[发明专利]设置用于监控增材制造方法的相机的校准

说明书

本发明涉及一种用于校准相机（20）的方法，其中相机（20）被设置用于：监控对象的以多个层涂覆材料（12）的增材制造。该方法包括以下步骤：a）提供相机（20）和提供用于执行对象的增材制造的机构，b）借助于相机（20）记录制造中的或已经制成的对象的图像（21），c）将记录的图像（21）与对象的图案（40）进行比较，d）基于步骤c）中的比较确定校准函数，所述校准函数被设置用于：将记录的图像（21）转换成校正的图像，其中对象的校正的图像基本上对应于对象的图案（40），并且e）借助于校准函数来校准相机（20）。此外，本发明涉及一种包括指令的计算机程序，在程序通过计算机执行时，所述指令促使计算机执行所提出的方法的步骤。最后，本发明涉及一种设备，该设备包括用于执行对象的增材制造的机构、设置用于监控增材制造方法的相机（20）和用于校准相机（20）的校准单元（30）。

技术领域

本发明涉及一种用于校准设置用于监控增材制造方法的相机的方法。本发明还涉及一种包括指令的计算机程序，在程序通过计算机执行时，所述指令促使计算机执行所提出的方法的步骤。最后，本发明涉及一种设备，该设备包括用于执行对象的增材制造的机构、设置用于监控增材制造方法的相机和用于校准相机的校准单元。

背景技术

增材制造方法的监控是重要，以便及早地识别过程中的任何偏差并可以保证制造的对象的质量。为了监控增材制造方法，典型地使用在制造过程期间记录和存储图像的相机。

在记录图像时，可能造成透视失真和几何成像误差。后者在技术术语中称作为歪曲，其中在枕形歪曲和桶形歪曲之间有区别。所述歪曲基于在透镜方程中造成成像比例局部变化的成像误差。结果，记录的物体没有按比例再现，而是失真地再现。

要由相机监控的区域通常包括基板（英文：build plate底板），在增材制造方法中要加工的材料施加在所述基板上。基板通常具有至少为20cm×20cm、通常还更大的基本面积。因此，所述面积需由相机检测。即使出现的失真小并且例如仅处于毫米甚至微米范围内，所述失真对于对增材制造方法所提出的高精度和质量要求而言可能无法容忍。

出于该原因，监控增材制造过程的相机通常进行校准。这意味着：借助于校准函数将由相机记录的图像转换为校正的图像，所述校正的图像在理想情况下可以无失真地、即符合比例地再现记录的对象。

在任何情况下，在3D打印结构中首次安装时都必须校准相机。在结构中出现机械变化或以规则间距检查时推荐进行进一步校准。

在现有技术中，一方面对于校准已知使用所谓的校准板。校准板具有几何图案，例如方格图案。该图案有利地非常精确地成像在校准板上并且其形状是非常精确地已知的。校准板以限定的位置和取向安置在用于增材制造的设备中。例如，校准板安置到3D打印机的基板上。随后，借助于相机记录校准板的图像，并与成像到校准板上的图案的预先已知的形状进行比较。典型地，对于所述比较考虑一些少量的点——在方格图案的情况下例如一些选定的交叉点——；然而该比较以最高的精度、即在像素或子像素范围内进行。基于所述比较，求出校准函数，所述校准函数将记录的图像校正到校正的图像尽可能最佳地与校准板的实际图案一致的程度。

所述校准方法的缺点在于：需相对耗费地执行。由于校准板必须非常小心地安置在预设的地点处，所以校准需要一定时间并且通常只能由经过培训的人员执行。此外，必须为此中断生产运行；因此，在执行校准方法的时间期间，3D打印机不可用。

基于校准板的校准方法的另一缺点是：用户必须具有这种校准板。校准板通常由3D打印装置的原始设备制造商持有，并非对于任何人都可用。

现有技术中已知的用于校准设置用于监控增材制造方法的相机的第二种方法在于：设施特定的参考标记用作为用于校准的参考点，所述参考标记假设为随时间不可改变。在此，将设施特定的参考标记理解为在3D打印装置处的可容易再次识别的结构特征、诸如螺钉头、角或雕刻的标记，其在打印装置中的位置是精确已知的，并且在校准方法期间与其在由相机记录的图像上的位置进行比较。