本發(fā)明的各種實(shí)施例涉及一種用于焊接工件的方法以及一種用于形成三維物件的方法。

背景技術(shù)：

形式自由的制作或增材制造是一種用于通過(guò)被應(yīng)用于工作臺(tái)的粉末層的所選部分的接續(xù)熔合來(lái)形成三維物件的方法。根據(jù)該技術(shù)的方法和設(shè)備在US 2009/0152771中公開(kāi)。

這樣的設(shè)備可以包括：工作臺(tái)，要在其上形成三維物件；粉末撒布器，被布置成敷設(shè)薄粉末層在工作臺(tái)上以形成粉末床；射線(xiàn)槍?zhuān)糜趯⒛芰窟f送到粉末，由此，粉末的熔合發(fā)生；元件，用于控制由射線(xiàn)槍在粉末床之上發(fā)出的射線(xiàn)，以通過(guò)粉末床的部分的熔合來(lái)形成三維物件的橫截面；以及控制計(jì)算機(jī)，其中存儲(chǔ)與三維物件的連續(xù)橫截面有關(guān)的信息。通過(guò)由粉末撒布器接續(xù)地敷設(shè)的粉末層的連續(xù)形成的橫截面的連續(xù)熔合來(lái)形成三維物件。

始終存在針對(duì)在增材制造中或當(dāng)將多個(gè)件焊接在一起時(shí)減少或最小化用于熔合粉末材料的時(shí)間的需求。一種用于在AM中或當(dāng)焊接時(shí)提高效率和速度的方式一般是：提高能量射束的功率且同時(shí)提高所述能量射束的偏轉(zhuǎn)速度。每表面單位所安置的功率從而可以被保持恒定但在要熔合或焊接的表面之上被更快地分配。然而，這僅適用直到所述能量射束的預(yù)定功率和偏轉(zhuǎn)速度。如果提高功率超過(guò)預(yù)定值，則偏轉(zhuǎn)速度將太快以使得來(lái)自能量射束的熱量將不具有足夠的時(shí)間來(lái)滲入到要熔合或焊接的材料中。在所述能量射束的功率太高且從而偏轉(zhuǎn)速度太快的情況下，表面溫度將變得太高以使得要熔合或焊接的材料取而代之被蒸發(fā)。

本領(lǐng)域中存在在焊接中超出該預(yù)定功率和偏轉(zhuǎn)速度而不蒸發(fā)要熔合或焊接的材料的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

具有該背景技術(shù)，則本發(fā)明的目的是提供一種用于具有改進(jìn)效率的焊接或增材制造的方法。上述目的由根據(jù)本文包含的權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)各種實(shí)施例，提供了一種用于焊接工件的方法。該方法包括下述步驟：利用高能量射束在所述工件上的第一位置處進(jìn)行第一焊接；利用至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)透鏡偏轉(zhuǎn)高能量射束以在所述工件上的第二位置處進(jìn)行第二焊接；利用至少一個(gè)聚焦透鏡將高能量射束聚焦在所述工件上；利用至少一個(gè)散光透鏡將高能量射束成形在所述工件上，使得高能量射束在所述工件上的形狀在與所述高能量射束的偏轉(zhuǎn)方向平行的方向上比在與所述高能量射束的所述偏轉(zhuǎn)方向垂直的方向上更長(zhǎng)，其中所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長(zhǎng)度之比作為所述能量射束在所述工件上的功率的函數(shù)而變化。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)是：隨著提高散光和掃描速度、同時(shí)仍熔合粉末或?qū)⒍鄠€(gè)件焊接在一起到足夠深度、同時(shí)避免由于過(guò)度溫度而引起的蒸發(fā)，可以大幅或非常大幅提高射束功率。這還可能導(dǎo)致構(gòu)建時(shí)間減少。本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)是：與掃描方向垂直的熔合準(zhǔn)確度或熔化寬度可以被保持恒定，不管所使用的射束功率和掃描速度如何。

在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，所述能量射束是激光束或電子束。至少該實(shí)施例的非限制性?xún)?yōu)勢(shì)是：本發(fā)明與所使用的能量射束源無(wú)關(guān)。

在本發(fā)明的再一示例實(shí)施例中，所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長(zhǎng)度之比還可以作為所述高能量射束在所述工件上的位置的函數(shù)而變化。至少該實(shí)施例的非限制性?xún)?yōu)勢(shì)是：射束斑的伸長(zhǎng)不僅可能是依賴(lài)于射束功率的，而且可能依賴(lài)于要熔合的圖案。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在用于通過(guò)利用高能量射束而對(duì)在工作臺(tái)上提供的至少一個(gè)粉末床層的部分的接續(xù)熔合來(lái)形成三維物件的增材制造中使用散光透鏡的方法，這些部分對(duì)應(yīng)于三維物件的接續(xù)橫截面，所述散光透鏡可以用于與在與偏轉(zhuǎn)方向垂直的方向上相比，在與所述偏轉(zhuǎn)方向平行的方向上更多地延長(zhǎng)所述粉末床層上高能量射束的大小，其中所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長(zhǎng)度之比作為所述能量射束在所述工件上的功率的函數(shù)而變化。

至少該實(shí)施例的非限制性?xún)?yōu)勢(shì)是：使用散光透鏡的方法可以從正常使用展寬，在該正常使用中，由于能量射束源與目標(biāo)表面之間透鏡系統(tǒng)中引入的失真，射束斑形狀被校正回到其原始形狀。根據(jù)本發(fā)明，散光透鏡系統(tǒng)（在激光束的情況下，其可以真正透鏡系統(tǒng)，而在電子束的情況下，其可以是電氣線(xiàn)圈系統(tǒng)）可以用于對(duì)射束進(jìn)行成形，以便在給出相比于與掃描方向垂直的方向而言在與所述掃描方向平行的方向上更長(zhǎng)的射束形狀的情況下在與偏轉(zhuǎn)方向平行的方向上伸長(zhǎng)射束大小。所述伸長(zhǎng)的程度至少作為所述能量射束的功率的函數(shù)而變化。

在本發(fā)明的再一方面中，提供了一種用于通過(guò)接續(xù)地安置被熔合在一起以形成三維物件的粉末材料的個(gè)體層來(lái)形成該物件的方法，所述方法包括下述步驟：提供用于發(fā)射高能量射束以用于加熱或熔合所述粉末材料中的至少一個(gè)的至少一個(gè)高能量射束源；提供用于在所述粉末材料上偏轉(zhuǎn)高能量射束的偏轉(zhuǎn)源；提供用于將所述高能量射束聚焦在所述粉末材料上的聚焦透鏡；利用至少一個(gè)散光透鏡將高能量射束成形在所述粉末層上，使得高能量射束在所述粉末層上的形狀在與所述高能量射束的偏轉(zhuǎn)方向平行的方向上比在與所述高能量射束的所述偏轉(zhuǎn)方向垂直的方向上更長(zhǎng)，其中所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長(zhǎng)度之比作為所述能量射束在所述工件上的功率的函數(shù)而變化。

本發(fā)明的各種實(shí)施例的非限制性?xún)?yōu)勢(shì)是：可以大幅或非常大幅提高功率，功率越高，則散光越大且掃描速度越快。這還導(dǎo)致針對(duì)增材制造的部分的構(gòu)建時(shí)間減少。本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)是：與掃描方向垂直的熔合準(zhǔn)確度或熔化寬度可以被保持恒定，不管所使用的射束功率和掃描速度如何，這意味著：根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)減少針對(duì)增材制造的部分的構(gòu)建時(shí)間時(shí)，準(zhǔn)確度不受影響。

在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，所述能量射束是激光束或電子束。至少該實(shí)施例的非限制性?xún)?yōu)勢(shì)是：本發(fā)明與所使用的能量射束源無(wú)關(guān)。

在本發(fā)明的再一示例實(shí)施例中，所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長(zhǎng)度之比還作為所述高能量射束在所述工件上的位置的函數(shù)而變化。至少該實(shí)施例的非限制性?xún)?yōu)勢(shì)是：射束斑的伸長(zhǎng)不僅是依賴(lài)于射束功率的，而且依賴(lài)于要熔合的圖案。

在本發(fā)明的又一示例實(shí)施例中，對(duì)于全掃描長(zhǎng)度、全橫截面和/或?qū)τ谌?維物件，與掃描方向垂直的方向上所述工件上的平均斑大小小于與掃描方向平行的方向上所述工件上的平均斑大小。至少該實(shí)施例的非限制性?xún)?yōu)勢(shì)是可以選擇：針對(duì)構(gòu)建的哪個(gè)部分，與掃描方向平行的方向上的平均斑大小長(zhǎng)于與掃描方向垂直的方向上的平均斑大小。

在本發(fā)明的又一示例實(shí)施例中，可以至少部分地經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)處理器的執(zhí)行來(lái)執(zhí)行所描述的方法中的任一個(gè)。

在本發(fā)明的又一示例實(shí)施例中，提供了一種用于通過(guò)接續(xù)地安置被熔合在一起以形成三維物件的粉末材料的個(gè)體層來(lái)形成該物件的設(shè)備。該設(shè)備包括：至少一個(gè)高能量射束源，用于發(fā)射高能量射束以用于加熱或熔合所述粉末材料中的至少一個(gè)；偏轉(zhuǎn)源，用于在所述粉末材料上偏轉(zhuǎn)高能量射束；聚焦透鏡，用于將所述高能量射束聚焦在所述粉末材料上；至少一個(gè)散光透鏡；以及至少一個(gè)控制器，被配置成控制所述至少一個(gè)散光透鏡以將高能量射束成形在所述粉末層上，使得高能量射束在所述粉末層上的形狀在與所述高能量射束的偏轉(zhuǎn)方向平行的方向上比在與所述高能量射束的所述偏轉(zhuǎn)方向垂直的方向上更長(zhǎng)，其中所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長(zhǎng)度之比作為所述能量射束在所述工件上的功率的函數(shù)而變化。

在本發(fā)明的又一示例實(shí)施例中，提供了一種用于焊接工件的設(shè)備。在某些實(shí)施例中，該設(shè)備包括：高能量射束，被配置成在所述工件上的第一位置處進(jìn)行第一焊接；至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)透鏡，被配置成偏轉(zhuǎn)高能量射束以使高能量射束在所述工件上的第二位置處進(jìn)行第二焊接；至少一個(gè)聚焦透鏡，被配置成將高能量射束聚焦在所述工件上；以及至少一個(gè)散光透鏡；以及至少一個(gè)控制器，被配置成：利用所述至少一個(gè)散光透鏡將高能量射束成形在所述工件上，使得高能量射束在所述工件上的形狀在與所述高能量射束的偏轉(zhuǎn)方向平行的方向上比在與所述高能量射束的所述偏轉(zhuǎn)方向垂直的方向上更長(zhǎng)，其中所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長(zhǎng)度之比作為所述能量射束在所述工件上的功率的函數(shù)而變化。

在本發(fā)明的又一示例實(shí)施例中，提供了一種用于通過(guò)接續(xù)地安置被熔合在一起以形成三維物件的粉末材料的個(gè)體層來(lái)形成該物件的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括其中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可讀程序代碼部分的至少一個(gè)非瞬變計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀程序代碼部分包括：被配置成提供用于發(fā)射高能量射束以用于加熱或熔合所述粉末材料中的至少一個(gè)的至少一個(gè)高能量射束源的可執(zhí)行部分；被配置成提供用于在所述粉末材料上偏轉(zhuǎn)高能量射束的偏轉(zhuǎn)源的可執(zhí)行部分；被配置成提供用于將所述高能量射束聚焦在所述粉末材料上的聚焦透鏡的可執(zhí)行部分；以及被配置成利用至少一個(gè)散光透鏡將高能量射束成形在所述粉末層上使得高能量射束在所述粉末層上的形狀在與所述高能量射束的偏轉(zhuǎn)方向平行的方向上比在與所述高能量射束的所述偏轉(zhuǎn)方向垂直的方向上更長(zhǎng)的可執(zhí)行部分，其中所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長(zhǎng)度之比作為所述能量射束在所述工件上的功率的函數(shù)而變化。

在本發(fā)明的又一示例實(shí)施例中，提供了一種用于焊接工件的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括其中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可讀程序代碼部分的至少一個(gè)非瞬變計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀程序代碼部分包括：被配置成利用高能量射束在所述工件上的第一位置處進(jìn)行第一焊接的可執(zhí)行部分；被配置成利用至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)透鏡偏轉(zhuǎn)高能量射束以在所述工件上的第二位置處進(jìn)行第二焊接的可執(zhí)行部分；被配置成利用至少一個(gè)聚焦透鏡將高能量射束聚焦在所述工件上的可執(zhí)行部分；被配置成利用至少一個(gè)散光透鏡將高能量射束成形在所述工件上使得高能量射束在所述工件上的形狀在與所述高能量射束的偏轉(zhuǎn)方向平行的方向上比在與所述高能量射束的所述偏轉(zhuǎn)方向垂直的方向上更長(zhǎng)的可執(zhí)行部分，其中所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長(zhǎng)度之比作為所述能量射束在所述工件上的功率的函數(shù)而變化。

附圖說(shuō)明

由此總體上描述了本發(fā)明，那么現(xiàn)在將參考附圖，附圖不必然是按比例繪制的，且其中：

圖1描繪了射束功率作為掃描速度的函數(shù)的示意曲線(xiàn)圖；

圖2描繪了增材制造過(guò)程的從上面看的視圖，具有射束斑配置的放大視圖；

圖3描繪了其中可實(shí)現(xiàn)該方法的形式自由的制作或增材制造設(shè)備的示例實(shí)施例；

圖4A描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的射束斑配置；

圖4B描繪了根據(jù)本發(fā)明的射束斑配置的示例實(shí)施例；

圖5A-5C描繪了針對(duì)不同的射束功率的三個(gè)不同射束斑配置；

圖6描繪了用于在基于激光束的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)適當(dāng)射束斑形狀的示例實(shí)施例；

圖7描繪了用于在基于電子束的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)適當(dāng)射束斑形狀的示例實(shí)施例；

圖8描繪了根據(jù)本發(fā)明的方法的示意流程圖；

圖9是根據(jù)各種實(shí)施例的示例性系統(tǒng)1020的框圖；

圖10A是根據(jù)各種實(shí)施例的服務(wù)器1200的示意框圖；以及

圖10B是根據(jù)各種實(shí)施例的示例性移動(dòng)設(shè)備1300的示意框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在，將在下文中參考附圖來(lái)更全面地描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，在附圖中，示出了本發(fā)明的一些但不是所有實(shí)施例。的確，本發(fā)明的實(shí)施例可以以許多不同形式體現(xiàn)，而不應(yīng)被解釋為限于本文闡述的實(shí)施例。相反，這些實(shí)施例被提供以使得本公開(kāi)將滿(mǎn)足適用的法律要求。除非以其他方式定義，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員通常知道和理解的含義相同的含義。本文在可替換和起連接作用這兩種意義上使用術(shù)語(yǔ)“或”，除非以其他方式指示。自始至終，相似的編號(hào)指代相似的元素。

更進(jìn)一步，為了促進(jìn)本發(fā)明的理解，下面定義多個(gè)術(shù)語(yǔ)。本文定義的術(shù)語(yǔ)具有如本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義。諸如“一”、“一個(gè)”和“該”之類(lèi)的術(shù)語(yǔ)不意圖指代僅單數(shù)實(shí)體，而是包括一般類(lèi)別，其具體示例可以用于說(shuō)明。本文的術(shù)語(yǔ)被用于描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，但其使用并不給本發(fā)明劃界，除了如權(quán)利要求書(shū)中所概括的那樣。

如本文使用的術(shù)語(yǔ)“三維結(jié)構(gòu)”等一般指代意圖用于特定目的的所意圖的或?qū)嶋H制作的（例如，一種或多種材料的）三維配置。這樣的結(jié)構(gòu)等可以例如借助于三維CAD系統(tǒng)加以設(shè)計(jì)。

如本文在各種實(shí)施例中使用的術(shù)語(yǔ)“電子束”指代任何帶電粒子束。帶電粒子束的源可以包括電子槍、線(xiàn)性加速器等等。

圖3描繪了其中可實(shí)現(xiàn)本方法的形式自由的制作或增材制造設(shè)備300的實(shí)施例。設(shè)備300包括：電子槍302；兩個(gè)粉末料斗306、307；起始盤(pán)316；構(gòu)建罐312；粉末分配器310；構(gòu)建平臺(tái)314；射束管理光學(xué)器件305；以及真空室320。

真空室320能夠憑借真空系統(tǒng)來(lái)維持真空環(huán)境，該系統(tǒng)可以包括渦輪分子泵、渦旋泵、離子泵和一個(gè)或多個(gè)閥，它們是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的且因此不需要在該上下文中進(jìn)一步解釋。真空系統(tǒng)由控制單元340控制。

電子槍302生成用于將在起始盤(pán)316上提供的粉末材料318熔化或熔合在一起的電子束。電子槍302可以是在真空室320中或關(guān)于真空室320提供的?？刂茊卧?40可以用于控制和管理從電子束槍302發(fā)射的電子束。射束管理光學(xué)器件可以包括至少一個(gè)聚焦線(xiàn)圈、至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈和至少一個(gè)散光線(xiàn)圈，它們可以電連接到控制單元340。在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，電子槍可以利用約60kV的加速電壓以及利用0-10kW范圍內(nèi)的射束功率生成可聚焦電子束。當(dāng)通過(guò)利用能量射束逐層熔合粉末來(lái)構(gòu)建三維物件時(shí)，真空室中的壓強(qiáng)可以處于1×10^-3–1×10^-6毫巴的范圍內(nèi)。

取代使用一個(gè)或多個(gè)電子束源，根據(jù)本發(fā)明，可以使用一個(gè)或多個(gè)激光束源以生成用于熔化粉末材料或用于將多個(gè)件焊接在一起的一個(gè)或多個(gè)激光束。

粉末料斗306、307包括要在構(gòu)建罐312中起始盤(pán)316上提供的粉末材料。粉末材料可以例如是純金屬或金屬合金，諸如鈦、鈦合金、鋁、鋁合金、不銹鋼、Co-Cr-W合金等。取代使用兩個(gè)粉末料斗，可以使用一個(gè)粉末料斗。在另一示例實(shí)施例中，可以使用另一種已知類(lèi)型的粉末饋送器和/或粉末儲(chǔ)存器。

粉末分配器310被布置成敷設(shè)薄的粉末材料層在起始盤(pán)316上。在工作周期期間，在每一個(gè)所添加的粉末材料層之后，將接續(xù)地關(guān)于射線(xiàn)槍、基于電子束或基于激光束降低構(gòu)建平臺(tái)314。為了使該移動(dòng)成為可能，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中在垂直方向上（即，在由箭頭P指示的方向上）可移動(dòng)地布置構(gòu)建平臺(tái)314。這意味著：構(gòu)建平臺(tái)314在初始位置中開(kāi)始，在該初始位置中，必要厚度的第一粉末材料層已經(jīng)被敷設(shè)在起始盤(pán)316上。此后，關(guān)于敷設(shè)新粉末材料層以形成三維物件的新橫截面來(lái)降低構(gòu)建平臺(tái)。用于降低構(gòu)建平臺(tái)314的手段可以例如是通過(guò)配備有齒輪、調(diào)整螺釘?shù)鹊乃欧妗?/p>

通過(guò)粉末床的部分的接續(xù)熔合而形成的三維物件（這些部分對(duì)應(yīng)于三維物件的接續(xù)橫截面）包括提供三維物件的模型的步驟。該模型可以經(jīng)由CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）工具而生成。

可以通過(guò)根據(jù)若干方法在工作臺(tái)之上均勻地分配粉末來(lái)在工作臺(tái)316上提供第一粉末層。一種分配粉末的方式是：通過(guò)耙子系統(tǒng)來(lái)收集從料斗306、307落下的材料。在構(gòu)建罐之上移動(dòng)耙子，從而在起始盤(pán)之上分配粉末。耙子的下部分與起始盤(pán)或前一粉末層的上部分之間的距離確定在起始盤(pán)之上分配的粉末的厚度。粉末層厚度可以是通過(guò)調(diào)整構(gòu)建平臺(tái)314的高度來(lái)容易地調(diào)整的。

在工作臺(tái)316之上導(dǎo)向能量射束，從而使第一粉末層在所選位置中熔合以形成三維物件的第一橫截面。能量射束可以是電子束或激光束。根據(jù)由控制單元340給出的指令來(lái)在工作臺(tái)316之上導(dǎo)向射束。在控制單元中，存儲(chǔ)針對(duì)如何針對(duì)三維物件的每一層控制射束槍的指令。

在完成第一層（即，用于制成三維物件的第一層的粉末材料的熔合）之后，在工作臺(tái)316上提供第二粉末層。第二粉末層優(yōu)選地根據(jù)與前一層相同的方式而分配。具有單個(gè)耙子系統(tǒng)的形式的粉末分配器，即，其中一個(gè)耙子捕捉從左粉末料斗306和右粉末料斗307兩者落下的粉末，如此的耙子可以改變?cè)O(shè)計(jì)。

在已經(jīng)在工作臺(tái)316上分配第二粉末層之后，在工作臺(tái)之上導(dǎo)向能量射束，從而使第二粉末層在所選位置中熔合以形成三維物件的第二橫截面。第二層中的熔合部分可以接合到第一層的熔合部分。可以通過(guò)不僅熔化最上層中的粉末而且再熔化最上層直接下面的層的厚度的至少一小部分來(lái)將第一和第二層中的熔合部分熔化在一起。

圖1描繪了射束功率作為掃描速度的函數(shù)的示意曲線(xiàn)圖175。對(duì)于低于預(yù)定值的射束功率，可以使用基本上圓形的射束斑以融合粉末材料或?qū)⒍鄠€(gè)件焊接在一起。如果提高射束功率超過(guò)預(yù)定值且從而提高掃描速度超過(guò)預(yù)定值，則材料將開(kāi)始沸騰而不是熔化。材料的這種沸騰的原因是：能量射束的偏轉(zhuǎn)或掃描速度將太快，使得來(lái)自能量射束的熱量將不具有足夠的時(shí)間來(lái)滲入到要熔合或焊接的材料中。在所述能量射束的功率太高且從而偏轉(zhuǎn)速度太快的情況下，表面溫度將變得太高以使得要熔合或焊接的材料取而代之被蒸發(fā)。

本發(fā)明通過(guò)伸長(zhǎng)該斑（即，延伸與掃描方向平行的斑尺寸并基本上保持與掃描方向垂直的其尺寸）來(lái)解決該問(wèn)題。在圖1中，基本上圓形的斑可以用于分別處于P1和S1以下的射束功率和掃描速度。對(duì)于分別處于P1和S1以上的射束功率和掃描速度，在與掃描方向平行的方向上伸長(zhǎng)射束斑。通過(guò)使射束斑平行于掃描方向而伸長(zhǎng)，可以降低表面溫度，這是由于在更大區(qū)域之上分配所述射束中的功率。來(lái)自射束斑的熱量可以由于更大區(qū)域之上的該射束功率分配而具有足夠的時(shí)間來(lái)滲入到材料中，且從而最小化來(lái)自熔化工具的輻射能量，且從而最小化材料的沸騰或蒸發(fā)。通過(guò)與掃描方向平行地伸長(zhǎng)射束斑，可以使用與將已經(jīng)與熔合或焊接的所維持的分辨率一起使用圓形斑的情況相比更大的射束功率。經(jīng)伸長(zhǎng)的射束斑可以遵循所意圖的掃描路徑，使得所述射束斑的更長(zhǎng)尺寸遵循射束路徑，即，與掃描方向垂直的尺寸小于與掃描方向平行的尺寸，不管所意圖的射束路徑的方向如何。

圖2描繪了增材制造過(guò)程的從上面看的視圖，具有射束斑配置的放大視圖200。在圖2中，通過(guò)利用能量射束210熔化構(gòu)建室290內(nèi)部的粉末材料來(lái)構(gòu)建三維物件的橫截面270。能量射束210根據(jù)存儲(chǔ)在控制單元中的預(yù)定指令來(lái)熔化材料。圖2中的掃描方向由箭頭240表示。多個(gè)掃描線(xiàn)250已經(jīng)被提供到粉末材料上以便構(gòu)建三維物件的橫截面。一個(gè)掃描線(xiàn)220被提供到粉末材料上，并且射束斑230的放大視圖200圖示出：與掃描方向240平行的射束斑230的實(shí)際長(zhǎng)度L大于由H表示的與掃描方向垂直的射束斑230的尺寸。

圖4A圖示了當(dāng)使用低于預(yù)定值的射束功率時(shí)的射束斑形狀。在圖4A中，與掃描方向平行的射束斑的水平大小L1基本上等于與掃描方向垂直的射束斑的垂直大小H1。

圖4B圖示了當(dāng)使用高于所述預(yù)定值的射束功率時(shí)的射束斑形狀。在圖4B中，與掃描方向平行的射束斑的水平大小L2充分大于與掃描方向垂直的射束斑的垂直大小H1。如可以看出的那樣，與掃描方向垂直的射束斑的垂直大小H1在圖4A和4B中相等?？梢允褂萌魏螔呙璺较?，即，不僅是如已經(jīng)在圖中圖示的水平掃描方向。對(duì)于任何掃描方向，針對(duì)大于預(yù)定值的射束功率的射束斑大小可以在與掃描方向平行的方向上比在與掃描方向垂直的方向上更大。

圖5A-5C描繪了針對(duì)三個(gè)不同射束功率的三個(gè)不同射束斑配置。圖5A中的第一射束斑510具有第一射束功率。圖5B中的第二射束斑520具有比所述第一射束功率高的第二射束功率。圖5C中的第三射束斑530具有比所述第二射束功率高的第三射束功率。所述第一射束斑510的第一長(zhǎng)度L3短于所述第二射束斑520的所述第二長(zhǎng)度L4，所述第二長(zhǎng)度L4短于所述第三射束斑530的第三長(zhǎng)度L5。第一、第二和第三射束斑具有與掃描方向垂直的所有相同大小H1。在圖5A-5C中，射束斑的形狀被圖示為橢圓形的。然而，可以使用任何伸長(zhǎng)形狀的射束斑，諸如矩形或多邊形或任何其他合適數(shù)學(xué)函數(shù)，其中相比于與掃描方向垂直的大小，在掃描方向上伸長(zhǎng)射束斑的大小。

圖6描繪了基于激光束的系統(tǒng)中的射束管理光學(xué)器件的示例實(shí)施例。激光束605從激光束源610發(fā)出。在到達(dá)可作為基于層的增材制造過(guò)程中的粉末層或者將要被焊接在一起的固體件的目標(biāo)表面660之前，所述激光束605經(jīng)過(guò)散光透鏡系統(tǒng)620、聚焦透鏡系統(tǒng)630、偏轉(zhuǎn)透鏡系統(tǒng)640和可選的反射表面650。控制單元680可以控制激光束源610和所述透鏡系統(tǒng)620、630、640。聚焦透鏡630系統(tǒng)可以包括可以關(guān)于光軸可旋轉(zhuǎn)和/或可傾斜和/或可平移（沿光軸可移動(dòng)）的一個(gè)或多個(gè)透鏡。聚焦透鏡系統(tǒng)630可以在目標(biāo)表面660上創(chuàng)建預(yù)定射束斑大小。聚焦透鏡系統(tǒng)630中的透鏡可以是完全或部分透明的。偏轉(zhuǎn)透鏡系統(tǒng)640可以包括可以關(guān)于光軸可旋轉(zhuǎn)和/或可傾斜和/或可平移（沿光軸可移動(dòng)）的一個(gè)或多個(gè)透鏡。偏轉(zhuǎn)透鏡系統(tǒng)640可以將射束斑定位在所述目標(biāo)表面660處的給定限制內(nèi)的任何預(yù)定位置處，該給定限制由射束斑的最大偏轉(zhuǎn)定義。

散光透鏡系統(tǒng)620可以包括可以關(guān)于光軸可旋轉(zhuǎn)和/或可傾斜和/或可平移（沿光軸可移動(dòng)）的一個(gè)或多個(gè)透鏡。當(dāng)射束被偏轉(zhuǎn)時(shí)，將某些異常引入到依賴(lài)于偏轉(zhuǎn)程度的射束斑中。依賴(lài)于可被散光透鏡系統(tǒng)620補(bǔ)償?shù)钠D(zhuǎn)程度，射束或多或少地失真。根據(jù)本發(fā)明，所述射束斑可能不僅針對(duì)可由其他透鏡系統(tǒng)引入的失真而補(bǔ)償，而且所述散光透鏡系統(tǒng)620可以有意地使射束斑形狀失真以在與射束偏轉(zhuǎn)的方向平行的方向上伸長(zhǎng)射束斑。所述與所述偏轉(zhuǎn)方向平行的方向上的伸長(zhǎng)的程度可以至少依賴(lài)于所述能量射束的射束功率。在示例實(shí)施例中，所述射束斑形狀作為所述處于預(yù)定射束功率以上的射束功率的線(xiàn)性函數(shù)而與所述偏轉(zhuǎn)方向平行地伸長(zhǎng)。在另一示例實(shí)施例中，所述射束斑形狀作為所述處于預(yù)定射束功率以上的射束功率的多項(xiàng)式函數(shù)而與所述偏轉(zhuǎn)方向平行地伸長(zhǎng)。

圖7描繪了基于電子束的系統(tǒng)中的射束管理光學(xué)器件的示例實(shí)施例。電子束750從電子束源710發(fā)出。在到達(dá)可作為基于層的增材制造過(guò)程中的粉末層或者將要被焊接在一起的固體件的目標(biāo)表面760之前，所述電子束750可以經(jīng)過(guò)散光透鏡系統(tǒng)720、聚焦透鏡系統(tǒng)730、偏轉(zhuǎn)透鏡系統(tǒng)740?？刂茊卧?80可以控制電子束源和所述射束成形光學(xué)器件。聚焦透鏡系統(tǒng)730可以包括一個(gè)或多個(gè)聚焦線(xiàn)圈。聚焦透鏡系統(tǒng)730可以在目標(biāo)表面760上創(chuàng)建預(yù)定射束斑大小。

偏轉(zhuǎn)透鏡系統(tǒng)740可以包括一個(gè)或多個(gè)偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈。偏轉(zhuǎn)透鏡系統(tǒng)740可以將射束斑定位在所述目標(biāo)表面760處的給定限制內(nèi)的任何預(yù)定位置處，該給定限制由射束斑的最大偏轉(zhuǎn)定義。

散光透鏡系統(tǒng)720可以包括一個(gè)或多個(gè)散光線(xiàn)圈。當(dāng)射束被偏轉(zhuǎn)時(shí)，將某些異常引入到依賴(lài)于偏轉(zhuǎn)程度的射束斑中。依賴(lài)于可被散光透鏡系統(tǒng)720補(bǔ)償?shù)钠D(zhuǎn)程度，射束可能或多或少地失真。根據(jù)本發(fā)明，所述射束斑不僅針對(duì)可由其他透鏡系統(tǒng)引入的失真而補(bǔ)償，而且所述散光透鏡系統(tǒng)720可以有意地使射束斑形狀失真以在與射束偏轉(zhuǎn)的方向平行的方向上伸長(zhǎng)射束斑。所述與所述偏轉(zhuǎn)方向平行的方向上的伸長(zhǎng)的程度可以至少依賴(lài)于所述能量射束的射束功率。在示例實(shí)施例中，所述射束斑形狀可以作為所述處于預(yù)定射束功率以上的射束功率的線(xiàn)性函數(shù)而與所述偏轉(zhuǎn)方向平行地伸長(zhǎng)。在另一示例實(shí)施例中，所述射束斑形狀可以作為所述處于預(yù)定射束功率以上的射束功率的多項(xiàng)式函數(shù)而與所述偏轉(zhuǎn)方向平行地伸長(zhǎng)。在示例實(shí)施例中，多個(gè)散光透鏡可以用于在工件的任何位置中生成所述伸長(zhǎng)射束的任意取向。

在基于激光束和基于電子束的系統(tǒng)中，所述與偏轉(zhuǎn)方向平行的伸長(zhǎng)可以不僅依賴(lài)于所述能量射束的功率，而且依賴(lài)于所述目標(biāo)表面上的位置。更特別地，除所述能量射束功率外，所述能量射束的所述伸長(zhǎng)可以依賴(lài)于所述能量射束斑在所述目標(biāo)表面上的實(shí)際熔合或焊接位置。在增材制造過(guò)程中，所述伸長(zhǎng)可以依賴(lài)于所述能量射束斑關(guān)于所述要熔合的圖案的實(shí)際位置，即，與在掃描線(xiàn)的起始或停止位置處相比，可以在掃描長(zhǎng)度的中間段中使用更加伸長(zhǎng)的射束斑。如果熔化輪廓，則可以依賴(lài)于輪廓導(dǎo)數(shù)和到所述輪廓導(dǎo)數(shù)的距離在所述輪廓的熔化期間更改伸長(zhǎng)。在示例實(shí)施例中，所述工件上的射束斑的伸長(zhǎng)、功率和掃描速度可以被選擇以?xún)?yōu)化構(gòu)建時(shí)間。

圖8描繪了根據(jù)本發(fā)明的用于焊接工件或用于根據(jù)用于逐層構(gòu)建三維物件的預(yù)定方案將粉末材料熔合在一起的方法的示意流程圖。在表示為810的第一步驟中，利用高能量射束在所述工件或粉末表面上的第一位置處進(jìn)行第一焊接。在表示為820的第二步驟中，利用至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)透鏡偏轉(zhuǎn)高能量射束以在所述工件或所述粉末表面上的第二位置處進(jìn)行第二焊接。在表示為830的第三步驟中，利用至少一個(gè)聚焦透鏡將高能量射束聚焦在所述工件上。在表示為840的第四步驟中，利用至少一個(gè)散光透鏡將高能量射束成形在所述工件或粉末表面上，使得高能量射束在所述工件上的形狀在與所述高能量射束的偏轉(zhuǎn)方向平行的方向上比在與所述高能量射束的所述偏轉(zhuǎn)方向垂直的方向上更長(zhǎng)，其中所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長(zhǎng)度之比作為所述能量射束在所述工件上的功率的函數(shù)而變化。射束斑在所述工件上的提高的功率將需要所述射束斑在所述工件上的更高掃描速度。

關(guān)于所述能量射束的所述偏轉(zhuǎn)方向的所述平行方向上的所述長(zhǎng)度與關(guān)于所述能量射束的所述偏轉(zhuǎn)方向的所述垂直方向上的所述長(zhǎng)度之比可以是5、10、15或20的組中的一個(gè)。在示例實(shí)施例中，對(duì)于處于預(yù)定值以下的不會(huì)導(dǎo)致材料的蒸發(fā)以便以預(yù)定焊接或熔合寬度進(jìn)行熔合的射束功率，所述平行方向和所述垂直方向上的所述長(zhǎng)度基本上相等，這是由于所述射束斑在所述工件上的速度和功率不會(huì)導(dǎo)致工件材料的蒸發(fā)。

在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，對(duì)于全掃描長(zhǎng)度、全橫截面和/或?qū)τ谌?維物件，與掃描方向垂直的方向上所述工件上的平均斑大小小于與掃描方向平行的方向上所述工件上的平均斑大小。

以經(jīng)伸長(zhǎng)的射束斑進(jìn)行熔合或焊接可以具有使用更高射束斑功率和更高射束掃描速度的效果。與具有相同功率和與經(jīng)伸長(zhǎng)的射束斑的更小尺寸相等的直徑的圓形斑相比，經(jīng)伸長(zhǎng)的射束斑可以降低針對(duì)給定掃描速度的表面溫度。經(jīng)伸長(zhǎng)的射束斑可以允許與具有與經(jīng)伸長(zhǎng)的射束斑的更小尺寸相等的直徑的圓形斑相比在與掃描方向垂直的方向上具有所保持的分辨率的更高掃描速度。經(jīng)伸長(zhǎng)的射束斑可以允許熱量滲入到材料中，而不是如可能是關(guān)于圓形斑的情況那樣蒸發(fā)材料。與具有相同功率和與經(jīng)伸長(zhǎng)的射束斑的更小尺寸相等的直徑的圓形斑相比，經(jīng)伸長(zhǎng)的射束斑可以減少針對(duì)增材制造的3維物件的制造時(shí)間。

在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種程序元件，在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)被配置和布置成實(shí)現(xiàn)用于通過(guò)粉末床的部分的接續(xù)熔合來(lái)形成至少一個(gè)三維物件的方法，這些部分對(duì)應(yīng)于三維物件的接續(xù)橫截面，該方法包括下述步驟：提供該至少一個(gè)三維物件的模型；在工作臺(tái)上施加第一粉末層；在工作臺(tái)之上導(dǎo)向來(lái)自第一能量射束源的第一能量射束，以使第一粉末層根據(jù)對(duì)應(yīng)模型在第一所選位置中熔合，以形成三維物件的第一橫截面，其中第一能量射束被配置成在第一方向上利用兩個(gè)或更多個(gè)平行掃描線(xiàn)熔合第一橫截面的至少第一區(qū)；以及作為該兩個(gè)或更多個(gè)平行掃描線(xiàn)中的兩個(gè)相鄰平行掃描線(xiàn)中的至少一個(gè)的長(zhǎng)度的函數(shù)，確定該兩個(gè)相鄰平行掃描線(xiàn)之間的距離，該兩個(gè)相鄰平行掃描線(xiàn)用于熔合粉末層。該程序元件可以被安裝在計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)中。該計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)可以是如本文其他地方描述的任何控制單元或者另一分離且獨(dú)特的控制單元。該計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)和該程序元件（其可以包括本文體現(xiàn)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼部分）可以進(jìn)一步被包含在非瞬變計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品內(nèi)。下面進(jìn)而提供關(guān)于這些特征和配置的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。

如所提及的那樣，本發(fā)明的各種實(shí)施例可以以各種方式實(shí)現(xiàn)，該各種方式包括被實(shí)現(xiàn)為非瞬變計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以包括存儲(chǔ)應(yīng)用、程序、程序模塊、腳本、源代碼、程序代碼、目標(biāo)代碼、字節(jié)代碼、編譯代碼、解釋代碼、機(jī)器代碼、可執(zhí)行指令等等（本文中也稱(chēng)作可執(zhí)行指令、用于執(zhí)行的指令、程序代碼和/或本文中可互換地使用的類(lèi)似術(shù)語(yǔ)）的非瞬變計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)。這樣的非瞬變計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)包括所有計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)（其包括易失性和非易失性介質(zhì)）。

在一個(gè)實(shí)施例中，非易失性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)可以包括軟盤(pán)、柔性盤(pán)、硬盤(pán)、固態(tài)儲(chǔ)存器（SSS）（例如，固態(tài)驅(qū)動(dòng)器（SSD）、固態(tài)卡（SSC）、固態(tài)模塊（SSM））、企業(yè)閃速驅(qū)動(dòng)器、磁帶或者任何其他非瞬變磁介質(zhì)等等。非易失性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)還可以包括穿孔卡、紙帶、光學(xué)標(biāo)志片（或者具有孔圖案或其他光學(xué)可辨認(rèn)標(biāo)記的任何其他物理介質(zhì)）、壓縮盤(pán)只讀存儲(chǔ)器（CD-ROM）、壓縮盤(pán)壓縮盤(pán)可重寫(xiě)裝置（CD-RW）、數(shù)字多功能盤(pán)（DVD）、藍(lán)光盤(pán)（BD）、任何其他非瞬變光學(xué)介質(zhì)等等。這樣的非易失性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)還可以包括只讀存儲(chǔ)器（ROM）、可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM）、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器（EPROM）、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）、閃速存儲(chǔ)器（例如，串行、與非、或非等等）、多媒體存儲(chǔ)器卡（MMC）、安全數(shù)字（SD）存儲(chǔ)器卡、智能媒體卡、壓縮閃速（CF）卡、存儲(chǔ)器棒等等。進(jìn)一步，非易失性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)還可以包括導(dǎo)電橋接隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（CBRAM）、相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（PRAM）、鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（FeRAM）、非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（NVRAM）、磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（MRAM）、電阻性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RRAM）、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅存儲(chǔ)器（SONOS）、浮動(dòng)結(jié)柵隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（FJG RAM）、千足蟲(chóng)存儲(chǔ)器、賽道存儲(chǔ)器等等。

在一個(gè)實(shí)施例中，易失性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）、快速頁(yè)面模式動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（FPM DRAM）、擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（EDO DRAM）、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SDRAM）、雙數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DDR SDRAM）、雙數(shù)據(jù)速率類(lèi)型二同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DDR2 SDRAM）、雙數(shù)據(jù)速率類(lèi)型三同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DDR3 SDRAM）、Rambus動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RDRAM）、雙晶體管RAM（TTRAM）、晶閘管RAM（T-RAM）、零電容器（Z-RAM）、Rambus內(nèi)聯(lián)存儲(chǔ)器模塊（RIMM）、雙內(nèi)聯(lián)存儲(chǔ)器模塊（DIMM）、單內(nèi)聯(lián)存儲(chǔ)器模塊（SIMM）、視頻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器VRAM、高速緩沖存儲(chǔ)器（包括各種級(jí)別）、閃速存儲(chǔ)器、寄存器存儲(chǔ)器等等。將意識(shí)到，在實(shí)施例被描述成使用計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)的情況下，可以用其他類(lèi)型的計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)代替上述計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)或者除上述計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)外還可以使用其他類(lèi)型的計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)。

如應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本發(fā)明的各種實(shí)施例還可以被實(shí)現(xiàn)為方法、設(shè)備、系統(tǒng)、計(jì)算設(shè)備、計(jì)算實(shí)體等等，如本文中其他地方已經(jīng)描述的那樣。由此，本發(fā)明的實(shí)施例可以采取執(zhí)行存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)上的指令以執(zhí)行某些步驟或操作的設(shè)備、系統(tǒng)、計(jì)算設(shè)備、計(jì)算實(shí)體等等的形式。然而，本發(fā)明的實(shí)施例還可以采取執(zhí)行某些步驟或操作的完全硬件的實(shí)施例的形式。

下面參考設(shè)備、方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的框圖和流程圖圖示來(lái)描述各種實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，框圖和流程圖圖示中的任一個(gè)的每一個(gè)框分別可以部分地由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)，例如實(shí)現(xiàn)為在計(jì)算系統(tǒng)中的處理器上執(zhí)行的邏輯步驟或操作。這些計(jì)算機(jī)程序指令可以被加載到計(jì)算機(jī)（諸如專(zhuān)用計(jì)算機(jī)或者產(chǎn)生具體配置的機(jī)器的其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備）上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行的指令實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)流程圖框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令還可以存儲(chǔ)在可引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式起作用的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括用于實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)流程圖框中指定的功能的計(jì)算機(jī)可讀指令的制造物件。計(jì)算機(jī)程序指令還可以被加載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，以使一系列操作步驟在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行，以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)流程圖框中指定的功能的操作。

相應(yīng)地，框圖和流程圖圖示的框支持用于執(zhí)行指定功能的各種組合、用于執(zhí)行指定功能的操作和用于執(zhí)行指定功能的程序指令的組合。還應(yīng)當(dāng)理解，框圖和流程圖圖示的每一個(gè)框以及框圖和流程圖圖示中的框的組合可以由執(zhí)行指定功能或操作或者專(zhuān)用硬件和計(jì)算機(jī)指令的組合的專(zhuān)用的基于硬件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖9是可結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例使用的示例性系統(tǒng)1020的框圖。在至少所圖示的實(shí)施例中，系統(tǒng)1020可以包括一個(gè)或多個(gè)中央計(jì)算設(shè)備1110、一個(gè)或多個(gè)分布式計(jì)算設(shè)備1120和一個(gè)或多個(gè)分布式手持或移動(dòng)設(shè)備1300，全部被配置為經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)130與中央服務(wù)器1200（或控制單元）通信。盡管圖9將各種系統(tǒng)實(shí)體圖示為分離、獨(dú)立的實(shí)體，但各種實(shí)施例不限于該特定架構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)1130可能能夠根據(jù)多個(gè)第二代（2G）、2.5G、第三代（3G）和/或第四代（4G）移動(dòng)通信協(xié)議等等來(lái)支持通信。更特別地，一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)1130可能能夠根據(jù)2G無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議IS-136（TDMA）、GSM和IS-95（CDMA）來(lái)支持通信。此外，例如，一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)1130可能能夠根據(jù)2.5G無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議GPRS、增強(qiáng)數(shù)據(jù)GSM環(huán)境（EDGE）等等來(lái)支持通信。另外，例如，一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)1130可能能夠根據(jù)諸如采用寬帶碼分多址（WCDMA）無(wú)線(xiàn)電接入技術(shù)的通用移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)（UMTS）網(wǎng)絡(luò)之類(lèi)的3G無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議來(lái)支持通信。一些窄帶AMPS（NAMPS）以及（一個(gè)或多個(gè)）TACS網(wǎng)絡(luò)也可以受益于本發(fā)明的實(shí)施例，如雙?；蚋吣Ｒ苿?dòng)站（例如，數(shù)字/模擬或TDMA/CDMA/模擬電話(huà)）所應(yīng)當(dāng)?shù)哪菢印Ｗ鳛橛忠皇纠?，系統(tǒng)1020的部件中的每一個(gè)可以被配置成根據(jù)諸如例如射頻（RF）、藍(lán)牙（Bluetooth?）、紅外（IrDA）、或者多種不同有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（包括有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)（“PAN”）、局域網(wǎng)（“LAN”）、城域網(wǎng)（“MAN”）、廣域網(wǎng)（“WAN”）等等）中的任一種之類(lèi)的技術(shù)來(lái)彼此通信。

盡管在圖9中將（一個(gè)或多個(gè)）設(shè)備1110-1300圖示為在相同網(wǎng)絡(luò)1130之上彼此通信，但這些設(shè)備同樣可以在多個(gè)分離的網(wǎng)絡(luò)之上通信。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，除了從服務(wù)器1200接收數(shù)據(jù)外，分布式設(shè)備1110、1120和/或1300可以進(jìn)一步被配置成獨(dú)自地收集和傳輸數(shù)據(jù)。在各種實(shí)施例中，設(shè)備1110、1120和/或1300可能能夠經(jīng)由諸如鍵區(qū)、觸摸板、條形碼掃描儀、射頻標(biāo)識(shí)（RFID）讀取器、接口卡（例如調(diào)制解調(diào)器等）或接收機(jī)之類(lèi)的一個(gè)或多個(gè)輸入單元或設(shè)備來(lái)接收數(shù)據(jù)。設(shè)備1110、1120和/或1300可能進(jìn)一步能夠?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到一個(gè)或多個(gè)易失性或非易失性存儲(chǔ)器模塊，并例如通過(guò)將數(shù)據(jù)顯示給操作設(shè)備的用戶(hù)或通過(guò)例如在一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)1130之上傳輸數(shù)據(jù)來(lái)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)輸出單元或設(shè)備輸出數(shù)據(jù)。

在各種實(shí)施例中，服務(wù)器1200包括用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)功能的各種系統(tǒng)，該一個(gè)或多個(gè)功能包括本文更特別地示出和描述的那些功能。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，服務(wù)器1200可能包括用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)相似功能的多種可替換設(shè)備。例如，在某些實(shí)施例中，服務(wù)器1200的至少部分可以位于（一個(gè)或多個(gè)）分布式設(shè)備1110、1120和/或（一個(gè)或多個(gè)）手持或移動(dòng)設(shè)備1300上，如可針對(duì)特定應(yīng)用而期望的那樣。如下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣，在至少一個(gè)實(shí)施例中，（一個(gè)或多個(gè)）手持或移動(dòng)設(shè)備1300可以包含可被配置以提供用于與服務(wù)器1200通信的用戶(hù)接口的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)應(yīng)用1330，全部如下面同樣將進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣。

圖10A是根據(jù)各種實(shí)施例的服務(wù)器1200的示意圖。服務(wù)器1200包括經(jīng)由系統(tǒng)接口或總線(xiàn)1235與服務(wù)器內(nèi)的其他元件通信的處理器1230。在服務(wù)器1200中還包括用于接收和顯示數(shù)據(jù)的顯示/輸入設(shè)備1250。該顯示/輸入設(shè)備1250可以是例如與監(jiān)視器組合使用的鍵盤(pán)或指點(diǎn)設(shè)備。服務(wù)器1200進(jìn)一步包括存儲(chǔ)器1220，存儲(chǔ)器1220優(yōu)選地包括只讀存儲(chǔ)器（ROM）1226和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）1222兩者。服務(wù)器的ROM 1226用于存儲(chǔ)基本輸入/輸出系統(tǒng)1224（BIOS），基本輸入/輸出系統(tǒng)1224（BIOS）包含有助于在服務(wù)器1200內(nèi)的元件之間傳送信息的基本例程。本文中先前已經(jīng)描述各種ROM和RAM配置。

另外，服務(wù)器1200包括用于將信息儲(chǔ)存在各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)（諸如硬盤(pán)、可移除磁盤(pán)或CD-ROM盤(pán)）上的至少一個(gè)儲(chǔ)存器設(shè)備或程序儲(chǔ)存器210，諸如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、CD Rom驅(qū)動(dòng)器或光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，這些儲(chǔ)存器設(shè)備1210中的每一個(gè)通過(guò)適當(dāng)接口而連接到系統(tǒng)總線(xiàn)1235。儲(chǔ)存器設(shè)備1210及其關(guān)聯(lián)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)提供針對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)的非易失性?xún)?chǔ)存。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，上述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以被本領(lǐng)域中已知的任何其他類(lèi)型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)替換。這樣的介質(zhì)包括例如磁帶盒、閃速存儲(chǔ)器卡、數(shù)字視頻盤(pán)和伯努利盒式磁帶。

盡管未示出，但根據(jù)實(shí)施例，服務(wù)器1200的儲(chǔ)存器設(shè)備1210和/或存儲(chǔ)器可以進(jìn)一步提供數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器設(shè)備的功能，該數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器設(shè)備可以存儲(chǔ)可由服務(wù)器1200接入的歷史和/或當(dāng)前遞送數(shù)據(jù)和遞送條件。在這點(diǎn)上，儲(chǔ)存器設(shè)備1210可以包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。術(shù)語(yǔ)“數(shù)據(jù)庫(kù)”指代存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中（諸如經(jīng)由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、層級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)或網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)）的數(shù)據(jù)或記錄的結(jié)構(gòu)化集合，且由此不應(yīng)以限制的方式解釋。

包括例如處理器1230可執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀程序代碼部分的多個(gè)程序模塊（例如，示例性模塊1400-1700）可以由各種儲(chǔ)存器設(shè)備1210且在RAM 1222內(nèi)存儲(chǔ)。這樣的程序模塊還可以包括操作系統(tǒng)1280。在這些和其他實(shí)施例中，各種模塊1400、1500、1600、1700在處理器1230和操作系統(tǒng)1280的輔助下控制服務(wù)器1200的操作的某些方面。在另外其他實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍和性質(zhì)的情況下，還可以提供一個(gè)或多個(gè)附加和/或可替換模塊。

在各種實(shí)施例中，程序模塊1400、1500、1600、1700由服務(wù)器1200執(zhí)行且被配置成生成一個(gè)或多個(gè)圖形用戶(hù)接口、報(bào)告、指令和/或通知/報(bào)警，全部是對(duì)系統(tǒng)1020的各種用戶(hù)來(lái)說(shuō)可接入和/或可傳輸?shù)?。在某些?shí)施例中，用戶(hù)接口、報(bào)告、指令和/或通知/報(bào)警可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)1130而可接入，該一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)1130可以包括因特網(wǎng)或其他可行通信網(wǎng)絡(luò)，如先前討論的那樣。

在各種實(shí)施例中，還應(yīng)當(dāng)理解，模塊1400、1500、1600、1700中的一個(gè)或多個(gè)可以可替換地和/或附加地（例如，雙份）本地存儲(chǔ)在設(shè)備1110、1120和/或1300中的一個(gè)或多個(gè)上并可以由設(shè)備1110、1120和/或1300的一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行。根據(jù)各種實(shí)施例，模塊1400、1500、1600、1700可以向一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送數(shù)據(jù)，從一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)接收數(shù)據(jù)，并利用一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中包含的數(shù)據(jù)，該一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以由一個(gè)或多個(gè)分離、鏈接和/或聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)組成。

在服務(wù)器1200內(nèi)還定位了用于與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)1130的其他元件對(duì)接和通信的網(wǎng)絡(luò)接口1260。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，服務(wù)器1200部件中的一個(gè)或多個(gè)可以是地理上遠(yuǎn)離其他服務(wù)器部件而定位的。此外，服務(wù)器1200部件中的一個(gè)或多個(gè)可以是組合的，和/或執(zhí)行本文描述的功能的附加部件也可以被包括在服務(wù)器中。

盡管前面描述了單個(gè)處理器1230，但如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，服務(wù)器1200可以包括彼此結(jié)合進(jìn)行操作以執(zhí)行本文描述的功能的多個(gè)處理器。除存儲(chǔ)器1220外，處理器1230還可以連接到用于顯示、發(fā)射和/或接收數(shù)據(jù)、內(nèi)容等等的至少一個(gè)接口或其他裝置。在這點(diǎn)上，（一個(gè)或多個(gè)）接口可以包括用于發(fā)射和/或接收數(shù)據(jù)、內(nèi)容等等的至少一個(gè)通信接口或其他裝置以及可包括顯示器和/或用戶(hù)輸入接口的至少一個(gè)用戶(hù)接口，如下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣。用戶(hù)輸入接口進(jìn)而可以包括允許實(shí)體從用戶(hù)接收數(shù)據(jù)的多種設(shè)備（諸如鍵區(qū)、觸摸顯示器、操縱桿或其他輸入設(shè)備）中的任一種。

再進(jìn)一步，盡管參考了“服務(wù)器”1200，但如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的實(shí)施例不限于傳統(tǒng)地定義的服務(wù)器架構(gòu)。再進(jìn)一步，本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)不限于單個(gè)服務(wù)器或者類(lèi)似網(wǎng)絡(luò)實(shí)體或大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在不脫離本發(fā)明的實(shí)施例的精神和范圍的情況下，同樣可以使用包括彼此結(jié)合進(jìn)行操作以提供本文描述的功能的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的其他類(lèi)似架構(gòu)。例如，在不脫離本發(fā)明的實(shí)施例的精神和范圍的情況下，同樣可以使用彼此協(xié)作以與服務(wù)器1200相關(guān)聯(lián)地提供本文描述的功能的兩個(gè)或更多個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）、類(lèi)似電子設(shè)備或手持便攜式設(shè)備的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)各種實(shí)施例，可以或可以不利用本文描述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和/或服務(wù)器來(lái)實(shí)施過(guò)程的許多個(gè)體步驟，并且計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的程度可以不同，如可針對(duì)一個(gè)或多個(gè)特定應(yīng)用期望和/或有益的那樣。

圖10B提供了表示可結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例使用的移動(dòng)設(shè)備1300的圖示示意圖。移動(dòng)設(shè)備1300可以由各方操作。如圖10B中所示，移動(dòng)設(shè)備1300可以包括天線(xiàn)1312、發(fā)射機(jī)1304（例如，無(wú)線(xiàn)電）、接收機(jī)1306（例如，無(wú)線(xiàn)電）、以及分別將信號(hào)提供給發(fā)射機(jī)1304和接收機(jī)1306且從發(fā)射機(jī)1304和接收機(jī)1306接收信號(hào)的處理元件1308。

分別被提供給發(fā)射機(jī)1304和接收機(jī)1306且從發(fā)射機(jī)1304和接收機(jī)1306接收的信號(hào)可以包括根據(jù)適用的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的空中接口標(biāo)準(zhǔn)來(lái)發(fā)信號(hào)通知數(shù)據(jù)以與各種實(shí)體（諸如服務(wù)器1200、分布式設(shè)備1110、1120等等）通信。在這點(diǎn)上，移動(dòng)設(shè)備1300可能能夠利用一種或多種空中接口標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議、調(diào)制類(lèi)型和接入類(lèi)型來(lái)進(jìn)行操作。更特別地，移動(dòng)設(shè)備1300可以根據(jù)多種無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議中的任一種來(lái)進(jìn)行操作。在特定實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備1300可以根據(jù)諸如GPRS、UMTS、CDMA2000、1xRTT、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、E-UTRAN、EVDO、HSPA、HSDPA、Wi-Fi、WiMAX、UWB、IR協(xié)議、藍(lán)牙協(xié)議、USB協(xié)議和/或任何其他無(wú)線(xiàn)協(xié)議之類(lèi)的多種無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議來(lái)進(jìn)行操作。

經(jīng)由這些通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，移動(dòng)設(shè)備1300可以根據(jù)各種實(shí)施例、使用諸如非結(jié)構(gòu)化補(bǔ)充服務(wù)數(shù)據(jù)（USSD）、短消息服務(wù)（SMS）、多媒體消息傳遞服務(wù)（MMS）、雙音多頻信令（DTMF）和/或訂戶(hù)標(biāo)識(shí)模塊撥號(hào)器（SIM撥號(hào)器）之類(lèi)的構(gòu)思來(lái)與各種其他方通信。移動(dòng)設(shè)備1300還可以將改變、附加物和更新下載到例如其固件、軟件（例如，包括可執(zhí)行指令、應(yīng)用、程序模塊）和操作系統(tǒng)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，移動(dòng)設(shè)備1300可以包括位置確定設(shè)備和/或功能。例如，移動(dòng)設(shè)備1300可以包括被適配成獲取例如緯度、經(jīng)度、海拔、地理編碼、路程和/或速度數(shù)據(jù)的GPS模塊。在一個(gè)實(shí)施例中，GPS模塊通過(guò)識(shí)別看得見(jiàn)的衛(wèi)星的數(shù)目和那些衛(wèi)星的相對(duì)位置來(lái)獲取數(shù)據(jù)，有時(shí)被稱(chēng)為星歷數(shù)據(jù)。

移動(dòng)設(shè)備1300還可以包括用戶(hù)接口（其可以包括耦合到處理元件1308的顯示器1316）和/或用戶(hù)輸入接口（耦合到處理元件308）。用戶(hù)輸入接口可以包括允許移動(dòng)設(shè)備1300接收數(shù)據(jù)的多種設(shè)備（諸如鍵區(qū)1318（硬或軟）、觸摸顯示器、語(yǔ)音或運(yùn)動(dòng)接口、或者其他輸入設(shè)備）中的任一種。在包括鍵區(qū)1318的實(shí)施例中，鍵區(qū)可以包括（或使得顯示）傳統(tǒng)數(shù)字鍵（0-9）和相關(guān)鍵（#、*）以及用于操作移動(dòng)設(shè)備1300的其他鍵，并可以包括字母鍵的全集或者可被激活以提供字母數(shù)字鍵的全集的鍵集合。除了提供輸入外，可以使用用戶(hù)輸入接口，例如以便激活或去激活某些功能，諸如屏幕保護(hù)程序和/或休眠模式。

移動(dòng)設(shè)備1300還可以包括易失性?xún)?chǔ)存器或存儲(chǔ)器1322和/或非易失性?xún)?chǔ)存器或存儲(chǔ)器1324，其可以是嵌入式的和/或可以是可移除的。例如，非易失性存儲(chǔ)器可以是ROM、PROM、EPROM、EEPROM、閃速存儲(chǔ)器、MMC、SD存儲(chǔ)器卡、存儲(chǔ)器棒、CBRAM、PRAM、FeRAM、RRAM、SONOS、賽道存儲(chǔ)器等等。易失性存儲(chǔ)器可以是RAM、DRAM、SRAM、FPM DRAM、EDO DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、RDRAM、RIMM、DIMM、SIMM、VRAM、高速緩沖存儲(chǔ)器、寄存器存儲(chǔ)器等等。易失性和非易失性?xún)?chǔ)存器或存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例、數(shù)據(jù)庫(kù)映射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用、程序、程序模塊、腳本、源代碼、目標(biāo)代碼、字節(jié)代碼、編譯代碼、解釋代碼、機(jī)器代碼、可執(zhí)行指令等等以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備1300的功能。

移動(dòng)設(shè)備1300還可以包括攝像機(jī)1326和移動(dòng)應(yīng)用1330中的一個(gè)或多個(gè)。攝像機(jī)1326可以根據(jù)各種實(shí)施例被配置為附加和/或可替換的數(shù)據(jù)收集特征，由此一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目可以由移動(dòng)設(shè)備1300經(jīng)由攝像機(jī)來(lái)讀取、存儲(chǔ)和/或傳輸。移動(dòng)應(yīng)用1330可以進(jìn)一步提供可利用經(jīng)由其、利用移動(dòng)設(shè)備1300執(zhí)行各種任務(wù)的特征。可以提供各種配置，如可針對(duì)作為整體的移動(dòng)設(shè)備1300和系統(tǒng)1020的一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)而期望的那樣。

本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且許多修改在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)是可能的。這樣的修改可以例如涉及使用與所例證的電子束不同的能量射束源，諸如激光束?？梢允褂贸饘俜勰┩獾牟牧?，諸如下述各項(xiàng)的非限制性示例：導(dǎo)電聚合物以及導(dǎo)電陶瓷的粉末。的確，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠使用前文中包含的信息來(lái)以未字面描述然而卻被所附權(quán)利要求書(shū)涵蓋的方式修改本發(fā)明的各種實(shí)施例，因?yàn)樗鼈儗?shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)相同的功能以達(dá)到實(shí)質(zhì)相同的結(jié)果。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的具體實(shí)施例，并且修改和其他實(shí)施例意圖被包括在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。盡管本文采用了具體術(shù)語(yǔ)，但這些具體術(shù)語(yǔ)僅在一般且描述性的意義上使用，而非用于限制的目的。