[发明专利]定位在增材制造期间收集的传感器数据

说明书

本发明涉及一种监测增材制造过程的方法，在该增材制造过程中通过使用扫描仪(157a，157b)的至少一个可移动引导元件(150a，150b)引导激光束(118a，118b)以固化材料床的选定区域来以逐层方式构建物体(103)。该方法包括：记录由测量至少一个可移动引导元件(150a，150b)的位置的换能器(153，154)产生的位置值(θn，)；记录由用于检测辐射的传感器(161a，161b)产生的传感器值(S_n)，该辐射从该材料床发射并通过该扫描仪(157a，157b)的可移动引导元件(150a，150b)传输到传感器(161a，161b)；并且将每个传感器值(S_n)与位置值(θn，)中的对应一个位置值相关联。

技术领域

本发明涉及用于将通过增材制造设备(比如粉末床熔融设备)的光学扫描仪的光学系统收集的传感器数据定位到该增材制造设备中和/或使用该增材制造设备制造的物体中的位置的设备和方法。

背景技术

用于生产部件的增材制造或快速成型方法包括可流动材料的逐层固化。存在多种不同的增材制造方法，包括材料床系统，比如选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)和立体光刻系统。

在选择性激光熔化中，在构建室中的粉末床上沉积粉末层，并且使激光束扫描跨越粉末层的与正在构造的物体的截面(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。在单个构建中，可以构建多于一个物体，这些部件在粉末床中间隔开。

通常使用包括一对倾斜镜的光学扫描仪，使激光束在粉末床上扫描，每个倾斜镜在检流计的控制下旋转。换能器被布置用于测量倾斜镜/检流计的位置以控制倾斜镜位置。以此方式，可以实现需求位置。

WO 2007/147221 A1披露了一种选择性激光熔化设备，该设备包括用于跨越粉末表面使激光束扫描的扫描仪、和用于捕获由熔化区发射并通过扫描仪的光学系统传输的辐射的空间分辨检测器(例如CCD或CMOS相机)或集成检测器(例如具有较大的有效区域的光电二极管)。

US 2013/0168902 A1披露了一种借助于激光熔化工艺来生产三维部件的方法，其中将使用WO 2007/147221 A1中披露的装置所捕获的传感器值与将传感器值定位在部件中的坐标值一起存储、并且借助于可视化单元以二维和/或多维表示来显示关于部件中的传感器值的检测位置。

可以使用构建坐标值(所谓的“需求数据”-构建过程的基础信息)来将所述传感器值定位到坐标值。然而，由于传输需求信号时的延迟、倾斜镜的惯性、系统中的噪声干扰需求信号等，在捕获传感器值时扫描仪的倾斜镜的需求位置与倾斜镜的实际位置之间可能存在差异，这可能导致传感器数据的定位不准确。

替代地，可以使用粉末床的区域捕获来将传感器值定位到坐标值。然而，具有足够分辨率和帧速率以获得熔化区的所需位置精度的相机极其昂贵，或者对于大床而言，用现有技术无法实现。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种监测增材制造过程的方法，在该增材制造过程中通过使用扫描仪的至少一个可移动引导元件引导激光束以固化材料床的选定区域来以逐层方式构建物体，该方法包括：记录由测量该至少一个可移动引导元件的位置的换能器产生的位置值；记录由用于检测辐射的传感器产生的传感器值，所述辐射从该材料床发射并通过该扫描仪的可移动引导元件传输到传感器；并且将每个传感器值与该位置值中的对应一个位置值相关联。