CN109070221A - 对增材制造设备中的多个扫描器的校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定增材制造设备的属性的方法,该增材制造设备包括多个扫描器,多个扫描器(106a,106b,106c,106d)中的每个扫描器包括用于将相应的辐射束(118a,118b,118c,118d)引导到其中材料被成层固结的工作平面的光束转向光学器件(121a,121b,121c,121d)。该方法可以包括控制扫描器(106a,106b,106c,106d)中的一对扫描器的光束转向光学器件(121a,121b,121c,121d),使得该一对扫描器的第一扫描器引导辐射束以在该工作平面中形成特征(202,205,213),并且该特征处在该一对扫描器的第二扫描器的检测器(123a,123b,123c,123d)的视野(201,204)内,该检测器(123a,123b,123c,123d)用于检测来自该工作平面的由该第二扫描器(106a,106b,106c,106d)的光束转向光学器件(121a,121b,121c,121d)收集的辐射。另外地或可替代地,该方法可以包括控制扫描器(106a,106b,106c,106d)中的一对扫描器的第一扫描器和第二扫描器(106a,106b,106c,106d)的光束转向光学器件(121a,121b,121c,121d),使得针对该第一扫描器和该第二扫描器(106a,106b,106c,106d)的检测器(123a,123b,123c,123d)的该工作平面的视野(208,209,211,212)至少重叠。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在包括多个扫描器的增材制造设备中执行测量的方法和设备,每个扫描器用于将辐射束引导到工作平面。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***,诸如选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、电子束熔化(eBeam)、基于树脂浴的***诸如光固化立体造型;以及非粉末床***,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,并且用激光束扫描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,并且使用相对于单元质心的激光标记的位置来更新该单元的校正因子。定期执行这种校准。
US 5832415披露了一种用于校准快速原型成型***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相应图案部分。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***中的辐射装置的控制的方法,其中校准板布置在快速原型成型***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与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***中使用的数字光投影仪的几何扭曲的方法。相机用于查看由每个数字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有生产力地产生三维工件的装置的方法,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,使得相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。
希望提供一种以自动方式校准多光束增材制造设备的扫描器的方法。希望提供一种用于针对可能在构建期间发生的热漂移校准扫描器的方法。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种用于确定包括多个扫描器的增材制造设备的属性的方法,多个扫描器中的每一个扫描器包括用于将相应的辐射束引导到其中材料被成层固结的工作平面的光束转向光学器件,该方法包括:控制扫描器中的一对扫描器的光束转向光学器件使得该一对扫描器的第一扫描器引导辐射束以在工作平面中形成特征并且该特征处在该一对扫描器的第二扫描器的检测器的视野内,该检测器用于检测来自工作平面的由第二扫描器的光束转向光学器件收集的辐射;利用第二扫描器的检测器针对视野记录至少一个检测器值;以及根据检测器值与预期检测器值进行的比较来确定该增材制造设备的属性,预期检测器值如根据该一对扫描器的第一扫描器的转向光学器件在形成特征时的定位而确定。
该特征可以是辐射分布,诸如激光斑点,或者由辐射束在工作平面中形成的熔池。该特征可以是通过使用辐射束烧蚀工作平面中的表面的材料或在工作平面处固结材料而形成的特征。该特征可以是使用由第一扫描器引导的辐射束在视野内的工作平面中的表面上形成的参考图案。辐射束可以是由第一扫描器引导到工作平面中的表面上的结构化光。
根据本发明的第二方面,提供了一种用于确定包括多个扫描器的增材制造设备的属性的方法,每个扫描器包括用于将相应的辐射束引导到其中材料被成层固结的工作平面的光束转向光学器件以及用于检测来自工作平面的由光束转向光学器件收集的辐射的检测器,该方法包括:控制扫描器中的一对扫描器的第一扫描器和第二扫描器的光束转向光学器件,使得针对第一扫描器和第二扫描器的检测器的工作平面的视野至少重叠并且优选地在名义上是相连的;利用第一扫描器和第二扫描器中的每一者的检测器针对相应的视野来记录至少一个检测器值;以及根据由第一扫描器和第二扫描器记录的检测器值的比较来确定该增材制造设备的属性。
第二方面的方法可以包括:在辐射束由这些多个扫描器中的一者引导到视野内的工作平面中的材料上时记录检测器值,和/或记录由位于视野内的工作平面中的特征(诸如参考图案)生成的检测器值。
该特征可以使用辐射束中的一者形成在工作平面的表面上。该特征可以通过在工作平面中烧蚀材料和/或固结材料而形成。该特征可以通过将可检测辐射(诸如结构化光图案)投射到工作平面中的材料上而形成。可检测辐射的投影可以包括第一取向上的第一波长的第一结构化光图案以及定向在第二不同方向上的第二不同波长的第二结构化光图案。第一扫描器和第二扫描器可以包括能够检测光的第一波长和第二波长的检测器。
该方法可以包括将包括参考图案的参考人工制品放置在增材制造设备中,使得参考图案位于视野内的工作平面中。
以这种方式,可以通过交叉参考来自一对扫描器的两个扫描器的数据来确定增材制造设备的属性。例如,数据可以被交叉参考以相对于一个扫描器校准另一个扫描器。属性可以是扫描器的属性,诸如根据(多个)检测器值确定的以下各项的所测量位置或大小与标称值的差异:辐射束的斑点、由辐射束形成的特征和/或工作平面中的(多个)视野。替代地,数据可以被交叉参考,例如使用三角测量,以确定材料/工作平面中的表面的属性,诸如视野中的固化或未固化材料的高度/位置、构建基板/构建平台的位置,或者待使用增材制造工艺构建的预成型部件的位置。
该方法可以包括调整增材制造设备以校正属性与标称值之间的差异。例如,可以基于属性与标称值之间的差异来确定校正值、函数或图以用于校正一对扫描器中的一者的转向光学器件的至少一个位置。校正值、函数或图可以是基于如根据检测器值所导出的、辐射束或由辐射束生成的特征在工作平面中的测量位置相对于标称位置。校正值、函数或图可以是基于如根据检测器值所导出的视野的测量相对位置与标称值的比较。
增材制造设备可以包括超过两个扫描器,并且该方法包括针对多对超过两个扫描器执行方法以生成每对的扫描器中的一者的校正值、函数或图,使得超过两个扫描器与公共参考系对准。
该方法可以包括:校准多个扫描器中的第一个的转向光学器件以提供第一经校准扫描器,并且生成针对多个扫描器中的其他扫描器中的一个或多个的校正值、函数或图(采用上述方法),以便将一个或多个扫描器的转向光学器件的定位与第一经校准扫描器对准。第一经校准扫描器可以使用不同方法进行校准,例如使用在未公布的GB专利申请号:1604728.4中描述的方法,该申请以引用方式结合在此。
检测器可以包括位置敏感装置(PSD),该装置可以在一个维度或优选地两个维度上测量跨越视野的辐射强度变化。PSD可以包括各向同性传感器或对辐射敏感的离散元件的二维阵列,诸如电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体装置(CMOS)。比较可以包括将第二扫描器的PSD上的辐射强度与第一扫描器的PSD上的辐射强度或预期位置进行比较。
该方法可以包括:利用该一对扫描器的第一扫描器引导辐射束跨越工作平面中的材料以形成熔池;根据第二扫描器的PSD上的检测器值确定熔池在第二扫描器的视野中的位置;以及基于熔池在视野中的位置生成针对第一扫描器或第二扫描器的校正值、函数或图。熔池提供可以容易与周围未熔化材料区分开的不同特征,并且发射与辐射束的光的波长不同的波长的辐射。因此,可以使用过滤器将从熔池发射的辐射与辐射束的背反射光分开,使得背反射光不入射到检测器上。使用熔池作为特征,基于该特征,校正扫描器可以允许在构建期间校正扫描器,例如以校正由于扫描器的温度改变产生热效应而导致由扫描器引导的辐射束的位置的漂移。在构建开始时,扫描器可能相对较冷,但是随着诸如高功率激光束的辐射束从中穿过以熔化工作平面中的材料,扫描器可能变热。
该方法可以包括:根据第二扫描器的PSD上的检测器值确定特征在第二扫描器的视野中的位置;以及基于特征在视野中的位置生成针对第一扫描器或第二扫描器的校正值、函数或图。
参考图案可以包括至少一个周期性特征,利用第二扫描器的检测器捕获参考图案的图像,该方法包括根据该图像确定参考图案的测量的周期性质,并且基于测量的周期性质与参考周期性质的比较来确定用于控制第一扫描器或第二扫描器的校正值、函数或图。参考周期性质可以根据用于在形成参考图案或由该一对扫描器的另一个扫描器的检测器捕获的参考图案的图像时驱动该一对扫描器的另一个扫描器的指令来确定。
通过基于参考图案的周期性质进行校正,可以确定更精确的校正数据。具体地,可以比几何特征或熔池的位置更准确地确定周期性质,因为周期性质是基于从多个几何特征确定的信息(例如,几何特征中的多个几何特征上平均的信息),而不是依赖于检测器上的几何特征中的单个几何特征的分辨率。
周期性质可以是参考图案相对于参考相位或从该一对扫描器的另一个扫描器的检测器测量到的相位的测量相移。参考图案的相位可以指示辐射束在形成参考图案时的位置的误差和/或定位视野时的误差,并且可以从相移中确定校正值、函数或图以校正第一扫描器或第二扫描器的转向光学器件的定位。
相移可以通过对图像的傅立叶分析来确定。可以通过在参考频率下对参考图案的图像执行离散傅立叶变换并且确定来自参考相位的合成频率分量的相移来确定相移。针对视野相对于参考图案的多个不同位置中的每一个位置,可以确定相移的值。
参考图案可以包括第一图案和第二图案,该第一图案包括在第一方向上重复的第一几何特征,该第二图案包括在垂直于第一方向的第二方向上重复的第二几何特征。第一几何特征和第二几何特征可以是相同(但是旋转到相应的第一方向和第二方向)或不同的。第一方向和第二方向中的每一个可以对应于辐射束被扫描器的不同转向光学器件移动的空间方向。第一图案和第二图案可以在每个图案的几何特征之间散布但没有重叠。
参考图案可以包括一系列平行线。参考图案可以包括在第一方向上重复的至少一个第一组平行线和在第二方向上重复的至少一个第二组平行线。在第一方向和第二方向上,第一组平行线可以与第二组平行线跨越工作平面交替。
根据本发明的第三方面,提供了一种用于控制增材制造设备的控制器,其中,该控制器被安排用于执行本发明的第一方面或第二方面的方法。
根据本发明的第四方面,提供了一种用于以逐层方式构建工件的增材制造设备,该增材制造设备包括多个扫描器和根据本发明的第三方面的控制器,每个扫描器用于引导辐射束以在工作平面中固结材料。
根据本发明的第五方面,提供了一种数据载体,该数据载体上具有指令,该指令在由用于控制增材制造设备的控制器执行时使控制器执行本发明的第一方面或第二方面的方法。
数据载体可以是用于向机器提供指令的合适介质,比如非暂态数据载体,例如软盘、CD ROM、DVD ROM/RAM(包括-R/-RW和+R/+RW)、HD DVD、Blu Ray(TM)光盘、存储器(比如Memory Stick(TM)、SD卡、紧凑型闪存卡等)、磁盘驱动器(比如硬盘驱动器)、磁带、任何磁电机/光学存储器;或暂态数据载体,比如在导线或光纤上的信号或无线信号,例如在有线或无线网络(比如互联网下载、FTP传输等)上发送的信号。
根据本发明的第六方面,提供了一种用于确定包括多个扫描器的增材制造设备的属性的方法,多个扫描器中的每一个扫描器包括用于将能量源引导到工作表面以在其上固结材料的定位元件,该方法包括:控制扫描器中的一对扫描器的定位元件,使得该一对扫描器的第一扫描器将相应的能量源引导到在该一对扫描器的第二扫描器的检测器的视野内的工作表面上,该检测器用于检测来自工作表面的辐射并且被安排以使用第二扫描器的用于定位能量源的定位元件相对于工作表面而定位;利用第二扫描器的检测器针对视野记录至少一个检测器值;以及根据检测器值与预期检测器值进行的比较来确定该增材制造设备的属性,该预期检测器值如根据该一对扫描器的第一扫描器对能量源的定位而确定。
能量源可以是等离子弧并且扫描器是线弧增材制造设备的沉积头。定位元件可以包括用于相对于工作表面定位沉积头的机器人或台架***(gantry system)。
根据本发明的第七方面,提供了一种用于控制增材制造设备的控制器,其中,该控制器被安排用于执行本发明的第六方面的方法。
根据本发明的第八方面,提供了一种用于以逐层方式构建工件的增材制造设备,该增材制造设备包括多个扫描器和根据本发明的第七方面的控制器,每个扫描器用于引导能量源以在工作平面上固结材料。
根据本发明的第九方面,提供了一种数据载体,该数据载体上具有指令,该指令在由用于控制增材制造设备的控制器执行时致使控制器执行本发明的第六方面的方法。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的增材制造设备;
图2是图1所示的增材制造设备的平面图;
图3示出了用于捕获与根据本发明的增材制造设备的一对扫描器相关的数据的实施例;
图4是根据本发明的实施例的用于校准扫描器的转向光学器件的参考图案;并且
图5是根据本发明的另一实施例的参考图案。
具体实施方式
参考图1和图2,根据本发明的实施例的增材制造设备包括构建室101,在该构建室中具有限定构建容积117的隔板115、116。构建平台102可在构建容积117中降低。当通过对粉末的选择性激光熔化来构建工件时,构建平台102支撑粉末床104和工件103。随着工件103的连续层形成,在马达的控制下在构建容积117内使平台102降低。
在工件103由分配设备108和擦拭器(wiper)109构建时,形成粉末层104。例如,分配设备108可以是如在WO 2010/007396中所描述的设备。分配设备108将粉末分配到由隔板115限定的上表面115a上,并且通过擦拭器109跨越粉末床散布。擦拭器109的下边缘的位置限定工作平面110,在该工作平面处粉末被固结。
多个激光模块105a、105b、105c和105d生成用于熔化粉末104的激光束118a、118b、118c、118d,这些激光束118a、118b、118c、188d按需要由相应的光学模块106a、106b、106c、106d引导。激光束118a、118b、118c、118d通过公共的激光窗口107进入。每个光学模块包括用于使激光束118沿垂直方向跨越工作平面转向的转向光学器件121(诸如安装在检流计上的两个反射镜)以及聚焦光学器件120(诸如用于改变激光束118的焦点的两个可移动透镜)。随着激光束118跨越工作平面移动,扫描器被控制使得激光束118的焦点位置保持在相同平面中。不是使用动态聚焦元件将激光束的焦点位置维持在平面中,而是可以使用f-θ透镜。
每个光学模块106a、106b、106c、106d包括分束器122,该分束器反射激光束118并传输来自粉末床104的工作平面的辐射的波长。分束器122可以被布置成传输与激光束的波长不同的波长。穿过分束器122的辐射由以光检测器元件的二维阵列形式的检测器123成像。光学***可以包括另外的滤波器,用于在辐射入射到检测器123上之前滤出不感兴趣的波长。例如,感兴趣的可能仅仅是可见光或者由来自床104/熔池的热发射而引起的红外光谱中的光。
可以提供合适的照明(未示出)以照亮粉末床104的工作平面110。
包括处理器161和存储器162的控制器140与增材制造设备的模块(即,激光模块105a、105b、105c、105d、光学模块106a、106b、16c、106d、构建平台102、分配设备108、擦拭器109和检测器123a、123b、123c、123d)通信。如下所述,控制器140基于存储在存储器162中的软件来控制模块。
参考图3和图4,可以使用已知方法或者例如通过引用结合于此的GB1604728.4中描述的方法来校准光学模块106中的第一者。随后通过与已经校准的光学模块106进行比较来执行剩余的多个光学模块106的校准。图3示出了可以完成这些的四种方式。
在第一种方法中,光学模块106中的一个经校准光学模块将它的相应激光束118引导到工作平面110上限定的x、y位置以形成熔池203。将未校准的光学模块106中的至少一个并且可能全部引导到相同的位置。以这种方式,熔池202在(多个)未校准模块的该检测器或每个检测器123的视野201内。由于经校准和未校准的光学模块在名义上被引导到相同的位置,因此如果光学模块106被对准,熔池202便应当出现在视野的中心。然而,如果光学模块106之间存在未对准,则熔池202可能偏离中心。
在该未校准的或每个未校准的光学模块106的检测器123上捕获熔池202的图像,并且将代表信号被发送到控制器140。控制器140确定熔池202的中心在检测器123的二维阵列上的位置,并且确定校正值以校正经校准和未校准的光学模块106的未对准。针对跨越工作平面110的多个位置可以重复该过程以构建校正图(correctionmap)或确定校正函数,从中针对激光束118在工作平面110上的不同位置,可以确定转向光学器件121的位置的校正。该过程可以在构建之前和/或期间执行。具体地,由于光学模块106的加热(可能是差温加热),光学模块106的相对位置精度可能在构建期间漂移。在构建期间进行的调整可以校正构建期间的这种热漂移。
在另一实施例中,使用经校准的光学模块106来在工作平面110上形成特征,例如通过烧蚀工作平面中的基板的表面或者通过固化粉末来构建基板。在此实施例中,该特征包括参考图案205,该参考图案包括等距平行线的多个正方形,一些正方形具有在x方向上间隔开的线,而另一些正方形具有在y方向上间隔开的线。未校准的光学模块106定位成使得视野204包围参考图案204并且名义上在参考图案205的中心处居中。参考图案205的图像被记录在未校准的光学模块106的检测器123上并且用于确定视野相对于标称位置的实际位置。基于实际位置与名义位置之间的差异为未校准的光学模块106确定校正值,并且如前所述,可以基于针对工作平面110上的多个位置确定的校正值来确定校正图或函数。
可以通过在参考图案205中的平行线的已知参考频率下执行参考图案205的图像的离散傅立叶变换(DFT)来确定参考图案在视野中的位置。在此实施例中,通过将记录在检测器123上的参考图案的图像乘以在来自检测器123的图像的中点处居中的数字生成的正弦和余弦表示来执行DFT。针对每个平行线区域确定图像中的参考图案的相位。对于包括具有在x方向上重现的特征的图案的区域,确定x方向上的相移,并且对于包括具有在y方向上重现的特征的图案的区域,确定y方向上的相移。
根据通过将图像乘以正弦和余弦表示获得的两个值的商的反正切来确定该相移。
x和y上的相移提供用于将未校准的光学模块与经校准的光学模块对准的校正值。
图5示出了替代参考图案,包括x和y上的互连周期特征。
在另一实施例中,其上具有参考图案的参考人工制品207被放置在增材制造设备中以将参考图案定位在工作平面110中。该参考图案包括多个区域,在此实施例中为等距平行线的正方形208a、208b,一些正方形208a具有在x方向上间隔开的线,而另一些正方形208b具有在y方向上间隔开的线。经校准的光学模块106和未校准的光学模块106被驱动到包括参考图案的工作平面110上的名义上相同的位置。这样做时,两个光学模块106的视野208、209重叠。将由光学模块的检测器123捕获的参考图案的图像进行比较,并且确定用于将未校准的光学模块106与经校准的光学模块106对准的校正值。可以通过计算这两个图像之间的参考图案的相移(例如,以上述方式计算)来确定校正值,该校正基于计算的相移。
在又一实施例中,诸如参考图案213的特征使用光学模块106中的另一者或者诸如用于将结构化光图案投射到工作平面110上的装置124的另一装置而形成在工作平面110上。经校准和未校准的光学模块106如前所述被控制以移动到工作平面110上的名义上相同的位置,使得视野211、212包括特征/参考图案,并且将由检测器123捕获的图像进行比较以确定这两个图像之间的参考图案213的相移,从中为未校准的光学模块123确定校正值。
可以首先将第一参考图案213投射到视野211、212内的工作通道110上,第一参考图案213具有在第一方向x上重复的特征,并且随后可以将第二参考图案投射到视野211、212内的工作通道110上,第二参考图案213具有在垂直于第一方向的第二方向y上重复的特征。
替代地,第一参考图案和第二参考图案可以并排投射在视野211、212内。在又一实施例中,光学模块106的检测器123能够检测一个以上波长,并且第一参考图案和第二参考图案使用不同波长的光投射到视野211、212内的工作平面110上的相同位置(或至少重叠)。以这种方式,可以同时在一个以上轴上捕获与视野211、211的定位相关的信息。
在另一实施例中,特征(诸如参考人工制品)可以是增材制造设备的永久特征。
不是由单独装置124投射结构化光,而是可以在至少一个光学模块106中提供光学元件,使得光学模块本身可以在工作平面110中生成结构化光图案。用于固结材料的激光束118可以用于形成结构化光图案,或者可以在光学模块106中提供单独的光源。
一旦光学模块106a、160b、106c、106d被校准,光学模块就可以用于通过三角测量来确定特征在工作平面110上的位置。例如,可以跨越工作平面的多个位置处测量位于构建平台102上的构建板或构建平台102的位置,并且构建板/构建平台基于所测量的位置被平整。待使用增材制造设备构建的一个或多个预成型部件的位置可以使用光学模块来测量并且该位置(这些位置)基于测量而调整到期望的位置。可以使用经校准的光学模块106来测量粉末床的高度。
应当理解,在不背离如本文中所限定的本发明的范围的情况下,可以对上述实施例进行修改和改变。
Claims (36)
1.一种用于确定包括多个扫描器的增材制造设备的属性的方法,所述多个扫描器中的每一个扫描器包括用于将相应的辐射束引导到其中材料被成层固结的工作平面的光束转向光学器件,所述方法包括:控制所述扫描器中的一对扫描器的所述光束转向光学器件使得所述一对扫描器的第一扫描器引导辐射束以在所述工作平面中形成特征并且所述特征处在所述一对扫描器的第二扫描器的检测器的视野内,所述检测器用于检测来自所述工作平面的由所述第二扫描器的所述光束转向光学器件收集的辐射;利用所述第二扫描器的所述检测器针对所述视野记录至少一个检测器值;以及根据所述检测器值与预期检测器值进行的比较来确定所述增材制造设备的属性,所述预期检测器值如根据所述一对扫描器的所述第一扫描器的所述转向光学器件在形成所述特征时的定位而确定。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述特征是由所述工作平面中的所述辐射束形成的熔池。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述特征被烧蚀到表面中或者是通过使用所述辐射束在所述工作平面中固结材料而形成的。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述特征包括在所述第二扫描器的所述检测器的所述视野中在所述工作平面中形成的参考图案。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述辐射束包括由所述第一扫描器引导到所述工作平面中的材料上的结构化光。
6.一种用于确定包括多个扫描器的增材制造设备的属性的方法,每个扫描器包括用于将相应的辐射束引导到其中材料被成层固结的工作平面的光束转向光学器件以及用于检测来自所述工作平面的由所述光束转向光学器件收集的辐射的检测器,所述方法包括:控制扫描器中的一对扫描器的第一扫描器和第二扫描器的所述光束转向光学器件,使得针对所述第一扫描器和所述第二扫描器的所述检测器的所述工作平面的视野至少重叠;利用所述第一扫描器和所述第二扫描器中的每一者的所述检测器针对相应的视野来记录至少一个检测器值;以及根据由所述第一扫描器和所述第二扫描器记录的所述检测器值的比较来确定所述增材制造设备的属性。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述视野在名义上是相连的。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法,包括:当辐射束由所述多个扫描器中的一个引导到所述视野内的所述工作平面中的材料上时记录检测器值。
9.根据权利要求6或权利要求7所述的方法,包括:基于所述视野内的使用所述辐射束之一形成的特征来记录检测器值。
10.根据权利要求6或权利要求7所述的方法,包括:基于位于所述视野内的参考图案来记录检测器值。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述参考图案是使用所述辐射束之一形成的。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述参考图案是使用所述辐射束之一通过在所述工作平面中烧蚀表面或在所述工作平面中固结材料而在所述工作平面中形成的。
13.根据权利要求10所述的方法,其中,所述参考图案是使用结构化光形成的。
14.根据权利要求10所述的方法,其中,所述参考图案被预成型在被放置在所述増材制造设备中的参考人工制品上,使得所述参考图案处于所述视野内。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法,其中,所述参考图案包括至少一个周期性特征,所述方法包括:利用所述第二扫描器的所述检测器捕获所述参考图案的图像,根据所述图像确定所述参考图案的所测量的周期性质,以及基于所述所测量周期性质与参考周期性质的比较来确定针对所述第一扫描器或所述第二扫描器的控制的校正。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述参考周期性质是根据用于在形成所述参考图案或由所述第一扫描器的所述检测器捕获的所述参考图案的图像时驱动所述第一扫描器的指令确定的。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的方法,其中,所述周期性质是所述参考图案相对于参考相位或从所述一对扫描器的另一个扫描器的所述检测器测量到的相位的所测量相移。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述相移是通过对由所述检测器记录的所述检测器值的傅立叶分析来确定的。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述属性是通过交叉参考来自所述第一扫描器和所述第二扫描器的包括所述检测器值的数据来确定的。
20.根据权利要求19所述的方法,其中,所述属性是所述扫描器的属性。
21.根据权利要求19所述的方法,其中,所述属性是如根据所述检测器值确定的以下各项的所测量位置或大小与标称值的差异:所述辐射束的斑点、或由所述辐射束形成的特征和/或所述工作平面中的视野。
22.根据权利要求19所述的方法,其中,所述属性是所述工作平面中的材料/表面的属性。
23.根据权利要求22所述的方法,其中,所述属性是所述视野中的固化或未固化材料的高度/位置、构建基板/构建平台的位置、或者待使用所述增材制造工艺构建的预成型部件的位置。
24.根据前述权利要求中任一项所述的方法,包括调整所述增材制造设备以校正所述属性与标称值的差异。
25.根据权利要求24所述的方法,包括基于所述属性与所述标称值的差异来确定校正值、图或函数以用于校正所述一对扫描器中的一者的所述转向光学器件的至少一个位置。
26.根据权利要求25在从属于权利要求1时所述的方法,其中,所述校正图或函数是基于如根据所述第二扫描器的所述检测器值所导出的、所述辐射束或由所述辐射束生成的特征在所述工作平面中的所测量位置相对于标称位置的差异来确定的。
27.根据权利要求25在从属于权利要求6时所述的方法,其中,所述校正值、图或函数是基于如根据所述第一扫描器和所述第二扫描器的所述检测器值导出的、所述视野的所测量相对位置相对于标称位置的差异来确定的。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法,其中,所述增材制造设备包括超过两个扫描器,并且所述方法包括针对多对超过两个扫描器执行方法以生成校正每一对的所述扫描器中的一者的所述转向光学器件的所述至少一个位置的校正值、图或函数,使得所述超过两个扫描器与公共参考系对准。
29.根据权利要求25至28所述的方法,包括:校准所述多个扫描器中的第一个的所述转向光学器件以提供第一经校准扫描器,并且生成所述多个扫描器中的其他扫描器中的一个或多个的校正值、图或函数,以便将一个或多个扫描器的所述转向光学器件的定位与所述第一经校准扫描器对准。
30.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述检测器或每个检测器包括位置敏感装置,所述位置敏感装置被安排用于在至少一个维度上测量跨越所述视野的辐射强度变化。
31.根据权利要求30所述的方法,其中,所述位置敏感装置被安排用于在两个维度上测量跨越所述视野的辐射强度变化。
32.根据权利要求30或权利要求31所述的方法,其中,所述比较包括所述第二扫描器的所述位置敏感装置上的强度分布的位置与所述第一扫描器的所述位置敏感装置上的强度分布的位置或预期位置的比较。
33.根据权利要求32所述的方法,包括:利用所述一对扫描器的所述第一扫描器引导所述辐射束跨越所述工作平面中的材料以形成熔池;根据所述第二扫描器的所述位置敏感装置上的所述检测器值确定所述熔池在所述第二扫描器的视野中的位置;以及基于所述熔池在所述视野中的所述位置生成针对所述第一扫描器或所述第二扫描器的校正值、图或函数。
34.一种用于控制増材制造设备的控制器,其中,所述控制器被安排用于执行前述权利要求中任一项所述的方法。
35.一种用于以逐层方式构建工件的增材制造设备,所述增材制造设备包括多个扫描器和根据权利要求34所述的控制器,每个扫描器用于引导辐射束以在工作平面中成层固结材料。
36.一种数据载体,所述数据载体上具有指令,所述指令在由用于控制增材制造设备的控制器执行时使所述控制器执行根据权利要求1至33中任一项所述的方法。
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