用于生成式制造三维物体的装置的测量系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对通过选择性逐层固化构造材料(15)来制造三维物体(2)的装置(1)进行扩装或改装的测量系统(40)。所述装置(1)包括照射机(18)，用于在对应于要制造的物体(2)的横截面的位置处选择性照射施加在所述装置(1)的工作平面(7)中的构造材料(15)的层，以便使照射的位置固化。所述照射机(18)包括至少两个照射单元(31)，优选是激光器阵列。每个照射单元(31)能成像到所述工作平面(7)中的一个像点上并且至少是能接通和关断的。所述测量系统(40)包括：至少一个影像装置(41)，用于绝对地和/或相对于彼此相对地确定和分析由照射机(18)发出的辐射(19)和/或所述照射单元(31)绝对的或相对彼此的位置和/或走向；以及至少一个距离传感器(42)，用于检测沿垂直于工作平面(7)的方向(z)上的延伸长度。

The measurement system of the device for generating 3D objects

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成式制造三维物体的装置的测量系统
本专利技术涉及一种用于通过逐层施加和选择性固化构造材料、优选是粉末来生成式制造三维物体的装置的测量系统。
技术介绍
这种类型的装置和方法例如在快速原型法、快速加工法或增材式制造法中使用。这种方法的一个例子例如以名称“选择性激光烧结或激光熔融”已知。这里重复地施加粉末装构造材料的薄层并在每个层中通过用激光射束选择性照射与要制造的物体的横截面相对应的位置来选择性地使构造材料固化。选择性照射所施加的粉末层例如可以通过激光射束来进行，通过例如由多个检流计反射镜形成的转向装置使所述激光射束偏转，从而使得激光射束在粉末表面上的命中点在要固化的位置上移动。WO2015/091485A1备选地公开了一种照射装置，所述照射装置包含多个激光器阵列。每个所述激光器阵列有多个单个的VCSEL(垂直腔面发射激光器)构成，这些VCSEL共同地接通或关断。所述激光器阵列通过光学元件在粉末表面上成像。通过选择性地接通或关断激光器阵列以及通过照射装置平行于粉末表面的移动可以选择性地照射整个粉末层。为了确保所述激光器阵列以足够的精度和足够均匀的功率向粉末表面上成像，这个成像为了校准、调节和质量保证的目的必须是能以相应的精度测量的。由于这种照射装置可能由数百个或上千个单激光源构成并且可能还应以多种不同的功率值操控这些单激光源，由此可能导致所需的单次测量的数量非常高。因此，适当的测量装置必须构造成，使得这些测量能够基本上自动地以及足够快速和高频率地进行，以便避免出现过长的测量时间。r>
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供用于通过逐层施加和选择性固化构造材料来生成式制造三维物体的装置的测量机构和测量方法，利用所述测量机构和测量方法能快速和自动地对由多个单激光器阵列组成的照射装置进行测量。所述目的通过根据权利要求1的测量系统、根据权利要求5的包含这种测量系统的装置和根据权利要求9或14的用于使用所述测量系统的方法来实现。本专利技术的改进方案分别在从属权利要求中给出。这里，所述方法也可以通过所述装置的下面的或者在从属权利要求中给出的特征来改进，或者反之亦然，或者所述装置的特征也可以分别相互利用以实现改进。根据本专利技术的测量系统用于对通过选择性逐层固化构造材料来制造三维物体的装置进行扩装或改装。所述装置包括照射机，用于在对应于要制造的物体的横截面的位置处选择性照射施加在所述装置的工作平面中的构造材料的层，以便使照射的位置固化。所述照射机包括至少两个照射单元，优选是激光器阵列，并且每个照射单元能成像到所述工作平面中的一个像点上并且至少是能接通和关闭的。所述测量系统包括：至少一个影像装置，用于绝对地和/或相对于彼此相对地确定和分析由照射机发出的辐射和/或所述照射单元/各所述照射单元的位置和/或走向；以及至少一个距离传感器，用于检测沿垂直于工作平面的方向上的延伸长度。通过不同测量器件、特别是影像设备和距离传感器的组合，可以快速、简单和自动地执行例如用于校准所述装置的测量。所述至少一个影像设备(41)和所述至少一个距离传感器(42)优选集成在单一的测量装置中。由此，例如可以实现所述测量系统简单的操作并且易于将所述测量系统设置在制造装置中。优选所述测量系统还包括至少一个功率测量装置，用于确定照射机和/或至少一个照射单元的辐射功率。由此可以例如在通过测量系统执行的测量期间同时还检查所发出的测量功率。优选所述测量系统包括至少一个开关，所述开关构造成，避免照射机和/或也包含在所述装置中的涂布机与所述测量系统发生碰撞。由此可以例如避免所述装置和/或所述测量系统发生损坏。优选所述影像装置包括CMOS传感器和/或CCD传感器，和/或所述功率测量装置包括光电二极管和/或光敏电阻，优选集成在布利希球积分光度计中。由此例如可以执行光学测量并且可能还可以执行后续的图像处理。根据本专利技术的装置用于通过选择性逐层固化构造材料来制造三维物体。所述装置包括照射机，用于在对应于要制造的物体的横截面的位置处选择性照射施加在所述装置的工作平面中的构造材料的层，以便使照射的位置固化，其中，所述照射机包括至少两个照射单元，优选是激光器阵列，并且每个照射单元能成像到所述工作平面中的一个像点上并且至少是能接通和关闭的。所述装置构造成和/或这样控制所述装置，使得重复施加和选择性固化的步骤，直至所述物体完成。此外，所述装置还包括根据本专利技术的测量系统。通过这种装置与根据本专利技术的测量系统的组合，可以快速、简单和自动地执行例如用于校准所述装置的测量。优选所述照射单元设置模块中和/或所述模块按梯级结构设置和/或所述照射单元构造成激光器阵列，所述激光器阵列的激光器优选是VCSEL或VECSEL。由此可以例如可以以简单的方式实现一种行式照射机。优选在所述装置中沿照射器的移动方向和沿垂直于工作平面的方向能移动地设置保持装置，并且所述测量系统能沿垂直于这两个方向的方向移动地设置在所述保持装置上。由此可以例如实现所述测量系统在所述装置内部的简单定位。优选所述测量系统和/或所述保持装置是能从所述装置中取出的。由此，可以例如为了制造物体而从所述装置中取出所述测量系统和/或所述保持装置，并且由此对制造工艺的妨碍较少。根据本专利技术的第一方法在于在根据本专利技术的装置中使用根据本专利技术的测量系统。这里，使所述装置的涂布机和/或所述照射机和/或所述测量系统能相对于彼此定向和/或相对于所述装置的一个基准平面定向。由此，例如在所述装置的试运行期间执行各个部件相对于彼此的校准或者调节。优选确定所述涂布机和/或所述照射机和/或所述测量系统和/或所述装置的至少一个基准平面。这里，所述涂布机的一个基准平面优选是涂布平面，和/或所述照射机的一个基准平面优选是照射单元的平均焦平面。由此可以例如确定各基准平面相对于彼此的相对位置。优选对所述照射机的定向和/或所述照射机的平均焦平面的确定根据各个照射单元在不同的垂直位置中所确定的清晰度值以及根据所述成像在x/y平面中的位置来进行。由此例如可以将照射机调整到希望的位置和走向。优选根据相对应的基准平面的绝对z位置和/或绕x和/或y方向的角度位置来对所述涂布机和/或所述照射机进行定向。由此例如可以参照所述装置的坐标系实现对涂布机和/或照射机进行准确的定向。优选首先执行所述涂布机和/或所述照射机和/或所述测量系统的粗定向，然后执行所述涂布机和/或所述照射机和/或所述测量系统的精确定向。由此例如可以更为精确地执行对所述涂布机和/或所述照射机的定向。根据本专利技术的第二方法在于在根据本专利技术的装置中使用根据本专利技术的测量系统。这里，特别是借助于功率测量装置确定失效的激光器或照射单元和/或确定各个照射单元的功率等级。由此例如可以检查照射机的功能。优选在使用所述测量系统之前建立所述装置的正常运行状态。由此例如可以在所述装置的对应于实际生产状态的状态下进行校准或调节。附图说明本专利技术其他的特征和有利之处由参考附图对实施例的说明得出。图1部分用剖视图示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于对通过选择性逐层固化构造材料(15)来制造三维物体(2)的装置(1)进行扩装或改装的测量系统(40)，/n所述装置(1)包括照射机(18)，用于在对应于要制造的物体(2)的横截面的位置处选择性照射施加在所述装置(1)的工作平面(7)中的构造材料(15)的层，以便使照射的位置固化，/n所述照射机(18)包括至少两个照射单元(31)，优选是激光器阵列，并且每个照射单元(31)能成像到所述工作平面(7)中的一个像点上并且至少是能接通和关断的，/n并且所述测量系统(40)包括：/n至少一个影像装置(41)，用于绝对地和/或相对于彼此相对地确定和分析由照射机(18)发出的辐射(19)和/或所述照射单元(31)的位置和/或走向，以及/n至少一个距离传感器(42)，用于检测沿垂直于工作平面(7)的方向(z)上的延伸长度，/n所述至少一个影像装置(41)和所述至少一个距离传感器(42)优选集成在单一的测量装置中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170628 DE 102017210994.71.用于对通过选择性逐层固化构造材料(15)来制造三维物体(2)的装置(1)进行扩装或改装的测量系统(40)，
所述装置(1)包括照射机(18)，用于在对应于要制造的物体(2)的横截面的位置处选择性照射施加在所述装置(1)的工作平面(7)中的构造材料(15)的层，以便使照射的位置固化，
所述照射机(18)包括至少两个照射单元(31)，优选是激光器阵列，并且每个照射单元(31)能成像到所述工作平面(7)中的一个像点上并且至少是能接通和关断的，
并且所述测量系统(40)包括：
至少一个影像装置(41)，用于绝对地和/或相对于彼此相对地确定和分析由照射机(18)发出的辐射(19)和/或所述照射单元(31)的位置和/或走向，以及
至少一个距离传感器(42)，用于检测沿垂直于工作平面(7)的方向(z)上的延伸长度，
所述至少一个影像装置(41)和所述至少一个距离传感器(42)优选集成在单一的测量装置中。


2.根据权利要求1所述的测量系统(40)，所述测量系统还包括至少一个功率测量装置(43)，用于确定照射机(18)和/或至少一个照射单元(31)的辐射功率。


3.根据权利要求1或2所述的测量系统，所述测量系统包括至少一个开关，所述开关构造成，避免照射机(18)和/或也包含在所述装置(1)中的涂布机(16)与所述测量系统(40)发生碰撞。


4.根据权利要求1至3之一所述的测量系统(40)，其中，所述影像装置(41)包括CMOS传感器和/或CCD传感器，
和/或所述功率测量装置(42)包括光电二极管和/或光敏电阻，所述光电二极管和/或光敏电阻优选集成在布利希球积分光度计中。


5.用于通过选择性逐层固化构造材料(15)来制造三维物体(2)的装置(1)，所述装置(1)包括：
照射机(18)，用于在对应于要制造的物体(2)的横截面的位置处选择性地使施加在所述装置(1)的工作平面(7)中的构造材料(15)的层固化，所述照射机(18)包括至少两个照射单元(31)，优选是激光器阵列，并且每个照射单元(31)能成像到所述工作平面(7)中的一个像点上并且至少是能接通和关断的，
这样构成和/或控制所述装置(1)，使得所述装置重复施加和选择性固化的步骤，直至所述物体(2)制造完成，
并且所述装置(1)还包括根据权利要求1至3之一所述的测量系统(40)。


6.根据权利要求5所述的装置(1)，其中，
所述照射单元(31...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·马特斯，J·菲利皮，
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