用于校准用于制造三维物体的设备的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于校准用于制造三维物体(2)的设备(1)的方法，所述设备用于通过逐层地选择性固化构造材料(15)来制造三维物体，所述方法具有以下步骤：在构造区(8)的第一部分区域(100)中，在构造材料(15)的一个层中或一个目标(9)上产生基本上周期性的第一模图案(101)；在构造区(8)的第二部分区域(200)中，在构造材料(15)的一个层中或一个目标(9)上产生基本上周期性的第二模图案(201)，所述第一模图案(101)和第二模图案(201)在重叠区(300)中构成基本上周期性的重叠图案(301)，所述重叠图案的周期大于第一模图案(101)的周期和第二模图案(201)的周期；检测所述重叠图案(301)并确定重叠图案(301)在构造区(8)上的位置与基准位置的偏差。

Method for calibrating equipment for manufacturing three-dimensional objects

The present invention relates to a method for calibrating a device (1) for manufacturing a three-dimensional object (2), which is used for manufacturing a three-dimensional object by selectively solidifying the structural material (15) layer by layer, having the following steps: in the first part area (100) of the structural area (8), in a layer or an item of the structural material (15). The first periodic pattern (101) is generated on the mark (9); in the second part region (200) of the structural area (8), a basic periodic pattern (201) is generated in a layer or a target (9) of the construction material (15), and the first pattern (101) and the second pattern (201) are basically formed in the overlap area (300) last week. A periodic overlapping pattern (301), the cycle of the overlapped pattern is larger than that of the first pattern (101) and the second pattern (201), and the overlapped pattern (301) is detected and the deviation of the position of the overlapping pattern (301) on the structural area (8) and the reference position is determined.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于校准用于制造三维物体的设备的方法
本专利技术涉及一种用于校准用于制造三维物体的设备的方法，所述设备用于通过在相应的层中在与要制造的物体的横截面相对应的位置处逐层固化构造材料来制造三维物体，本专利技术还涉及一种用于执行所述方法的装置。
技术介绍
用于通过利用电磁辐射和/或粒子辐射逐层地选择性固化构造材料来制造三维物体的设备和相应的方法例如用于快速原型法、快速制模法、快速制造法或增材制造法中使用。这种方法的一个以名称“选择性激光烧结”或以名称“选择性激光熔融”已知的例子以及相关的用于实施该方法的设备记载在文献DE19514740C1中。用于校准用于制造三维物体的设备的方法由DE19918613A1已知，其中，该方法仅是针对激光射线设计的。该方法在实际的构造过程之前执行。此外还已知的是，在这种设备的内部使用多个激光射线，这些激光射线分别配设给构造区的一个部分区域，这些部分区域部分地相互重叠。用于自动校准这种具有多个激光器的设备的方法由文献DE102013208651A1已知。这里，确定并改变测试图案之间的偏差或测试图案与基准图案之间的偏差，使得所述偏差低于预定值。测试图案和基准图案这里可以是点图案或网格图案。在已知的校准方法中不利的是，这种方法的精度可能是有限的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于，提供一种用于校准用于制造三维物体的设备的改进的方法和一种用于执行这种改进的方法的装置，所述用于制造三维物体的设备用于通过逐层地选择性固化构造材料来制造三维物体。在本专利技术的范围内(以及上面所述的内容)，术语“校准或精调”在扩展的、即口语上的意义来理解。这意味着，这不是必须(强制性地)涉及测量器件的精度确定，而且还涉及对一个设备(这里是用于制造三维物体的设备)的第一技术器件相对于第二技术器件进行调整，特别是在其相互间的定位和/或定向上进行调整。就是说术语“校准/精调”更为具体地也可以是指“检查和/或调整过程”。所述通过根据权利要求1的所述的方法、根据权利要求10的方法、根据权利要求12的设备和根据权利要求15的校准单元来实现。本专利技术的改进方案分别在从属权利要求中给出，在各个权利要求类型的相应从属权利要求中提及的特征也可以理解为所有其他权利要求类型的改进方案。在根据本专利技术的方法是一种用于校准用于制造三维物体的设备的方法，所述设备用于通过在相应的层中在与要制造的物体的横截面相对应的位置处逐层固化构造材料来制造三维物体，所述设备具有构造腔，在所述构造腔中设有构造区，并且在所述构造腔中通过选择性固化构造材料来逐层构造所述物体，所述构造区具有至少一个第一部分区域和第二部分区域，所述第一部分区域和第二部分区域在重叠区中重叠。所述设备具有固化设备，所述固化装置用于向构造区的选择性位置上发出电磁辐射的射线或者粒子射线。所述方法包含这样的步骤：在构造区的第一部分区域中，在构造材料的一个层中或在一个目标上产生基本上周期性的第一模图案的。所述方法还这样的步骤：在构造区的第二部分区域中，在构造材料的一个层中或在一个目标上产生基本上周期性的第二模图案。所述第一模图案和第二模图案在重叠区中构成基本上周期性的重叠图案。所述重叠图案的周期大于第一模图案的周期和第二模图案的周期。所述方法还包含这样的步骤：检测所述重叠图案并确定的重叠图案在构造区上的位置与基准位置的偏差。由此例如提供了一种允许以更大的精度进行校准的方法。利用根据本专利技术的方法，能够以高的(提高的)尺寸稳定性实现三维物体的制造。此外，根据本专利技术的方法还允许制造非常精细的三维物体，因为实现了固化用于制造精细结构的构造材料所需的精度。优选产生线图案、网格图案或点图案作为基本上周期性的模图案。由此例如可以以较为简单的方式产生基本上周期性的模图案。所述基准位置优选通过构造区上的至少一个基准标志确定，在构造材料的一个层中或在一个目标上由固化装置产生所述至少一个基准标志。由此例如使得，能够与检测重叠图案一起确定基准位置。所述固化装置优选发出电磁辐射、特别是激光辐射的射线，不同的射线由不同的辐射源发出或通过分光结构由从一个辐射源发出的辐射中产生。与粒子射线相比，电磁辐射的射线例如能够以更小的设备上的消耗产生。与采用由其他辐射源发出的电磁辐射相比，通过由激光源发出的射线，例如可以更为简单和精确地控制构造材料的熔化或熔融。优选改变第一模图案和/或第二模图案在构造区上的位置，使得重叠图案在构造区上的位置与基准位置的偏差最高具有一个设定值。由此例如可以在确定的坐标系内特定地修正所出现的偏差。确定重叠图案在构造区上的位置与基准位置的偏差优选包括确定偏移和/或转动。此外优选以确定偏移和/或转动为基础来对所述第一和/或第二模图案的位置进行改变，就是说，改变所述偏移和/或转动。由此例如可以识别不同类型的偏差并在必要时对其进行修正。根据本专利技术的方法优选在制造三维物体之前和/或期间和/或之后执行。由此例如可以检查，选择性激光烧结或激光熔融的设备的设置在制造过程期间是否发生漂移。确定重叠图案在构造区上的位置与基准位置的偏差优选包括利用检测装置进行自动检测，特别是进行传感器式的检测，所述检测装置包括至少一个辐射导体和辐射传感器。由此例如可以提供用于自动校准的基础。优选以所确定的重叠图案在构造区上的位置与基准位置的偏差为基础，自动或部分自动地导出经修正的控制指令，所述控制指令用于所述用于制造三维物体的设备的运行。由此例如可以对偏差执行自动修正。根据另一个实施例，根据本专利技术的方法是一种用于校准用于制造三维物体的设备的方法，所述设备用于通过在相应的层中在与要制造的物体的横截面相对应的位置处逐层固化构造材料来制造三维物体，在所述方法中，空间解析地检测照射图案。所述设备具有构造腔，在所述构造腔中设有构造区，并且在所述构造腔中通过选择性固化构造材料来逐层构造所述物体。所述设备包括固化装置，所述固化装置用于向构造区的选择性位置上发出至少一个电磁辐射的射线或者至少一个粒子射线。所述设备包括检测装置，所述检测装置包括至少一个辐射传感器并且可选地包括至少一个辐射导体。优选例如采用光敏的相机作为所述辐射传感器(在这种情况下，检测装置优选构造成没有辐射导体的)，或者采用光电二极管作为所述辐射传感器(在这种情况下，检测装置优选构造成带有辐射导体)。所述方法包含这样的步骤：在所述构造区上在构造材料的一个层中或在一个目标上产生照射图案。所述方法可选地包含这样的步骤：使在产生照射图案时由构造材料或由目标发出的电磁辐射输入到辐射导体中。所述方法包含这样的步骤：将所述辐射导向辐射传感器。所述方法包含这样的步骤：利用所述辐射传感器检测所述辐射以及基于所述检测导出校准信息。由此，例如实现了，以空间解析地检测到的、在产生照射图案时发出的辐射来执行校准。这个方法特别是可以与前面所述方法中的任意一个方法相结合。优选所述校准信息用于对固化装置的光学系统设置、特别是焦点设置(具体是焦点位置调整)进行自动或部分自动的调整。由此例如可以修正光学系统设置与期望设置的偏差。根据本专利技术的装置是一种用于制造三维物体的设备，所述设备用于通过在相应的层中在与要制造的物体的横截面相对应的位置处逐层固化构造材料来制造三维物体，所述设备具有构造腔，在所述构造腔中设有构造区，并且在所述构造腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于校准用于制造三维物体(2)的设备(1)的方法，所述设备用于通过在相应的层中在与要制造的物体(2)的横截面相对应的位置处逐层固化构造材料(15)来制造三维物体，所述设备具有：构造腔，在所述构造腔中设有构造区(8)，并且在所述构造腔中通过选择性固化构造材料(15)来逐层构造所述物体(2)，所述构造区(8)具有至少一个第一部分区域(100)和第二部分区域(200)，所述第一部分区域和第二部分区域在重叠区(300)中重叠，以及固化装置(19)，所述固化装置用于向构造区(8)的选择性位置上发出电磁辐射的射线(122、222)或者粒子射线，其特征在于，所述方法具有以下步骤：在构造区(8)的第一部分区域(100)中，在构造材料(15)的一个层中或一个目标(9)上产生基本上周期性的第一模图案(101)，在构造区(8)的第二部分区域(200)中，在构造材料(15)的一个层中或一个目标(9)上产生基本上周期性的第二模图案(201)，所述第一模图案(101)和第二模图案(201)在重叠区(300)中构成基本上周期性的重叠图案(301)，所述重叠图案的周期大于第一模图案(101)的周期和第二模图案(201)的周期，检测所述重叠图案(301)并确定重叠图案(301)在构造区(8)上的位置与基准位置的偏差。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.05 DE 102016200043.81.用于校准用于制造三维物体(2)的设备(1)的方法，所述设备用于通过在相应的层中在与要制造的物体(2)的横截面相对应的位置处逐层固化构造材料(15)来制造三维物体，所述设备具有：构造腔，在所述构造腔中设有构造区(8)，并且在所述构造腔中通过选择性固化构造材料(15)来逐层构造所述物体(2)，所述构造区(8)具有至少一个第一部分区域(100)和第二部分区域(200)，所述第一部分区域和第二部分区域在重叠区(300)中重叠，以及固化装置(19)，所述固化装置用于向构造区(8)的选择性位置上发出电磁辐射的射线(122、222)或者粒子射线，其特征在于，所述方法具有以下步骤：在构造区(8)的第一部分区域(100)中，在构造材料(15)的一个层中或一个目标(9)上产生基本上周期性的第一模图案(101)，在构造区(8)的第二部分区域(200)中，在构造材料(15)的一个层中或一个目标(9)上产生基本上周期性的第二模图案(201)，所述第一模图案(101)和第二模图案(201)在重叠区(300)中构成基本上周期性的重叠图案(301)，所述重叠图案的周期大于第一模图案(101)的周期和第二模图案(201)的周期，检测所述重叠图案(301)并确定重叠图案(301)在构造区(8)上的位置与基准位置的偏差。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为基本上周期性的模图案(101、201)产生线图案、网格图案或点图案。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基准位置通过构造区上的至少一个基准标志(203)确定，由固化装置(19)在构造材料(15)的一个层中或在一个目标(9)上产生所述至少一个基准标志(203)。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述固化装置(19)发出电磁辐射、特别是激光辐射的射线(122、222)，不同的射线(122、222)由不同的辐射源(121、221)发出或通过分光结构由从一个辐射源发出的辐射中产生。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，改变第一模图案(101)和/或第二模图案(201)在构造区(8)上的位置，使得重叠图案(301)在构造区(8)上的位置与基准位置的偏差最高为一个设定值。6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，确定重叠图案(301)在构造区(8)上的位置与基准位置的偏差包括确定偏移和/或转动，优选以确定偏移和/或转动为基础来对所述第一和/或第二模图案(101、201)的位置进行改变，就是说，改变所述偏移和/或转动。7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述方法在制造三维物体(2)之前和/或期间和/或之后执行。8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，确定重叠图案(301)在构造区(8)上的位置与基准位置的偏差包括利用检测装置进行自动检测、特别是进行传感器式的检测，所述检测装置包括至少一个辐射导体和辐射传感器。9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，以重叠图案(301)在构造区上的位置与基准位置的所确定的偏差为基础，自动或部分自动地导出经修正的控制指令，所述控制指令用于所述用于制造三维物体(2)的设备(1)的运行。10.用于校准用于制造三维物体(2)的设备(1)的方法，所述装置用于通过在相应的层中在与要制造的物体(2)的横截面相对应的位置处逐层固化构造材料(15)来制造三维物体，在所述方法中，空间解析地检测照射图案，所述设备具有：构造腔，在所述构造腔中设有构造区(8)，并且在所述构造腔中通过选择性固化构造材料(15)来逐层构造所述物体(2)；固化装置(19)，所述固化装置用于向构造区(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·多姆勒泽，D·沃尔夫，M·格特，U·施密德，M·米特米勒，
申请(专利权)人：EOS有限公司电镀光纤系统，
类型：发明
国别省市：德国,DE