的第一电子束熔融，并且至少第一三维制品的第二层中的至少一条扫描线由来自第二能量束源的第二能量束熔融。
该实施例的优点在于第二能量束源可以是用于熔化粉末材料的电子束源，激光源或任何其他合适的方式。制品的不同层可能需要不同类型的能量束表征。通过该实施例，还可以通过在要制造的零件的不同层的不同能量束源之间切换来定制材料属性。
第一电子束源可以用于熔化/熔融粉末材料，而第二能量束源可以用于预热粉末材料或对已经熔融的粉末材料进行后热处理。
第二能量束源可以是用于预热粉末材料或对已经熔融的粉末材料进行后热处理的电阻加热器或红外加热器。
在本发明的另一示例实施例中，至少第一三维制品的至少一层中的扫描线由来自第一电子束源的第一电子束熔融，并且至少第二三维制品的至少一层中的扫描线由来自第二能量束源的第二能量束熔融。通过本发明的方法，可以同时由两个不同能量束源(用于熔融第一三维制品的第一能量束源和用于熔融第二三维制品的第二能量束源)来制造两个三维制品。或者，第一和第二能量束源交替用于第一和第二三维制品，即，第一和第二能量束用于在所述第一和第二三维制品中熔融粉末层。
粉末料斗4、14包括将被提供在构建箱10中的构建平台2上的粉末材料。粉末材料例如可以是纯金属或金属合金，例如钛，钛合金，铝，铝合金，不锈钢，Co-Cr合金，镍基超合金等。
代替如图1所示的两个粉末料斗，可以使用仅一个粉末料斗。替代地，可以通过其他已知方法来提供粉末，例如，在构建容器旁边的一个或两个粉末存储器，具有高度可调平台，用于通过调节高度可调平台的高度来输送预定量的粉末。然后通过刮刀或粉末耙将粉末从粉末容器耙到构建容器。
粉末分配器28布置成将粉末材料的薄层铺设在构建平台2上。在工作周期期间，构建平台2将相对于真空室中的固定点连续降低。为了使这种移动成为可能，在本发明的一个实施例中，构建平台2在竖直方向上(即在箭头P所示的方向上)可移动地布置。这意味着构建平台2从初始位置开始，在该初始位置中已经铺设了必要厚度的第一粉末材料层。降低构建平台2的方式可以例如通过配备有齿轮，调节螺钉等的伺服引擎来进行。伺服引擎可以连接到控制单元8。
在完成第一层之后(即，熔融制造三维制品的第一层的粉末材料之后)，在构建平台2上提供第二粉末层。第二层的厚度可以由构建平台相对于构建第一层的位置降低的距离来确定。第二粉末层通常根据与前面的层相同的方式分配。但是，在相同的增材制造机中可能会有替代方法将粉末分配到工作台上。例如，第一层可以借助于或经由第一粉末分配器28来提供，第二层可以由另一粉末分配器来提供。粉末分配器的设计根据来自控制单元8的指令自动改变。单耙***形式的粉末分配器28，即，其中一个耙捕获从左粉末料斗4和右粉末料斗14两者下落的粉末，这样的耙可以改变设计。
在已经将第二粉末层分配在构建平台上之后，将能量束引导到工作台上，从而使第二粉末层在选定的位置熔融，以形成三维制品的第二横截面。第二层中的熔融部分可以结合至第一层的熔融部分。通过不仅熔化最上层中的粉末而且还熔化最上层直接下方一层的厚度的至少一部分，可以将第一层和第二层中的熔融部分熔化在一起。
通过连续熔融粉末床的部分而形成的三维制品，该部分对应于三维制品的连续横截面，包括提供三维制品的模型的步骤。可以经由CAD(计算机辅助设计)工具来生成模型。
通过根据几种方法将粉末均匀地分配在工作台上，可以在工作台316上提供第一粉末层。分配粉末的一种方式是通过耙***收集从料斗306、307掉落的材料。耙在构建箱上移动，从而将粉末分配到起始板上。耙的下部与起始板或先前粉末层的上部之间的距离决定了分配在起始板上的粉末厚度。通过调节构建平台314的高度，可以轻松地调节粉末层的厚度。
相机35可以是热敏相机，并且可以是IR相机，CCD相机，数字相机，CMOS相机和/或NIR相机的形式。在图1中，相机被布置在电子束源旁边，在真空室20的第一部分20a的顶部上。在替代实施例中，相机可以布置在真空室20的第一部分的侧壁处。在又一示例实施例中，可以使用一个以上的相机。
图6A示出了从阴极发出的没有磨损的典型散焦电子束斑600的示意俯视图。如果对电子束进行适当的校准，则意味着从阴极元件向下到目标表面的电子束路径中的任何光学误差都可以通过例如调整像散线圈和/或调整丝位置和/或调整线圈位置来补偿，目标表面上的电子束的斑600应具有预定的大小和形状。
在检测电子束源丝的磨损的方法的第一步骤242中，将电子束源固定在参考条件下。在参考条件下，丝的温度在预定温度间隔内。通过将丝布置到预定温度间隔，在某些情况下，丝应具有特征电子发射率。对于二极管电子束枪，温度是电子束电流的唯一决定因素。通过改变丝的温度，可以改变电子束电流。在三极管的情况下，电子束电流取决于丝的温度以及布置在丝和阳极之间的栅极结构的电势。当在参考条件下布置电子束源时，丝的温度以及在三极管的情况下的栅极结构的电势达至预定水平。参考条件还可以意味着将加速电压设置为预定值，并且所有射束光学器件可以具有预定设置。
在用于检测电子束源丝的磨损的方法的第二步骤244中，将从电子束源中的丝发出的电子束的聚焦平面移离目标表面预定距离，以将丝的电子发射再现到目标表面。可以进行移动，使得聚焦平面被布置在目标表面下方预定距离处。通过这样做，将丝电子发射再现到目标表面。聚焦平面的移动距离决定了电子束斑的放大倍数，较大的距离可能会导致较大的电子束斑。聚焦平面的移动可以通过改变电子束光学器件中的聚焦线圈的设置来执行。电子束源的参考条件包括聚焦线圈的固定设置，使得聚焦平面移离目标表面预定距离。参考条件还可以包括射束光学器件的其他构件(例如一个或多个偏转线圈和一个或多个像散线圈)的固定设置。在替代实施例中，可以通过移动目标表面来移动聚焦平面。在增材制造中，目标表面是可移动台，在该可移动台上逐层施加粉末并熔融在选定位置。在这样的装备中，可以通过简单地将可移动台上下移动预定距离来移动聚焦平面。
在第三步骤246中，通过相机捕获再现到目标表面的丝的电子发射的图像。相机可以垂直于目标表面或与目标表面成角度布置。在图6B中，描绘了期望斑600，其具有虚线轮廓，和来自具有某种磨损的丝的实际斑650的第一示例实施例。可以看出，实际斑650小于期望斑600，并且实际斑650还具有不规则轮廓，这意味着该形状不再是正圆的形式。不规则性可能是由由于磨损和/或丝被异物沉积而从丝中去除丝的部分所致。
可以在从电子束开始撞击目标表面的预定位置起的预定时间获取再现到目标表面的丝的电子发射的图像。预定时间例如可以是从开始撞击起的0-10ms。替代地，在达到热平衡之后捕获图像。取决于目标表面上使用的材料以及该材料是固体还是粉末形式，从电子束开始撞击目标表面到热平衡的时间可以根据情况通过实验来确定。
在图6C中，描绘了期望斑(参考斑)600和具有相同形状和直径但具有两个岛形660、670的实际斑，两个岛形660、670表示目标表面上较冷区域。这些较冷区域或岛形660、670表示丝的磨损和/或材料的沉积，这阻止电子从丝发射。这些岛形可以具有零电子发射或降低的发射，例如低于最大电子发射的10％。
在第四步骤248中，将捕获图像与再现到目标表面的丝的电子发射的参考图像进行比较。
将电子束源的实际图像和参考图像与相同的参考条件(即，实际图像具有与参考图像相同的电子束源设置)进行比较。参考图像可以是新时利用丝获取的实际图像，也可以是在电子束***考条件下斑应如何显示的模拟图像。
在第五步骤250中，如果所捕获图像中的光通量与参考图像偏离大于预定值，则检测到丝磨损。可以通过分析期望束斑的区域内的实际图像的每个位置处的强度来确定光通量，即，没有观察实际束斑中期望束斑的***。然后将强度积分到整个表面上以获得光通量。这可以通过计算机程序自动完成，该计算机程序首先检测位置中图像的强度，然后通过对期望区域上的强度进行积分来确定整个束斑的实际光通量。这将导致以流明为单位的实际光通量。如果实际光通量与参考图像中的期望光通量偏离大于预定值，则检测到丝磨损。可以执行确定实际图像中的光通量的相同方法来确定期望图像中的光通量。在替代实施例中，期望的光通量被设置为预定值，该预定值根据实验和/或通过仿真确定。可以通过PCA(主成分分析)，相对亮度和/或形状检测来确定低于特定值的光通量和/或发射区域。
在根据本发明的替代实施例中，确定再现到目标表面的丝的电子发射的捕获图像中低于预定发射值的电子发射的总区域。预定发射值可以是最大发射的5％。在替代实施例中，预定发射值是最大发射的2％。捕获图像中低于预定发射值的电子发射总区域仅在参考图像的边界内确定，即，不在表示参考图像的区域之外。如果捕获图像中的光通量与参考图像偏离大于预定值和/或如果捕获图像中低于预定发射值的电子发射总区域大于预定值，则可以检测到丝磨损。在又一示例实施例中，预定发射值是零发射。
在第一示例实施例中，该预定区域可以是期望束斑区域的5％。在另一个示例实施例中，预定区域是期望束斑区域的10％。在又一示例实施例中，预定区域是期望束斑区域的25％。在又一个示例实施例中，预定区域是期望束斑区域的50％。
在本发明的检测丝磨损的方法中，电子束斑扩大到目标表面上。束斑的扩大还导致束斑中的任何缺陷同时扩大。可以通过使束斑在目标表面上散焦来进行扩大，这可以是正散焦或负散焦，这意味着实际焦点可以以预定距离布置在目标表面下方或上方。当扩大斑时，目标表面上每单位区域的功率会降低。未散焦电子束可能会开始熔化目标表面，扩大的束斑可能不会具有这种问题，从而使分析效率更高。目标表面可以是固体表面，例如增材制造中的起始板或增材制造中的已熔融顶表面。目标表面也可以是粉末表面。散焦电子束斑可以布置在粉末分配器上提供的检测区域上。检测区域可以是仅出于检查束斑的目的而提供在粉末分配器顶部的平坦表面。
在增材制造中，要实现的最小斑直径可以在100-500μm的范围内，并且电子束电流可以在10-50mA的范围内，并且加速电压约为60kV。该斑通常可以从其最小尺寸(即，预定电流的最佳聚焦)扩大5倍或10倍，从而产生直径约几毫米的散焦束。可能感兴趣的斑可能是未偏转斑。显然，可以使用目标上的任何其他位置，但是除了中心位置以外的所有位置都使用偏转电子束，这意味着可能会从偏转线圈引入畸变。通过使用非偏转位置，可以移除偏转线圈***引入的任何缺陷。如上所述，束的任何形状都可以用作参考。为了简化描述，我们选择将参考束斑形状例示为正圆，这可以是例如在用于通过逐层熔融粉末材料来形成三维制品的添加电子束熔化应用中的期望斑形状。其他应用和/或情况可能具有另一束形状作为目标形状。
在以上描述中，我们已经提到了既用作参考又实际检测到的扩大束斑。但是，扩大是聚焦平面移动的结果。当将聚焦平面移动到目标表面下方时，将成像阴极或丝表面，而不是电子束的交叉(cross-over)。扩大系数取决于感兴趣的特定机器中的各个距离，即交叉点，聚焦线圈和目标表面之间的距离。
可通过对位图图像或灰度图像中的区域进行计数，来确定检测到的图像中的低于预定发射值的发射区域。
在本发明的替代实施例中，提供了进一步的步骤，其将检测到的低于预定发射值的发射区域进行加权。可以认为更靠近束斑中心的具有低于预定发射值的发射的区域比束斑周边处的低于预定发射值的发射区域更差。加权因子可以从周边到中心连续增加，例如从1到2或从1到5。
在示例实施例中，电子束源的参考条件可以表示电子束电流相对较低，即在1-5mA的间隔中。丝的温度可以尽可能低，即刚好高于电子发射开始的温度。
在又一示例实施例中，可以将具有低于预定值的发射值的检测到的斑区域转换为丝的剩余寿命。在又一示例实施例中，可以将低于预定发射值的发射值区域和/或检测到的束斑的光通量转换成阴极元件的剩余寿命。该寿命确定可以在构建期间连续进行，也可以在构建之前连续进行，以查看要使用的阴极是否会持续期望的时间。这在增材制造中尤其有价值，在增材制造中，丝将在更长的时间段期间用于制造三维制品。
在丝被LaC2或Ti污染的情况下，与参考图像相比，检测到的斑的区域将减小，并且剩余区域的光通量将较低。
在丝被LaB2O3污染的情况下，与参考图像相比光通量将减小，并且强度在发射表面上可能变化很大。如果检测到这种类型的污染，则可以将其燃烧掉以换成新的或相对新的丝。
在示例实施例中，如果光通量低于参考值的50％，则是时候将丝切换到新的了。可以在开始使用电子枪之前预测该参考值的50％光通量。如果在使用期间预期会出现50％光通量，则应在开始使用电子束源之前更换阴极。
在本发明的另一方面，提供一种程序元件，当在计算机上执行时该程序元件被构造和布置成实施本文所述的方法。程序元件可以被安装在计算机可读存储介质中。根据需要，计算机可读存储介质可以是本文其他各处所述的控制单元中的任何一个，也可以是另一个单独的控制单元。可以包括体现在其中的计算机可读程序代码部分的计算机可读存储介质和程序元件可以进一步包含在非暂时性计算机程序产品内。依次在下面提供有关这些特征和构造的进一步详细信息。
如上所述，本发明的各种实施例可以以各种方式来实施，包括作为非暂时性计算机程序产品。计算机程序产品可以包括存储应用，程序，程序模块，脚本，源代码，程序代码，目标代码，字节代码，编译代码，解释代码，机器代码，可执行指令等(本文也称为可执行指令，用于执行的指令，程序代码和/或本文可互换使用的相似术语)的非暂时性计算机可读存储介质。这样的非暂时性计算机可读存储介质包括所有计算机可读介质(包括易失性和非易失性介质)。
在一个实施例中，非易失性计算机可读存储介质可以包括软盘，软磁盘，硬盘，固态存储(SSS)(例如，固态驱动器(SSD)，固态卡(SSC)，固态模块(SSM))，企业级闪存驱动器，磁带或任何其他非暂时性磁性介质等。非易失性计算机可读存储介质还可以包括打孔卡，纸带，光学标记纸(或具有孔图案或其他光学可识别标记的任何其他物理介质)，光盘只读存储器(CD-ROM)，光盘可擦写光盘(CD-RW)，数字多功能盘(DVD)，蓝光盘(BD)，任何其他非暂时性光学介质等。这样的非易失性计算机可读存储介质还可包括只读存储器(ROM)，可编程只读存储器(PROM)，可擦可编程只读存储器(EPROM)，电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，闪存(例如，串行，NAND，NOR等)，多媒体存储卡(MMC)，安全数字(SD)存储卡，SmartMedia卡，CompactFlash(CF)卡，记忆棒等。此外，非易失性计算机可读存储介质还可包括导电桥接随机存取存储器(CBRAM)，相变随机存取存储器(PRAM)，铁电随机存取存储器(FeRAM)，非易失性随机存取存储器(NVRAM)，磁阻随机存取存储器(MRAM)，电阻式随机存取存储器(RRAM)，硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅存储器(SONOS)，浮接栅随机存取存储器(FJGRAM)，千足虫存储器，赛道存储器等。
在一个实施例中，易失性计算机可读存储介质可以包括随机存取存储器(RAM)，动态随机存取存储器(DRAM)，静态随机存取存储器(SRAM)，快速页面模式动态随机存取存储器(FPM DRAM)，扩展数据输出动态随机存取存储器(EDO DRAM)，同步动态随机存取存储器(SDRAM)，双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)，双倍数据速率类型两个同步动态随机存取存储器(DDR2 SDRAM)，双倍数据速率类型三个同步动态随机存取存储器(DDR3 SDRAM)，Rambus动态随机存取存储器(RDRAM)，双晶体管RAM(TTRAM)，晶闸管RAM(T-RAM)，零电容器(Z-RAM)，Rambus嵌入式存储器模块(RIMM)，双嵌入式存储器模块(DIMM)，单嵌入式存储器模块(SIMM)，视频随机存取存储器VRAM，高速缓冲存储器(包括各种级别)，闪存，寄存器存储器等。将理解的是，在将实施例描述为使用计算机可读存储介质的情况下，除上述计算机可读存储介质之外，其他类型的计算机可读存储介质也可以替代或使用。
应当理解，本发明的各种实施例还可以被实施为方法，设备，***，计算装置，计算实体等，如本文其他地方所描述的。这样，本发明的实施例可以采取设备，***，计算装置，计算实体等的形式，执行存储在计算机可读存储介质上的指令，以进行某些步骤或操作。然而，本发明的实施例也可以采取进行某些步骤或操作的完全硬件实施例的形式。
下面参***，方法，***和计算机程序产品的框图和流程图说明来描述各种实施例。应当理解，框图和流程图说明中的任一个的每个框分别可以例如作为在计算***中的处理器上执行的逻辑步骤或操作，部分地由计算机程序指令来实施。可以将这些计算机程序指令加载到计算机(例如专用计算机或其他可编程数据处理设备)上，以产生专门构造的机器，使得在计算机或其他可编程数据处理设备上执行的指令实施流程图框中指定的功能。
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器中，可以引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生制造制品，该指令包括用于实施流程图框中指定的功能的计算机可读指令。也可以将计算机程序指令加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，以使一系列操作步骤在计算机或其他可编程设备上进行，以产生计算机实施的处理，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供实施在流程图框中指定的功能的操作。
因此，框图和流程图说明的框支持用于进行指定功能的各种组合，用于进行指定功能的操作和用于进行指定功能的程序指令的组合。还应当理解，框图和流程图说明的每个框以及框图和流程图说明的框的组合，可以由进行指定功能或操作的基于专用硬件的计算机***，或专用硬件和计算机指令的组合来实施。
图3是可以与本发明的各种实施例结合使用的示例性***320的框图。在至少所示的实施例中，***320可以包括一个或多个中央计算装置110，一个或多个分布式计算装置120，以及一个或多个分布式手持或移动装置300，它们均构造成经由一个或多个网络130与中央服务器200(或控制单元)通信。尽管图3将各种***实体示出为单独的独立实体，但是各种实施例不限于该特定架构。
根据本发明的各种实施例，一个或多个网络130可以能够支持根据许多第二代(2G)，2.5G，第三代(3G)，和/或***(4G)移动通信协议等中的任何一个或多个的通信。更具体地，一个或多个网络130可以能够支持根据2G无线通信协议IS-136(TDMA)，GSM和IS-95(CDMA)的通信。同样，例如，一个或多个网络130可以能够支持根据2.5G无线通信协议GPRS，增强型数据GSM环境(EDGE)等的通信。另外，例如，一个或多个网络130可以能够支持根据3G无线通信协议(例如采用宽带码分多址(WCDMA)无线电接入技术的通用移动电话***(UMTS)网络)的通信。一些窄带AMPS(NAMPS)以及TACS网络也可以从本发明的实施例中受益，双模式或更高模式的移动站(例如，数字/模拟或TDMA/CDMA/模拟电话)也应从本发明的实施例中受益。作为又一示例，***320的每个部件可以被构造为根据例如射频(RF)、蓝牙TM、红外(IrDA)的技术，或多种不同的有线或无线网络技术(包括有线或无线个人局域网(“PAN”)，局域网(“LAN”)，城域网(“MAN”)，广域网(“WAN”)等)中的任何一种彼此通信。
尽管在图3中将装置110-300示为在相同的网络130上彼此通信，但是这些装置同样可以在多个单独的网络上通信。
根据一个实施例，除了从服务器200接收数据之外，分布式装置110、120和/或300还可以被构造为自行收集和传输数据。在各种实施例中，装置110、120和/或300可以能够经由一个或多个输入单元或装置(诸如小键盘，触摸板，条形码扫描器，射频识别(RFID)读取器，接口卡(例如调制解调器等)或接收机)接收数据。装置110、120和/或300还可以能够将数据存储到一个或多个易失性或非易失性存储器模块，并且经由一个或多个输出单元或装置(例如，通过将数据显示给操作装置的用户或通过例如在一个或多个网络130上传输数据)来输出数据。
在各种实施例中，服务器200包括用于进行根据本发明的各种实施例的一个或多个功能的各种***，包括本文更具体地示出和描述的那些。然而，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，服务器200可以包括用于进行一个或多个相同功能的多种替代装置。例如，在某些实施例中，服务器200的至少一部分可以位于分布式装置110、120和/或手持或移动装置300上，这对于特定应用可能是期望的。如将在下面进一步详细描述的，在至少一个实施例中，手持或移动装置300可以包含一个或多个移动应用330，该一个或多个移动应用330可以被构造为提供用于与服务器200通信的用户接口，所有这些都将在下面同样详细地描述。
图4是根据各种实施例的服务器200的示意图。服务器200包括处理器230，该处理器230经由***接口或总线235与服务器内的其他元件通信。服务器200中还包括用于接收和显示数据的显示/输入装置250。该显示/输入装置250可以是例如与监视器结合使用的键盘或定点装置。服务器200还包括存储器220，存储器220通常包括只读存储器(ROM)226和随机存取存储器(RAM)222。服务器的ROM 226用于存储基本输入/输出***224(BIOS)，基本输入/输出***224包含帮助在服务器200内的元件之间传递信息的基本例程。先前已经在本文中描述了各种ROM和RAM构造。
另外，服务器200包括至少一个存储装置或程序存储装置210，例如硬盘驱动器，软盘驱动器，CD Rom驱动器或光盘驱动器，用于存储各种计算机可读介质(例如硬盘，可移动磁盘或CD-ROM磁盘)上的信息。如本领域普通技术人员将理解的，这些存储装置210中的每个通过适当的接口连接到***总线235。存储装置210及其相关联的计算机可读介质为个人计算机提供非易失性存储。如本领域普通技术人员将理解的，上述计算机可读介质可以被本领域已知的任何其他类型的计算机可读介质代替。这样的介质包括例如磁带盒，闪存卡，数字视频盘和伯努利盒式磁带。
尽管未示出，但是根据实施例，服务器200的存储装置210和/或存储器可以进一步提供数据存储装置的功能，该数据存储装置可以存储可由服务器200访问的历史和/或当前输送数据以及输送条件。就这一点而言，存储装置210可以包括一个或多个数据库。术语“数据库”是指诸如经由相关数据库，层次数据库或网络数据库存储在计算机***中的记录或数据的结构化集合，因此，不应以限制的方式来解释。
包括例如可由处理器230执行的一个或多个计算机可读程序代码部分的多个程序模块(例如，示例性模块400-700)可以由各种存储装置210存储在RAM 222中。这样的程序模块还可以包括操作***280。在这些和其他实施例中，各种模块400、500、600、700借助于处理器230和操作***280来控制服务器200的操作的某些方面。在其他实施例中，应当理解，在不脱离本发明的范围和实质的情况下，还可以提供一个或多个附加和/或替代模块。
在各个实施例中，程序模块400、500、600、700由服务器200执行，并且被构造为生成一个或多个图形用户接口，报告，指令和/或通知/警报，所有这些都可访问和/或可传输到***320的各个用户。在某些实施例中，用户接口，报告，指令和/或通知/警报可以经由一个或多个网络130访问，该一个或多个网络130可以包括因特网或其他可行的通信网络，如先前所讨论的。
在各种实施例中，还应当理解，模块400、500、600、700中的一个或多个可以替代地和/或附加地(例如，一式两份)本地存储在装置110、120和/或300中的一个或多个上，并且可以由相同的一个或多个处理器执行。根据各种实施例，模块400、500、600、700可以向一个或多个数据库发送数据，从一个或多个数据库接收数据，以及利用包含在一个或多个数据库中的数据，该一个或多个数据库可以包括一个或多个单独的，链接的和/或联网的数据库。
同样位于服务器200内的是网络接口260，用于与一个或多个网络130的其他元件进行接口并通信。本领域普通技术人员将认识到，服务器200部件中的一个或多个可以在地理上位于远离其他服务器部件。此外，服务器200部件中的一个或多个可以被组合，和/或进行本文描述的功能的附加部件也可以被包括在服务器中。
尽管前述描述了单个处理器230，但是本领域普通技术人员将认识到，服务器200可以包括彼此结合操作以进行本文所述功能的多个处理器。除了存储器220之外，处理器230还可以连接到用于显示，传输和/或接收数据，内容等的至少一个接口或其他装置。在这方面，接口可以包括用于传输和/或接收数据，内容等的至少一个通信接口或其他装置，以及可以包括显示器和/或用户输入接口的至少一个用户接口，如下面将更详细描述的。用户输入接口又可以包括允许实体从用户接收数据的许多装置中的任何一个，例如小键盘，触摸显示器，操纵杆或其他输入装置。
更进一步，尽管参考“服务器”200，但是本领域普通技术人员将认识到，本发明的实施例不限于传统限定的服务器架构。更进一步，本发明的实施例的***不限于单个服务器或相似的网络实体或大型计算机***。在不脱离本发明实施例的精神和范围的情况下，可以同样地使用包括彼此结合操作以提供本文描述的功能的一个或多个网络实体的其他相似架构。例如，在不脱离本发明实施例的精神和范围的情况下，可以同样地使用两个或更多个个人计算机(PC)，相似电子装置或手持便携装置相互协作以提供本文描述的与服务器200相关联的功能的网状网络。
根据各种实施例，利用本文描述的计算机***和/或服务器可以执行或可以不执行处理的许多单独步骤，并且计算机实施方式的程度可以变化，这对于一个或多个特定应用可能是期望的和/或有益的。
图5提供了可以与本发明的各种实施例结合使用的移动装置300的说明性示意表示。移动装置300可以由各方操作。如图5所示，移动装置300可以包括天线312，发射机304(例如，无线电)，接收机306(例如，无线电)，以及分别向发射机304提供信号并从接收机306接收信号的处理元件308。
分别提供给发射机304的信号和从接收机306接收的信号可以包括根据适用的无线***的空中接口标准以与各种实体(诸如服务器200，分布式装置110、120等)进行通信的信令数据。就这一点而言，移动装置300可以能够以一种或多种空中接口标准，通信协议，调制类型和访问类型进行操作。更具体地，移动装置300可以根据多种无线通信标准和协议中的任何一种进行操作。在特定实施例中，移动装置300可以根据多种无线通信标准和协议(例如GPRS，UMTS，CDMA2000、1xRTT，WCDMA，TD-SCDMA，LTE，E-UTRAN，EVDO，HSPA，HSDPA，Wi-Fi，WiMAX，UWB，IR协议，蓝牙协议，USB协议和/或任何其他无线协议)来操作。
根据各种实施例，经由这些通信标准和协议，移动装置300可以与使用诸如非结构化补充服务数据(USSD)，短消息服务(SMS)，多媒体消息服务(MMS)，双音多频信令(DTMF)和/或用户识别模块拨号器(SIM拨号器)的概念的各种其他实体通信。移动装置300还可以例如将更改，附件和更新下载到其固件，软件(例如，包括可执行指令，应用，程序模块)以及操作***。
根据一个实施例，移动装置300可以包括位置确定装置和/或功能。例如，移动装置300可以包括适于获取例如纬度，经度，高度，地理编码，路线和/或速度数据的GPS模块。在一个实施例中，GPS模块通过识别可见卫星的数量以及这些卫星的相对位置来获取数据，有时称为星历数据。
移动装置300还可以包括用户接口(该用户接口可以包括联接到处理元件308的显示器316)和/或用户输入接口(联接到处理元件308)。用户输入接口可以包括允许移动装置300接收数据的多个装置中的任何一个，例如小键盘318(硬的或软的)，触摸显示器，语音或运动接口或其他输入装置。在包括小键盘318的实施例中，小键盘可以包括(或引起显示)常规数字(0-9)和相关键(#，*)，以及用于操作移动装置300的其他键，并且可以包括可以被激活以提供全套字母数字键的全套字母键或一组键。除了提供输入之外，用户输入接口还可用于例如激活或停用某些功能，例如屏幕保护和/或睡眠模式。
移动装置300还可以包括易失性存储装置或存储器322和/或非易失性存储装置或存储器324，其可以被嵌入和/或可以是可移动的。例如，非易失性存储器可以是ROM，PROM，EPROM，EEPROM，闪存，MMC，SD存储卡，记忆棒，CBRAM，PRAM，FeRAM，RRAM，SONOS，赛道存储器等。易失性存储器可以是RAM，DRAM，SRAM，FPM DRAM，EDO DRAM，SDRAM，DDR SDRAM，DDR2SDRAM，DDR3 SDRAM，RDRAM，RIMM，DIMM，SIMM，VRAM，高速缓冲存储器，寄存器存储器等。易失性和非易失性存储装置或存储器可以存储数据库，数据库实例，数据库映射***，数据，应用，程序，程序模块，脚本，源代码，目标代码，字节代码，编译代码，解释代码，机器代码，可执行指令等，以实施移动装置300的功能。
移动装置300还可以包括相机326和移动应用330中的一个或多个。根据各种实施例，相机326可以被构造为附加和/或替代数据收集特征，由此移动装置300可以经由相机读取，存储和/或发送一个或多个项目。移动应用330可以进一步提供特征，经由该特征各种任务可以与移动装置300一起进行。对于移动装置300和***320作为整体的一个或多个用户可能期望可以提供各种构造。
本发明不限于上述实施例，并且在所附权利要求的范围内可以进行许多修改。这样的修改可以例如涉及使用与示例性电子束(例如激光束)不同的能量束源。可以使用除金属粉末以外的其他材料，例如非限制性示例：导电聚合物和导电陶瓷粉末。实际上，本领域普通技术人员将能够使用前文中包含的信息，以未按字面描述但仍由所附权利要求涵盖的方式来修改本发明的各种实施例，因为它们基本上完成了相同的功能以达到基本上相同的结果。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。尽管本文采用了特定术语，但是它们仅在一般性和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。

Claims (15)

1.一种用于检测电子束源中的电子束丝磨损的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a.将工作台上所述电子束源发出的束斑扩大到预定最小尺寸，
b.通过相机捕获所述工作台上的所述束斑的图像，
c.将所述束斑的所述捕获图像与参考图像进行比较，
d.如果所述捕获图像与所述参考图像偏离大于预定值，则检测到丝磨损。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述参考图像和所述捕获图像之间的所述偏离是尺寸，形状或强度中的一个或多个。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中，通过散焦所述电子束来扩大所述束斑。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述预定最小尺寸是xxxμm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
e.在检测到丝磨损的情况下，将所述丝加热到预定温度达预定时间段，
f.重复步骤a-d。
6.一种用于通过连续沉积粉末材料的各个层来形成三维制品的方法，所述粉末材料的各个层由来自电子束源的电子束熔融在一起以便形成制品，其特征在于，所述方法进一步包括根据权利要求1所述的束丝磨损检测方法。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其中，当所述三维制品准备好时，进行所述丝检测方法。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中：
所述方法进一步包括在一个或多个存储器存储区域中接收和存储所述三维制品的所述模型的步骤；并且
至少引导所述电子束的步骤是经由执行一个或多个计算机处理器来进行的。
9.一种程序元件，当在计算机上执行时，所述程序元件被构造和布置为用于检测电子束源中的电子束丝磨损的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a.将工作台上所述电子束源发出的束斑扩大到预定最小尺寸，
b.通过相机捕获所述工作台上的所述束斑的图像，
c.将所述束斑的所述捕获图像与参考图像进行比较，
d.如果所述捕获图像与所述参考图像偏离大于预定值，则检测到丝磨损。
10.一种非暂时性计算机可读介质，其特征在于，所述非暂时性计算机可读介质具有存储在其上的根据权利要求9所述的程序元件。
11.一种用于检测电子束源中的电子束丝磨损的设备，其特征在于，所述设备包括：
a.用于将工作台上所述电子束源发出的束斑扩大到预定最小尺寸的装置，
b.相机，所述相机用于捕获所述工作台上的所述束斑的图像，
c.比较单元，所述比较单元用于将所述束斑的所述捕获图像与参考图像进行比较，其中，如果所述捕获图像与所述参考图像偏离大于预定值，则检测到丝磨损。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，其中，所述参考图像和所述捕获图像之间的所述偏离是尺寸，形状或强度中的一个或多个。
13.根据权利要求11或12所述的设备，其特征在于，其中，用于散焦所述电子束的所述斑的所述装置是至少一个聚焦透镜。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的设备，其特征在于，其中，所述预定最小尺寸是xxxμm。
15.一种非暂时性计算机程序产品，所述非暂时性计算机程序产品包括至少一个计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有体现在其中的计算机可读程序代码部分，其特征在于，所述计算机可读程序代码部分包括：
构造成将工作台上所述电子束源发出的束斑扩大到预定最小尺寸的可执行部分；
构造成通过相机捕获所述工作台上的所述束斑的图像的可执行部分，以及
构造成如果所述捕获图像与所述参考图像偏离大于预定值则检测到丝磨损的可执行部分。
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