[发明专利]用于分析粉末床增材制造中传感器数据的技术

说明书

提供了一种用于分析传感器的传感器数据的设备，该传感器设置在通过使用能量束辐照原材料的层来制造三维工件的装置中。该设备包括控制单元，该控制单元被配置成接收传感器数据作为数据值的时间序列。每个数据值表示在制造三维工件期间装置内的工艺条件。控制单元还被配置成接收针对三维工件的规划数据。规划数据限定多个扫描向量和沿扫描向量对能量束进行扫描所依据的顺序。控制单元还被配置成将时间序列的数据值与规划数据的扫描向量的相应向量数据相关联，以形成针对相应扫描向量的多个数据值集合，并基于规划数据限定多个扫描向量中的至少两个扫描向量的组。该组的扫描向量满足预定的相似性准则。该控制单元还被配置成将该组中的第一扫描向量的数据值集合与该组中的至少一个第二扫描向量的数据值集合进行比较，或将该组中的第一扫描向量的数据值集合与从该组的至少两个第二扫描向量推出的组合的数据值集合进行比较，并基于该比较来确定在该第一扫描向量的位置处的工件的质量度量。此外，还提供了相应的方法和计算机程序产品。

技术领域

本发明涉及一种用于分析传感器的传感器数据的技术，该传感器设置在通过使用能量束辐照原材料的层来制造三维工件的装置中。该技术可以体现在设备、方法和计算机程序产品中的至少一个中。制造三维工件的装置可以是用于选择性激光熔化或选择性激光烧结的装置。

背景技术

粉末床熔融是一种增材分层工艺，通过该工艺，可以将粉状的，尤其是金属的和/或陶瓷的原材料加工成复杂形状的三维工件。为此，将原材料粉末层施加到载体上，并根据要制造工件的期望几何形状以位点可选择(site-selective)的方式对原材料粉末层进行辐射(例如，激光或粒子辐射)。辐射穿透粉末层使得对原材料粉末颗粒进行加热并因此使其熔化或烧结。然后，将原材料粉末层依次施加到载体上的已经经过辐射处理的层上，直到工件具有期望的形状和尺寸。粉末床熔融可用于，例如基于CAD数据，制造样机、工具、替换部件、高价值组件或医疗假体，例如牙科或矫形假体。粉末床熔融技术的例子包括选择性激光熔化和选择性激光烧结。

根据上述技术制造一个或多个工件的装置是众所周知的。例如，EP2961549A1和EP2878402A1描述了根据选择性激光熔化技术制造三维工件的装置。这些文献中描述的一般原理也可应用于本公开的技术。然而，本公开并不限于选择性激光熔化技术，并且可以应用于其他增材制造工艺，根据这些工艺可以通过辐射束来固化原材料层。

此外，还已知的是，通过提供至少一个传感器来监测制造过程的属性，该至少一个传感器在制造过程期间持续测量特定属性(例如物理条件)。例如，可以提供多个传感器，以测量装置的制造室内的温度、制造室内的氧含量、惰性气体压力和/或熔化池温度，即由辐射束引起的熔化池温度，其中辐射束照射到原材料上。具体地，已知提供了一种所谓的熔化池监测系统，该系统包括高温计形式的传感器，该传感器测量熔化池中产生的热辐射强度。更准确地说，高温计接收从熔化池发射的热辐射且该高温计被配置成测量热辐射的至少一个强度值。高温计(或连接到高温计的控制单元)可以基于测量出的强度值确定熔化池的温度。

可以将由相应传感器的测量得到的数据值存储在装置的控制单元的存储器中，已知的是，例如，以生成的数据值的二维图像来表示所制造的工件的层。基于该二维图像可以例如识别工件的层中传感器数据明显不同于其他区域的区域。这可能表明在所识别的区域中，工件的质量不同于其他区域的质量。

然而，通过执行这种形式的数据评估，会丢失有价值的信息而无法在数据评估中考虑这些信息。尤其是，不能将多个单独的数据点分配给所生成的工件的特定扫描向量。上述已知形式的数据评估的另一个缺陷是，当评估数据时已经进行了整个层的辐照，则不能够在对层进行辐照期间在线监测辐照，也不能够在对层进行辐照期间基于评估来调整辐照参数或停止辐照过程。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种解决上述问题和/或其他相关问题的设备和方法。具体地，本发明的目的是提供一种用于分析传感器的传感器数据的改进技术。

该目的通过根据权利要求1的设备、根据权利要求13的装置、根据权利要求14的方法和根据权利要求15的计算机程序产品来实现。