[发明专利]增材制造设备的校准

说明书

本发明涉及一种校准增材制造设备的扫描器的方法，其中，利用该扫描器(106)引导能量束(118)以在工作平面中固结材料从而以逐层方式构建工件。该方法包括：利用该扫描器(106)引导该能量束(118)跨越该工作平面中的测试表面以形成测试图案(251)，该测试图案(251)包括至少一个周期特征；捕获该测试图案(251)的图像；根据该图像来确定该测试图案(251)的周期性；以及基于该周期性来确定用于控制该扫描器(106)的校正数据。

技术领域

本发明涉及一种用于校准增材制造设备的扫描器的方法和一种用于执行该方法的增材制造设备。具体地但非唯一地，本发明涉及一种用于校准包括材料床(例如，粉末或树脂床)的增材制造设备的扫描器的方法。

背景技术

用于生产部件的增材制造方法或快速原型成型方法包括对材料的逐层固化。存在各种增材制造方法，包括粉末床系统，诸如选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、电子束熔化(eBeam)和光固化立体造型；以及非粉末床系统，诸如熔融沉积成型，包括电弧增材制造(WAAM)。

在选择性激光熔化中，将粉末层沉积在构建室中的粉末床上，并且扫描激光束跨越粉末层的与正在构造的工件的截面(剖切面)相对应的部分。激光束将粉末熔化或烧结以便形成固化的层。在对层进行选择性固化之后，粉末床减低了新固化的层的厚度，并且根据需要将另外一层粉末在表面上摊开并固化。

为了精确地形成工件，扫描器必须被校准。

WO 94/15265披露了将上面印刷有大量正方形单元的聚酯薄膜片放置在目标表面上并且用激光束标记每个单元。随后通过用常规数字扫描器进行扫描来将片材转换成数字形式，并且使用激光标记的相对于单元的形心的位置来更新用于该单元的校正因子。定期执行此类校准。

US 5832415披露了一种用于校准快速原型成型系统的激光束的偏转控制的方法。在预定位置将光敏介质暴露于激光束下以生成测试图案。摄像机跨越所产生的测试图案逐渐移动，以便用相机产生测试图案的对应图案部分。评估程序用于将数字化图案部分组合成整体图案。将整个图案的图片坐标与照相制版法产生的参考图案的数字化坐标进行比较。基于比较来修改控制用于偏转激光束的扫描器所需的校正表。

US 6483596披露了一种用于校准对快速原型成型系统中的辐射装置的控制的方法，其中，校准板被布置在快速原型成型系统中的限定位置处。校准板具有上侧，该上侧具有第一区域和与第一区域分开的第二区域。第一区域设置有光学可检测的参考十字，并且第二区域具有对辐射装置的辐射敏感的介质。通过在由位置坐标数据限定的预定期望位置处将介质暴露于辐射来产生十字的测试图案。例如借助于像素扫描器、摄像机或数码相机来将第一区域和第二区域数字化，并且通过将参考十字和测试图案的十字进行比较来计算校正数据。

EP 2186625披露了一种校正快速原型成型系统中使用的数字光投影仪的几何失真的方法。相机用于查看由每个数字光投影仪创建的未经补偿的测试图案。将每个未经补偿的测试图案与理想测试图案进行比较以生成图案校正图。

WO 2014/180971披露了一种自动校准用于对三维工件进行有生产力的生产的装置的方法，该装置包括第一扫描器和第二扫描器。在应用的材料层或目标上，使用第一扫描器产生第一测试图案，并且使用第二扫描器产生第二测试图案。第一测试图案和第二测试图案可以是具有特定晶格常数的特定光栅图案或点图案。经校准的相机用于捕获第一测试图案和第二测试图案的图像，并将第一测试图案和第二测试图案与存储在控制装置的存储器中的参考图案进行比较。对第一扫描器和第二扫描器进行校准，使得对应测试图案与参考图案的偏差低于期望值。校准方法可以包括自相关方法或匹配方法。

希望提供一种校准增材制造设备的扫描器的方法，该方法的精度大约比由用于校准的图像捕获装置的像素提供的空间分辨率大一个数量级。

发明内容