[发明专利]用于制造三维物体的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于通过相继地在与物体(9)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(7)的层来制造三维物体(9)的装置(1)，所述装置具有：构建室(4)，在该构建室中布置有用于支承物体(9)的具有高度可调的支架(22)的支承装置(8)；用于在与物体(9)的相应的横剖面对应的位置处对构建材料(7)的层进行辐射的辐射装置(13)；以及用于拍摄对构建室(4)进行描摹的至少一个图像数据组的图像拍摄装置(17)，其中在构建室(4)中存在至少一个位置标记(20、24)以用于校准图像拍摄设备(17)。此外，本发明还涉及一种用于执行校准的方法。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。EP 2 032 345B1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。

发明内容

因此本发明的任务在于，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。

本发明的核心在于，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。