用于制造三维物体的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于制造三维物体的装置和方法。所述方法包括：检测由一个或多个位置标记(20、24)发射的电磁辐射，所述一个或多个位置标记(20、24)设置在装置(1)的构建室(4)中，用于制造三维物体(9)，所述装置(1)包括辐射装置(13)，所述辐射装置(13)被构造为辐射构建材料(7)的连续层以制造三维物体(9)，所述电磁辐射由图像拍摄设备(17)检测；以及至少部分地基于由所述图像拍摄设备(17)检测到的所述电磁辐射，修正来自用于辐射所述构建材料(7)的辐射装置(13)的辐射发射，所述辐射发射的修正根据由所述图像拍摄设备(17)检测的所述电磁辐射产生的校准数据组(25)修正所述图像拍摄设备(17)的测量不精确性。

Devices and methods for manufacturing three-dimensional objects

【技术实现步骤摘要】
用于制造三维物体的装置和方法本申请是2015年08月18日所提出的申请号为201580057352.3、专利技术名称为“用于制造三维物体的装置和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于通过相继地在与物体的相应的横剖面对应的位置处固化能借助于辐射固化的构建材料的层来制造三维物体的装置，所述装置具有：构建室，在该构建室中布置有用于支承物体的、具有高度可调的支架的支承装置；用于在与物体的相应的横剖面对应的位置处对构建材料的层进行辐射的辐射装置；以及用于拍摄对构建室进行描摹的至少一个图像数据组的图像拍摄设备。
技术介绍
当提到上述的图像拍摄设备时，还包括使用C-mos或CCD技术的装置，也就是说其中由单个像素数据产生图像的装置。因此，应该如此理解概念“图像拍摄设备”，即也包括这种电子装置。已知一种成型方法，其中在预设的位置处层状地固化材料，以便如此形成三维物体。在此，原则上可以固化像立体光刻工艺中的液体，或者激光烧结(SLS)或者激光熔融(LSM)工艺中的粉末。在此，层状地降低已经完成的层并涂抹新的层，以便把构建材料固化在期望的位置处。在层状地涂抹时，可能出现错误涂抹。此外，对构建材料的不同的加热也是一个问题，因为由此会损害完成的三维物体的强度。因此还已知，使用用于监控构建空间或构建室的摄像机。EP2032345B1教导了用于选择性激光粉末加工的装置，其中相对于用于固化粉末的激光束，追踪了摄像机或光电二极管装置或者CCD装置。在此还已知，根据图像数据修正激光的输入能量或者停留时间，从而控制每面积部段的能量输入。由此可以避免同一个面积区域的多次熔融。在此，尽管进行了所有的改进仍然还存在问题，即根据摄像机拍摄的图像数据或者由此导出的数据不具有所需的精度，在导出的数据——像熔池的温度、即熔融的和仍未再次固化的构建材料的温度——的预测中具有过大的公差。
技术实现思路
因此本专利技术的任务在于，提出一种前述类型的装置，其中提高了拍摄的图像数据的处理质量。为了完成该任务，建议了具有下述特征的装置。本专利技术的核心在于，能借助于构建室中一个或多个位置标记校准图像拍摄设备。即已经证明的是，在图像拍摄设备的图像数据的进一步使用中，不精确性和位置相关且进而在图像中存在信息和位置之间的相关性。相应地，图像拍摄设备的这种和位置相关的测量不精确性通过校准来补偿。在本申请中，校准也就如下地涉及信息获取，即在构建过程期间拍摄的图像数据组中能够补偿测量不精确性。这些测量不精确性取决于结构且不能通过图像拍摄设备的重新定位来消除。相应地，位置标记不被设想用于，在构建室中标记特定的位置，而是标记特定的图像位置。通过分析对位置标记进行描摹的图像区域可以得到用于补偿测量不精确性的数据。在校准时需要考虑任意一个值作为标准值。与该标准值的偏差被用于得到一个校准数据或者多个校准数据。该标准值可以是通过摄像机拍摄的图像数据组的图像中心中的强度值。可选地，可以涉及在整个图像中或者在可预定的图像区域中最明亮或最暗淡的强度值。下面将进一步说明其他设计方案。在图像拍摄设备和构建室之间可以布置具有至少一个镜子的镜装置。该镜装置用于偏转通过激光设备发出的用于固化构建材料的激光束。然而，通过该镜装置也可以拍摄至少部分地描摹构建室的图像数据。有利地，至少一个位置标记可以布置在构建室的底部上或者构建室的底部处的底板上。和位置相关的测量不精确性涉及由构建材料制成的层，所述层位于所谓的构建平面中且利用激光束被辐射或者应该利用激光束被辐射。构建平面是与所述底部和与所述底板平行的平面。因此，借助于分布在底部上的位置标记可以实现最佳的校准。优选可以在位置标记上方布置有透光的热保护装置、尤其是由玻璃陶瓷制成的热保护装置。如果位置标记是热敏的，则其通过玻璃陶瓷层保护，因为该玻璃陶瓷层为位置标记屏蔽了由激光束输入的且通过构建材料继续传导的热量。优选规定了，位置标记至少部分地或以和支撑位置相关的方式模拟在构建室中使用的构建材料的均匀反射性。这如此完成，就像构建材料具有预定的在整个构建平面中恒定的热辐射。在此输出的电磁辐射通过位置标记模拟。在极端情况下，位置标记是对底部或者底板整体或者部分地进行加载的照明设备。为了能价廉地实现位置标记，该位置标记设计为LED灯。其优选发射700nm至1100nm的可见的和红外线的波长范围内的光，尤其是发射800nm和900nm之间的波长的光。在此，涉及一种波长或波长范围，这种波长或波长范围也由被加热的构建材料输出。通过在理想条件下，尤其是鉴于视为恒定的温度时模拟构建材料的辐射可以实现，在示出一个或多个位置标记的图像数据组的图像区域的图示中与另一个图像区域的偏差仅仅会归因于图像拍摄设备的和位置相关的测量不精确性，由此可对其进行修正。基本上不重要的是，是利用唯一的位置标记还是利用多个位置标记实现在底部或底板的区域上均匀的光输出。然而优选设置多个位置标记。这样做的优点是，在位置标记失效时，仍然始终能够校准图像拍摄设备。则优选位置标记分别具有尤其是平行的、预定的光发射角。图像拍摄设备描摹平行的光辐射，由此可以特别简单地确定和修正和位置相关的测量不精确性。在使用多个位置标记时，位置标记形成了支撑位置。可以对位于其间的区域进行插值处理。有利地，至少一个借助于图像拍摄设备拍摄的图像数据组能借助于至少一个校准数据组改变，或者，至少一个借助于图像拍摄设备拍摄的图像数据组能借助于含多个LED灯的光信号的至少一个图像数据组改变。也就是说使用了描摹至少一个位置标记的图像数据组，以便获得至少一个校准信息或者校准数据。这在构建过程之前发生。借助于校准数据则在构建过程期间对描摹构建室中的构建平面的图像数据组进行修正，从而清除由此导出的数据、如温度数据中的和位置相关的测量不精确性。有利地，至少一个借助于图像拍摄设备拍摄的图像数据组能用于确定校准数据组。用于制造三维物体的装置优选是激光熔融或者激光烧结装置。有利地，用于制造三维物体的装置具有用于存储校准数据组的存储器。图像拍摄设备优选设计为照相机或摄像机。即它们可以拍摄单个的图像或图像数据组或者连续的图像数据组。图像拍摄设备优选设计用于在可见光的范围内或者在红外线范围内进行拍摄。此外，本专利技术还涉及一种用于通过生长式构建方法制造三维构件的方法，其中通过由辐射源向可固化的构建材料施加影响来相继地固化单个层的固定的区域从而完成构件，其中所述区域在彼此间隔开的单个部段中固化，以及其中图像拍摄设备设置用于拍摄容纳了构建材料的构建室的至少一个图像数据组。该方法的特征在于，借助于发射光的至少一个位置标记利用图像拍摄设备拍摄至少一个图像数据组作为参考图像数据组，根据至少一个参考图像数据组进行对在构建过程期间拍摄的图像数据组的修正。在本专利技术的方法中，有利地，使用发射光的位置标记，发射一定波长的光或者一波长范围内的光，所述波长或波长范围对应于用于构建的构建材料发出的波长或者波长范围。优选地，发射可见的和红外线的波长范围内的光。在本专利技术的方法中，有利地，将LED灯用作位置标记。附图说明下面根据附图和实施例得到本专利技术的其它优点、特征和细节。其中：图1示出用于制造三维物体的装置；图2以剖面图示出构建室的底部区域中的结构；图3示出第一设计方案的位置标记；图4示出第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造三维物体的方法，其特征在于，所述方法包括：检测由一个或多个位置标记(20、24)发射的电磁辐射，所述一个或多个位置标记(20、24)设置在装置(1)的构建室(4)中，用于制造三维物体(9)，所述装置(1)包括辐射装置(13)，所述辐射装置(13)被构造为辐射构建材料(7)的连续层以制造三维物体(9)，所述电磁辐射由图像拍摄设备(17)检测；以及至少部分地基于由所述图像拍摄设备(17)检测到的所述电磁辐射，修正来自用于辐射所述构建材料(7)的辐射装置(13)的辐射发射，所述辐射发射的修正根据由所述图像拍摄设备(17)检测的所述电磁辐射产生的校准数据组(25)修正所述图像拍摄设备(17)的测量不精确性。

【技术特征摘要】
2014.08.22 DE 102014012286.71.一种制造三维物体的方法，其特征在于，所述方法包括：检测由一个或多个位置标记(20、24)发射的电磁辐射，所述一个或多个位置标记(20、24)设置在装置(1)的构建室(4)中，用于制造三维物体(9)，所述装置(1)包括辐射装置(13)，所述辐射装置(13)被构造为辐射构建材料(7)的连续层以制造三维物体(9)，所述电磁辐射由图像拍摄设备(17)检测；以及至少部分地基于由所述图像拍摄设备(17)检测到的所述电磁辐射，修正来自用于辐射所述构建材料(7)的辐射装置(13)的辐射发射，所述辐射发射的修正根据由所述图像拍摄设备(17)检测的所述电磁辐射产生的校准数据组(25)修正所述图像拍摄设备(17)的测量不精确性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，修正辐射发射包括：修正从所述辐射装置(13)发射的辐射的强度或停留时间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述测量不精确性包括位置相关的测量不精确性。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述测量不精确性包括结构相关的测量不精确性。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·赫尔佐克，F·贝希曼，F·措伊尔纳，T·伯克斯，MC·埃伯特，
申请(专利权)人：CL产权管理有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE