BE1022258B1 - Systeem en werkwijze voor het kalibreren van een systeem van laserscannen - Google Patents

Abstract

Systeem voor het kalibreren van laserscannen. Er wordt gebruik gemaakt van een kalibratieplaat met referentiemarkeringen waarop een gerichte straal gericht is en een laserspot vormt. De laserspot wordt geregistreerd door een samenstel voor beeldvorming en een gemotoriseerde bevestiging. De beweging van het samenstel voor beeldvorming kan worden gecoördineerd door middel van de beweging van de laserscanner om de laserspot te traceren op de plaat. Na het fotograferen van verschillende posities worden de coördinaten van de laserspots afgeleid van hun relatieve positie ten opzichte van de bekende posities van de referentiemarkeringen.

Description

Systeem en werkwijze voor het kalibreren van een systeem van laserscannen

Beroep op voorrang

Deze aanvraag doet in overeenstemming met 35 U.S.C. § 119(a) een beroep op voorrang op de Britse octrooiaanvraag GB 1317974.2, ingediend op 19 september 2013, en in overeenstemming met 35 U.S.C. § 119(e) op de voorlopige Amerikaanse octrooiaanvraag met het nr. 51/880,125, ingediend op 19 september 2013, die beide in deze tekst in hun volledigheid worden opgenomen als referentie.

Achtergrond van de uitvinding Toepassingsgebied van de uitvinding

De onderhavige aanvraag heeft betrekking op de kalibratie van systemen van laserscannen. Meer in het bijzonder heeft de onderhavige aanvraag betrekking op een systeem en een werkwijze voor het kalibreren van een systeem van laserscannen met gebruik van een bewegingsgevoelige camera en een kalibratieplaat als referentie.

Beschrijving van de betrokken technologie

Systemen van laserscannen worden gebruikt in een veelheid van toepassingen. Eén van deze toepassingen is het domein van de additive manufacturing, waarbij driedimensionale vaste voorwerpen worden gevormd op basis van een digitaal model. Aangezien de gefabriceerde objecten driedimensionaal zijn, wordt additive manufacturing ook algemeen driedimensionaal ("3D") printen genoemd. Het gebruik van systemen van laserscannen in additive manufacturing is vooral sterk aanwezig in productietechnieken als stereolithografie en sélective laser sintering ("SLS"). Deze technieken maken gebruik van systemen van laserscannen om een laserstraal op een specifieke plek te richten met het oog op het polymeriseren of verharden van lagen van bouwmaterialen die worden gebruikt voor het creëren van het gewenste driedimensionale ("3D") object.

Van de systemen van laserscannen die worden gebruikt in combinatie met additive manufacturing wordt een hoge graad van precisie verlangd. Deze hoge graad van precisie draagt bij tot het garanderen van de consistentie van het geproduceerde object met het digitale model. Om deze precisie in de tijd te behouden, moeten systemen van laserscannen evenwel omwille van verschillende redenen gekalibreerd worden. In een aantal gevaHen is het kalibreren vereist als gevolg van variaties in de laserstraal die optreden door het gebruik van de inrichting. In andere gevallen kunnen temperatuurschommelingen een invloed uitoefenen op de accuraatheid van de systeem van laserscannen.

De bestaande technieken voor het kalibreren van systemen van laserscannen zijn zowel duur als complex. Ze bevatten vaak dure en slechts beperkt bruikbare onderdelen die speciaal voor de te kalibreren machine moeten worden gemaakt. Andere technieken doen beroep op complexe sensorsystemen die op hun beurt elk proces van kalibratie duur en complex maken. Tegen de achtergrond van deze en andere door de uitvinders geïdentificeerde problemen bestaat een behoefte aan snelle, accurate en automatisch technieken voor het kalibreren van systemen van laserscannen.

Samenvatting

In één uitvoeringsvorm wordt voorzien in een systeem voor het kalibreren van een systeem van laserscannen in een omgeving van additive manufacturing. Het. systeem kan een kalibratieplaat bevatten die referentie-markeringen vertoont. De kalibratieplaat kan nagenoeg parallel aan een scanzone van het systeem van laserscannen worden geplaatst. Het systeem kan verder een laserscanner bevatten die is geconfigureerd met het oog op het zenden van een laserstraal naar een vooraf bepaalde locatie op de kalibratieplaat die een lasermarkering op de kalibratieplaat vormt. Een samenstel voor beeldvorming dat een inrichting voor beeldvorming bevat, kan worden voorzien. De inrichting voor beeldvorming kan worden geconfigureerd met het oog op het fotograferen van ten minste een deel van de kalibratieplaat dat is geassocieerd met de vooraf bepaalde locatie op de kalibratieplaat. Ook een computercontrole-systeem dat één of meerdere computers bevat met een geheugen en een processor kan deel uitmaken van het systeem. Het computercontrolesysteem kan worden geconfigureerd met het oog op het ertoe brengen van de laserscanner dat deze de laserstraal richt op een veelheid van vooraf bepaalde locaties op de kalibratieplaat en daarbij één of meerdere lasermarkeringen creëert. Het computercontrolesysteem kan verder worden geconfigureerd met het oóg op het ontvangen van een beeld van elk van de naaste locaties. De coördinaten van de lasermarkeringen kunnen worden vastgesteld voor elke vooraf bepaalde locatie op basis van de positie van de gevormde lasermarkeringen ten opzichte van de referentiemarkeringen op de kalibratieplaat, en de scannercorrecties worden eveneens bepaald op basis van de vastgestelde coördinaten van de lasermarkeringen.

In een andere uitvoeringsvorm wordt voorzien in een werkwijze voor het kalibreren van een laserscanner in een omgeving van additive manufacturing. De werkwijze kan gepaard gaan met het inbrengen van een kalibratieplaat in het milieu van de additive manufacturing. De inrichting kan nagenoeg parallel aan een scanzone van het systeem van de laserscanner worden geplaatst. De werkwijze gaat verder gepaard met het vormen van één of meerdere markeringen op de kalibratieplaat door middel van het richten van een laserstraal van de laserscanner op een veelheid van vooraf bepaalde locaties. Een samenstel voor beeldvorming registreert een beeld van elk van de markeringen en de vooraf bepaalde locaties. De coördinaten van de lasermarkeringen worden vastgesteld voor elke vooraf bepaalde locatie op basis van de positie van de lasermarkeringen ten opzichte van ten minste één referentie-markering op de kalibratieplaat. Vervolgens worden scannercorrecties bepaald op basis van de vastgestelde coördinaten van de lasermarkeringen.

Beknopte beschrijving van de tekeningen

Figuur 1 is een voorbeeld van een systeem voor het ontwerpen en produceren van driedimensionale voorwerpen.

Figuur 2 illustreert een functioneel blokdiagram van één voorbeeld van de computer uit figuur 1.

Figuur 3 illustreert een geavanceerd proces voor de productie van een driedimensionaal voorwerp.

Figuur 4A is een voorbeeld van een systeem van laserscannen dat kan worden gekalibreerd door middel van in deze tekst beschreven systemen en werkwijzen.

Figuur 4B is een voorbeeld van componenten van een kalibratie-inrichting die kunnen worden gebruikt in combinatie met het systeem van laserscannen uit figuur 4A.

Figuur 5A is een voorbeeld van een kalibratieplaat met referentie-markeringen in overeenstemming met één of meerdere uitvoeringsvormen.

Figuur 5B is een voorbeeld van een kalibratieplaat met door de laserscanner toegevoegde laserpunten.

Figuur 5C is een voorbeeld van een kalibratieplaat met door de laserscanner gecreëerde laserscanlijnen.

Figuur 5D is een ander voorbeeld van lasermarkeringen die door de scanner op de kalibratieplaat kunnen worden gemaakt.

Figuur 6 is een flowchart die één voorbeeld illustreert van een proces volgens hetwelk een systeem van laserscannen kan worden gekalibreerd.

Figuur 7 is een andere flowchart die een ander voorbeeld illustreert van een proces volgens hetwelk een systeem van laserscannen kan worden gekalibreerd.

Figuur 8 is een voorbeeld van een tabel die verwachte en gemeten coördinaten van lasermarkeringen illustreert.

Figuur 9 is een flowchart die een ander proces illustreert volgens hetwelk een systeem van laserscannen kan worden gekalibreerd.

Figuur 10 is een flowchart die nog een ander proces illustreert volgens hetwelk een systeem van laserscannen kan worden gekalibreerd.

Gedetailleerde beschrijving van bepaalde uitvoeringsvormen van de uitvinding

De in deze tekst beschreven systemen en werkwijzen voorzien in een eenvoudige en niet dure wijze om systemen van laserscannen te kalibreren die worden gebruikt in combinatie met toepassingen van driedimensionaal printen. Een kalibratieplaat met referentiemarkeringen kan worden gebruikt om laserscans van de inrichting van laserscannen op te nemen. Een samenstel voor beeldvorming, bijvoorbeeld een digitale camera, kan boven de kalibratieplaat worden gepositioneerd en kan worden geconfigureerd met het oog op het nemen van fotografische beelden van de markeringen die door de laserscans op de plaat worden gemaakt. Vervolgens kunnen de coördinaten van de lasermarkeringen worden vastgesteld voor elke vooraf bepaalde locatie op basis van de positie van de gevormde lasermarkeringen ten opzichte van de referentiemarkeringen op de kalibratieplaat. Met gebruik van deze coördinaten kunnen dan scannercorrecties worden bepaald.

Uitvoeringsvormen volgens deze uitvinding kunnen worden toegepast in een systeem voor het ontwerpen en produceren van driedimensionale voorwerpen. Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een voorbeeld geïllustreerd van een computeromgeving die geschikt is voor het implementeren van een systeem van ontwerp en productie van een driedimensionaal object. Deze omgeving bevat een systeem 100. Het systeem bevat één of meerdere computers 102a-102d die verschillende vormen kunnen aannemen, zoals bijvoorbeeld om het even welk werkstation, om het even welke server, of om het even welke andere computerinrichting die informatie kan verwerken. In een aantal aspecten kan elk van de computers 102a-102d worden verbonden door middel van om het even welke geschikte communicatietechnologie (bijvoorbeeld een internetprotocol) aan een netwerk 105 (bijvoorbeeld het internet). Dienovereenkomstig kunnen de computers 102a-102d onderling informatie (bijvoorbeeld software, digitale voorstellingen van driedimensionale objecten, commando's of instructies om een inrichting van additive manufacturing te bedienen, enz.) doorgeven en ontvangen via het netwerk 105.

Het systeem 100 bevat voorts één of meerdere inrichtingen bevatten van additive manufacturing (bijvoorbeeld 3D-printers) 106a-106b. Zoals wordt geïllustreerd is de inrichting van additive manufacturing 106a direct verbonden aan een computer 102d (en door middel van de computer 102d verbonden aan de computers 102a-102c via het netwerk 105), en is de inrichting van additive manufacturing 106b direct verbonden aan de computers 102a-102d via het netwerk 105. De mensen uit het vak zullen daarom begrijpen dat een inrichting van additive manufacturing 106 direct kan worden verbonden aan een computer 102, aan een computer 102 kan worden verbonden door middel van een netwerk 105, en/of aan een computer 102 kan worden verbonden via een andere computer 102 en door middel van het netwerk 105.

Genoteerd moet worden dat hoewel het systeem 100 is beschreven met betrekking tot een netwerk en één of meerdere computers, de in deze tekst beschreven technieken eveneens van toepassing zijn op één enkele computer 102 die direct kan zijn verbonden aan inrichting van additive manufacturing 106.

Figuur 2 illustreert een functioneel blokdiagram van één voorbeeld van de computer uit figuur 1. De computer 102a bevat een processor 210 in gegevenscommunicatie met een geheugen 220, een invoerinrichting 230 en een uitvoerinrichting 240. In een aantal uitvoeringsvormen staat de processor voorts in gegevenscommunicatie met een optionele network interface card 260. Hoewel beschreven als een afzonderlijke component, moet duidelijk zijn dat de functionele blokken die zijn beschreven met betrekking tot computer 102a geen verschillende structurele elementen moeten zijn. Bij wijze van voorbeeld kunnen de processor 210 en het geheugen 220 worden opgenomen in één enkele chip of één enkel bord.

De processor 210 kan een universele processor zijn of een processor voor digitale signalen (digital signal processor, DSP), een toepassings-specifieke geïntegreerde schakeling (application specific integrated circuit, ASIC), een veld-programmeerbaar gate-array (field programmable gâte array, FPGA) of een andere programmeerbare logische eenheid, een afzonderlijke poort of transistor, afzonderlijke hardwarecomponenten, of om het even welke combinatie daarvan, om de in deze tekst beschreven functies uit toe voeren. Een processor kan eveneens worden geïmplementeerd als een combinatie van computerapparatuur, bijvoorbeeld een combinatie van een DSP en een microprocessor, een veelheid van microprocessoren, één of meerdere microprocessoren in combinatie met een DSP-kern, of om het even welke andere dusdanige configuratie.

De processor 210 kan worden gekoppeld, via één of meerdere bussen, om informatie te lezen uit, of te schrijven naar, het geheugen 220. De processor kan bijkomend, of als een andere mogelijkheid, geheugen bevatten, bijvoorbeeld processorregisters. Het geheugen 220 kan processor cache bevatten, met inbegrip van een multi-level hiërarchische cache waarin verschillende niveaus verschillende mogelijkheden en verschillende toegangs-snelheden vertonen. Dit geheugen 220 kan voorts een willekeurig toegankelijk lees/schrijfgeheugen (random access memory, RAM), bevatten evenals andere inrichtingen met een vluchtig geheugen of inrichtingen met een niet-vluchtig geheugen. De gegevensopslag kan bestaan uit harde schijven, optische schijven zoals compact dises (cd's) of digital video dises (dvd's), flashgeheugen, diskettes, magnetische band, en Zip-drives.

De processor 210 kan eveneens worden gekoppeld aan een invoerinrichting 230 en een outputinrichting 240 om resp. invoer te krijgen van, en output te leveren aan, een gebruiker van de computer 102a. Geschikte invoerinrichtingen zijn onder andere, zonder daartoe te zijn beperkt, een toetsenbord, knoppen, toetsen, schakelaars, aanwijsapparatuur, een muis, een joystick, een afstandsbedieningstoestel, een infrarooddetector, een stem-herkenningssysteem, een barcodelezer, een scanner, een videocamera (mogelijk gekoppeld met beeldverwerkende software om bijvoorbeeld hand- of gezichtsbewegingen te detecteren), een bewegingsdetector, een microfoon (mogelijk gekoppeld met geluidsverwerkende software om bijvoorbeeld stem-commando's te detecteren). Geschikte outputinrichtingen zijn onder andere, zonder daartoe te zijn beperkt, visuele outputinrichtingen, met inbegrip van schermen en printers, audio-outputinrichtingen, met inbegrip van luidsprekers, koptelefoons, oortelefoons en alarmen, inrichtingen van additive manufacturing en haptische outputinrichtingen.

De processor 210 kan voorts worden gekoppeld aan een network interface card 260. De network interface card 260 bereidt gegevens die zijn gegenereerd door de processor 210 voor op verzending via een netwerk in overeenstemming met één of meerdere datatransmissieprotocols. De network interface card 260 decodeert eveneens gegevens die worden ontvangen via een netwerk in overeenstemming met één of meerdere datatransmissieprotocols. De network interface card 260 kan een zender, een ontvanger of zowel een zender als een ontvanger bevatten. In andere uitvoeringsvormen kunnen de zender en de ontvanger twee verschillende componenten zijn. De network interface card 260 kan zijn uitgevoerd in de vorm van een universele processor of een processor voor digitale signalen (digital signal processor, DSP), een toepassings-specifieke geïntegreerde schakeling (application specific integrated circuit, ASIC), een veld-programmeerbaar gate-array (field programmable gâte array, FPGA) of een andere programmeerbare logische eenheid, een afzonderlijke poort of transistor, afzonderlijke hardwarecomponenten, of om het even welke combinatie daarvan om de in deze tekst beschreven functies uit toe voeren.

Figuur 3 illustreert een proces 300 voor de productie van een driedimensionaal voorwerp of een driedimensionale inrichting. Zoals wordt geïllustreerd, in een stap 305, wordt een digitale voorstelling van het object ontworpen door middel van een computer, bij wijze van voorbeeld de computer 102a. Bijvoorbeeld kan tweedimensionale of driedimensionale informatie in de computer 102a worden ingevoerd om te helpen bij het ontwerpen van de digitale voorstelling van het driedimensionale voorwerp. Overgaande naar een stap 310 wordt informatie verzonden van de computer 102a naar een inrichting van additive manufacturing, bijvoorbeeld de inrichting voor additive manufacturing 106, en de inrichting 106 start het proces van additive manufacturing in overeenstemming met de ontvangen informatie. In een stap 315 zet de inrichting van additive manufacturing 106 de productie van het driedimensionale object verder met gebruik van geschikte materialen, bijvoorbeeld een vloeibaar hars.

Deze geschikte materialen kunnen zijn, zonder daartoe te zijn beperkt, een fotopolymeerhars, polyurethaan, methylmethacrylaat-acrylonitril-butadieen-styreen copolymeer, resorbeerbare materialen zoals polymeer-keramiek composieten, enz. Voorbeelden van in de handel verkrijgbare materialen zijn: de materialen van de DSM Somos®-reeks 7100, 8100, 9100, 9420, 10100, 11100, 12110, 14120 en 15100 van DSM Somos; de materialen ABSplus-P430, ABSi, ABS-ESD7, ABS-M30, ABS-M30Î, PC-ABS, PC-ISO, PC, ULTEM 9085, PPSF en PPSU van Stratasys; de lijnen materialen Accura Plastic, DuraForm, CastForm, Laserform en VisiJet van 3-Systems; de PA-materialenlijn, PrimeCast-en PrimePart-materialen en Alumide en CarbonMide van EOS GmbH. De VisiJet materialenlijn van 3-Systems kan Visijet Flex, Visijet Tough, Visijet Clear, Visijet HiTemp, Visijet e-stone, Visijet Black, Visijet Jewel, Visijet FTI, enz. bevatten. Voorbeelden van andere materialen zijn onder andere Objetmaterialen, zoals Objet Fullcure, Objet Veroclear, Objet Digital Materials, Objet Duruswhite, Objet Tangoblack, Objet Tangoplus, Objet Tangoblackplus, enz. Een ander voorbeeld van materialen is materialen van de Renshape 5000- en 7800-reeksen. Verder wordt, in een stap 320, het driedimensionale object gegenereerd.

Figuur 4 illustreert een voorbeeld van een inrichting van additive manufacturing 400 voor het genereren van een driedimensionaal (3D) object. In dit voorbeeld is de inrichting van additive manufacturing 400 een inrichting van Stereolithografie. De inrichting van Stereolithografie 400 bevat een reservoir 402 dat een volume van een vloeistof kan bevatten, bijvoorbeeld een hars dat wordt gebruikt voor het bouwen van het driedimensionale object. De inrichting van Stereolithografie 400 bevat voorts een transportsysteem 404 dat kan worden gebruikt voor het transporteren van de vloeistof van het reservoir 402 naar een het object coatende kop 406. Het transportsysteem kan één of meerdere buizen, pijpen of slangen bevatten die zijn geconfigureerd met het oog op het transporteren van de vloeistof uit het reservoir 402. In een aantal uitvoeringsvormen kan het transportsysteem 400 materialen uit metaal of kunststof bevatten, zoals polyethyleen met ultrahoog moleculair gewicht (UHMWPE), polyacrylaat (PA), Polyvinylchloride (pvc) of om het even welk ander geschikt materiaal. Hoewel dit specifieke voorbeeld een inrichting van Stereolithografie voorziet met een transportsysteem, zullen de mensen uit het vak begrijpen dat andere types van inrichtingen van Stereolithografie eventueel geen gebruik maken van een transportsysteem om hars naar een bouwplatform te brengen. In de plaats daarvan kan het bouwplatform zijn geconfigureerd om in de loop van het productieproces in het reservoir af te zakken.

De inrichting van Stereolithografie kan voorts een geleidende structuur vertonen in het reservoir 402, die is geconfigureerd met het oog op het geleiden van een stroom van de vloeistof van het reservoir 402 naar het transportsysteem 404. De structuur kan bij wijze van voorbeeld een reeks buizen of platen vertonen die strategisch zijn gepositioneerd om de stroom van de vloeistof naar het transportsysteem 404 te leiden. De inrichting 400 kan tevens een bouwzone bevatten waar het vloeibare hars wordt afgezet. De bouw-zone bevat in het algemeen een steun voor de bouwzone waarop het driedimensionale object wordt gebouwd.

De inrichting van Stereolithografie 400 bevat tevens een lichtbron. De lichtbron is gewoonlijk opgenomen met het oog op het polymeriseren van de vloeistof om een driedimensionaal object te vormen. De lichtbron kan diverse vormen aannemen. In een aantal uitvoeringsvormen kan de lichtbron een elektromagnetische lichtbron zijn, bij wijze van voorbeeld een ultravioletlichtbron (uv) of een infraroodlichtbron. Algemeen kan de lichtbron om het even welk type laserstraal zijn met het vermogen om de vloeistof te verharden.

In een aantal uitvoeringsvormen kan de inrichting van Stereolithografie 400 ten minste één pomp bevatten die wordt gebruikt om de vloeistof van het reservoir 402 naar de het object coatende kop 406 te pompen. Bij wijze van voorbeeld kan een verdringerpomp zijn en/of een pomp van het centrifugale type. In een aantal uitvoeringsvormen kan de pomp een filter-eenheid bevatten om het vloeibare hars verder te filteren alvorens te worden afgezet op de bouwzone. In een aantal aspecten kan de pomp voorzien in een gedefinieerde stroom (bijvoorbeeld 0,5-40 l/min) die kan worden gefixeerd of bijgeregeld door middel van een actieve feedbacklus. De feedbacklus kan bijvoorbeeld worden ingesteld op basis van metingen van de stroom. Als een ander voorbeeld kan de feedback indirect zijn met gebruik van metingen van de dikte van de lagen die worden afgezet in het proces van additive manufacturing.

De inrichting van Stereolithografie 400 kan worden gebruikt met het oog op het genereren van één of meerdere driedimensionale objecten laag na laag. De inrichting van Stereolithografie 400 kan, bij wijze van voorbeeld, een vloeibaar hars (bijvoorbeeld een fotopolymeerhars) gebruiken om een object laag na laag te creëren, zoals door het hars van de het object coatende kop 406 af te zetten in de vorm van een gordijn. In deze implementeringen kan de het object coatende kop 406 opeenvolgende lagen van het vloeibare hars afzetten om het object te vormen. Om te beginnen kan de het object coatende kop 406 een laag van het driedimensionale object afzetten op de steun voor de bouwzone. Opeenvolgende lagen kunnen vervolgens worden afgezet op de vorige laag van het driedimensionale object.

Bij het afzetten van elke laag kan de lichtbron, die zoals hiervoor beschreven kan worden aangestuurd door een computer, een specifiek patroon volgen op het oppervlak van het vloeibare hars om op die wijze de dimensies van het driedimensionale object te vormen. De blootstelling aan de lichtbron polymeriseert of het verhardt het op het hars gevolgde patroon en hecht het aan de zich daaronder bevindende laag. Nadat een coating werd gepolymeriseerd, kan de steun voor de bouwzone worden verlaagd met de dikte van één enkele laag en wordt een nieuw laagpatroon gevolgd en aan de vorige laag gehecht. Het bouwproces is voltooid wanneer het driedimensionale object is gevormd door het afzetten van alle lagen van het driedimensionale object.

Onder verwijzing naar figuur 4 wordt voorzien in een ander voorbeeld van een inrichting van additive manufacturing. In dit voorbeeld is de inrichting van additive manufacturing 410 een inrichting van laser sintering. Net als de inrichting van Stereolithografie biedt ook de inrichting van laser sintering 410 de mogelijkheid om driedimensionale objecten laag na laag op te bouwen. De lagen zijn gevormd uit poeder, bijvoorbeeld het poederoppervlak 414 zoals wordt geïllustreerd in figuur 4B. Opeenvolgende lagen poeder worden op elkaar uitgespreid door middel van, bij wijze van voorbeeld, een nivelleertrommel 422. Na het afzetten scant een door een computer aangestuurde C02-Iaserstraal het oppervlak en verbindt het selectief de poederpartikels van de overeenkomstige doorsnede van het product. In dit voorbeeld is de laserbron 412 een X-Y beweegbare infrarood laserbron. Als dusdanig kan de laserbron worden verplaatst langs een X-as en langs een Y-as om op die wijze haar straal te richten op een specifieke locatie op de bovenste laag poeder. In een aantal uitvoeringsvormen kan de inrichting van laser sintering voorts een laserscanner bevatten (niet op de tekening in figuur 4B) die een laserstraal ontvangt van een stationaire laserbron 412, en deze afleidt over beweegbare spiegels om de straal te richten op een gespecificeerde locatie in het werkgebied van de inrichting. In de loop van de blootstelling aan de laser stijgt de temperatuur van het poeder uit tot boven het glastransitiepunt waarna aangrenzende partikels samenstromen om het driedimensionale object te creëren. De inrichting 410 kan tevens een stralingsverwarmer en een de atmosfeer controlerende inrichting 416 bevatten. De stralingsverwarmer kan worden gebruikt ter verwarming van het poeder tussen het hercoderen van een nieuwe laag poeder tijdens het scannen van die laag. De de atmosfeer controlerende inrichting kan worden gebruikt in het hele proces om ongewenste scenario's te vermijden zoals, bij wijze van voorbeeld, de oxidatie van poeder.

In een aantal uitvoeringsvormen kan het poeder worden gedistribueerd met gebruik van één of meerdere beweegbare zuigers 418(a) en 418(b) die poeder duwen van een poederrecipiënt 428(a) en 428(b) tot in een recipiënt 426 die het gevormde object 424 bevat. De diepte van de recipiënt wordt op haar beurt eveneens gecontroleerd door een beweegbare zuiger 420 die de diepte van de recipiënt verhoogt door middel van een neerwaartse beweging wanneer bijkomend poeder wordt verplaatst van de poederrecipiënten 428(a) en 428(b) tot in de recipiënt 426.

Zoals hiervoor beschreven kan de laserscanner, zowel in het geval van de inrichting van Stereolithografie 400 als in het geval van de inrichting van laser sintering 410, een periodieke kalibratie vereisen om te garanderen dat de structuur van de geproduceerde driedimensionale voorwerpen consistent is met de ingevoerde ontwerpen. Figuur 4C is een algemene illustratie van verschillende componenten van een kalibratie-inrichting 430 die kan worden gebruikt met het oog op het kalibreren van de laserscanner die wordt gebruikt in de inrichtingen van additive manufacturing 400/410 die worden geïllustreerd in de figuren 4A en 4B.

De kalibratie-inrichting bevat een controlecomputer 434. De controlecomputer 434 kan de computer 102(a) zijn uit figuur 2, of de computer 305 uit figuur 3. Als een andere mogelijkheid kan de controlecomputer 434 een afzonderlijke computer zijn die is geconfigureerd met het oog op het aansturen van het proces van kalibratie. De controlecomputer 434 kan worden verbonden met een inrichting van laserscannen 444. Zoals hiervoor beschreven kan de inrichting van laserscannen beweegbare spiegels bevatten die de van een laser-bron ontvangen laserstraal kunnen richten op de bouwzone. De laserbron kan eveneens een beweegbare laserbron 412 zijn, zoals die die wordt geïllustreerd in figuur 4B, of kan ook de laserscanner zijn die wordt voorzien in de inrichting van Stereolithografie 400 uit figuur 4A. De controlecomputer 434 kan voorts software bevatten die de beweging en de functionaliteit controleert van de inrichting van laserscannen 444. De controlecomputer 434 kan als zodanig worden geconfigureerd met het oog op het controleren van de beweging en de activering van de inrichting van laserscannen.

De controlecomputer 434 van de kalibratie-inrichting 430 kan tevens worden verbonden met een samenstel voor beeldvorming 436. Het samenstel voor beeldvorming kan worden geconfigureerd met het oog op het verkrijgen van beelden van een kalibratieplaat 448. Meer in het bijzonder kan het samenstel voor beeldvorming 436 worden geconfigureerd met het oog op het verkrijgen van beelden van laserspots en/of andere markeringen die door de inrichting van laserscannen 444 zijn gemaakt op de kalibratieplaat 448. Bijkomende details met betrekking tot de kalibratieplaat 448 zullen in wat volgt worden besproken onder verwijzing naar de figuren 5A-5D.

De kalibratieplaat 448 kan worden gepositioneerd in de bouwzone 450 van de inrichting van additive manufacturing 400/410. In een aantal uitvoeringsvormen kan de kalibratieplaat worden gepositioneerd in precies dezelfde locatie als het poederoppervlak 414 van de inrichting van laser sintering 410. In andere uitvoeringsvormen, zoals in de uitvoeringsvormen waarbij de inrichting van laserscannen van een inrichting van Stereolithografie 400 is gekalibreerd door middel van de kalibratie-inrichting 430, kan de kalibratieplaat 448 worden gepositioneerd op precies dezelfde locatie als het vloeibare hars in de loop van de normale werking van de inrichting. Als een andere mogelijkheid kan de kalibratieplaat 448 eveneens worden gepositioneerd buiten de bouwzone 450, in het algemeen in een positie dichter bij de inrichting van laserscannen 444. Dit configuratietype kan een eenvoudigere manier bieden om de kalibratieplaat 448 in te brengen in, en te verwijderen uit, de inrichting van additive manufacturing 400/410 aangezien er geen noodzaak bestaat om enig hars en/of poeder uit de inrichting te verwijderen.

Onder verwijzing naar de figuren 4D en 4E wordt tevens voorzien in meer gedetailleerde zichten van het samenstel voor beeldvorming. Figuur 4D is een blokdiagram dat verschillende componenten illustreert van het samenstel voor beeldvorming 436 in overeenstemming met één of meerdere uitvoeringsvormen. In dit voorbeeld bevat het samenstel voor beeldvorming 436 een camera 450. De camera 450 kan een in de handel verkrijgbare digitale camera zijn met een resolutie die voldoende hoog is om laserspots en andere markeringen op de kalibratieplaat 448 te registreren met voldoende details om de inrichting van laserscannen te kalibreren. Als een andere mogelijkheid kan de camera de vorm aannemen van een speciaal ontwikkelde camera die is geconfigureerd met het oog op het registreren van laserspots die reflecteren van het oppervlak van de kalibratieplaat.

Om laserspots op de kalibratieplaat te registreren, kan het noodzakelijk blijken om de camera 450 te positioneren op een zodanige wijze dat hij is gericht naar de zone dicht bij de door de laserscanner 444 gecreëerde laserspot. Dienovereenkomstig zal het samenstel voor beeldvorming 436 tevens een bevestiging 452 bevatten. In een aantal uitvoeringsvormen kan de bevestiging een draai-/kantelbevestiging zijn die een voldoende bewegings-bereik biedt om beelden te registreren in verschillende locaties op de kalibratieplaat 448. De bevestiging 452 kan worden aangedreven door een motor 454. De motor 454 kan worden geconfigureerd met het oog op het ontvangen van controlesignalen door de controlecomputer 434 die instructies leveren met betrekking tot de beweging van de camera 450. In een aantal uitvoeringsvormen kan de camera, naast te kunnen bewogen met draaien en kantelen, bovendien verder zijn gemonteerd op een projectiearm van een kraan, ook een kraanarm genoemd. De kraanarm kan een bijkomende bewegingsmogelijkheid bieden waardoor de camera niet enkel kan draaien en kantelen maar ook fysiek zijn locatie kan veranderen om op die wijze beter beelden te kunnen registreren van laserspots en/of markeringen op de kalibratieplaat 448. Figuur 4E biedt een illustratie van één voorbeeld van een samenstel voor beeldvorming 436. In dit voorbeeld worden gewone in de handel verkrijgbare componenten gebruikt. Het samenstel voor beeldvorming 436 kan worden gemonteerd op de inrichting van additive manufacturing 400/410. Het kan ofwel tijdelijk worden gemonteerd met het oog op het kalibreren van de inrichting van laserscannen 444 maar kan ook permanent worden gemonteerd, zodat de kalibratie kan worden uitgevoerd zonder de inrichting uitgebreid te moeten aanpassen en weer klaar te maken voor gewoon gebruik.

Onder verwijzing naar figuur 5A wordt een voorbeeld van een kalibratieplaat 448 geïllustreerd. In dit specifieke voorbeeld is de kalibratieplaat 448 een plaat die markeringen bevat aan de hand waarvan de precieze locatie van laserspots kan worden vastgesteld. Deze markeringen kunnen ook referentiemarkeringen worden genoemd. In de kalibratieplaat die wordt geïllustreerd in figuur 5A worden de referentiemarkeringen voorgesteld als een rooster met horizontale lijnen 502-510 en verticale lijnen 512-520. Deze referentiemarkeringen kunnen op de plaat worden geprint of kunnen als een andere mogelijkheid in de kalibratieplaat worden gegraveerd door middel van om het even welke techniek van graveren.

In het algemeen kan de kalibratieplaat worden gevormd uit een materiaal dat ten dele reflecterend is. In het bijzonder kan de kalibratieplaat worden gevormd uit een materiaal dat duidelijk referentiemarkeringen voor het kalibreren vertoont, bijvoorbeeld roosterlijnen 502-520, maar dat tegelijk niet zodanig reflecterend is dat laserlicht een door het samenstel voor beeldvorming 436 geregistreerd fotografisch beeld volledig overheerst. In een aantal uitvoeringsvormen kan de kalibratieplaat een zwarte geanodiseerde aluminium plaat zijn. De aluminium plaat kan bij wijze van voorbeeld een wit en grijs geschilderde Dibond-plaat zijn, zoals een aluminium-kunststof-aluminium sandwichpaneel zoals dat in de drukindustrie bekend is. In nog andere uitvoeringsvormen kunnen naast roostermarkeringen ook coördinaten worden toegewezen aan één of meerdere van de roosterlijnen 502-520. De coördinaten kunnen een bijdrage leveren tot het op een later ogenblik identificeren van markeringen die door het samenstel voor beeldvorming worden geregistreerd in de loop van het kalibratieproces. In een aantal uitvoeringsvormen kunnen de coördinaten worden voorzien door, bijvoorbeeld, het toevoegen van een kleine streepjescode die de werkelijke coördinaten levert voor elk van de referentie-markeringen. Als markeringen voor de identificatie van de locatie kunnen nog andere types van markeringen worden gebruikt. In het in figuur 5A geïllustreerde voorbeeld kan een streepjescode worden toegevoegd bij elke intersectie van een horizontale roosterlijn, bijvoorbeeld horizontale roosterlijn 502, en een verticale roosterlijn, bijvoorbeeld verticale roosterlijn 512. Om te garanderen dat de kalibratieplaat in de loop van het kalibratieproces accurate informatie levert, kan de referentieplaat zelf worden gekalibreerd om zeker te stellen dat de werkelijke posities van de referentiemarkeringen bekend zijn.

Onder verwijzing naar figuur 5B wordt een voorbeeld van een kalibratieplaat 448 met een veelheid van laserspots 532 geïllustreerd. Slechts één van de laserspots 532 wordt aangegeven door middel van een verwijzings-getal, evenwel moet duidelijk zijn dat ook de overige op de kalibratieplaat weergegeven punten laserspots zijn. De laserspots worden gecreëerd door een door de laserbron gecreëerde laserstraal, en door de laserscanner afgeleid en/of gericht naar de kalibratieplaat 448. In elk van deze gevallen wordt de laserscanner gestuurd door de controlecomputer 434 om zijn straal te richten naar een bekende positie. In overeenstemming met één of meerdere uitvoeringsvormen wordt het samenstel voor beeldvorming 436 eveneens gestuurd door de controlecomputer 434, zodat het zichtbeeld van de camera wordt gericht op de locatie van elk van de laserspots, zodat een beeld kan worden geregistreerd van zowel de spot als van de omgevende referentiemarkeringen. In een aantal uitvoeringsvormen kan de camera worden bewogen in combinatie, met de laserscanner, op een zodanige wijze dat laserspots worden geregistreerd wanneer ze worden gevormd op het oppervlak van de kalibratieplaat. Als een andere mogelijkheid kan elk van de laserspots eerst worden gevormd op het oppervlak van de kalibratieplaat, en kan vervolgens op een later ogenblik het samenstel voor beeldvorming 536 worden gepositioneerd om de laserspots te registreren. In elk van deze gevallen wordt, zodra de beelden van alle posities van de laserspots en de nabije referentiemarkeringen werden geregistreerd, de precieze locatie van de laserspots vastgesteld aan de hand van hun relatieve positie ten opzichte van de referentiemarkeringen die, zoals hiervoor beschreven, bekende posities hebben die eerder werden gekalibreerd om de accuraatheid ervan te garanderen. Genoteerd moet worden dat, aangezien de locatie van de laserspots wordt vastgesteld aan de hand van hun relatieve positie ten opzichte van de referentiemarkeringen, het niet noodzakelijk is om de exacte locatie te kennen van waar de beelden werden genomen door het samenstel voor beeldvorming 536. Voorts moeten de laserspots niet worden gemaakt of gelokaliseerd op de referentiemarkeringen zelf, maar eerder wordt hun locatie vastgesteld aan de hand van hun relatieve positie ten opzichte van de referentiemarkeringen, zoals een afstand en een richting van de laserspot ten opzichte van de referentiemarkeringen.

Aangezien de laserscannercoördinaat voor elk van de laserspots werd geregistreerd, kan de laserscannercoördinaat worden vergeleken met de werkelijke coördinaten die worden geleverd door de referentiemarkeringen op de kalibratieplaat om vast te stellen of de laserscanner de exacte locatie treft zoals die wordt gewenst door de ingevoerde coördinaat.

Figuur 5C biedt een illustratie van een andere uitvoeringsvorm voor markeringen die door de laserscanner worden gemaakt op de kalibratieplaat 448. In de plaats van laserspots op de referentieplaat 448 te creëren, worden hier lijnen op de referentieplaat gescand. De werkelijke locatie van deze lijnen kan eveneens worden afgeleid door middel van het vaststellen van hun positie ten opzichte van de verticale en horizontale roosterlijnen die in de * kalibratieplaat 448 zijn gegraveerd. Op soortgelijke wijze geeft figuur 5D een illustratie weer waar de lasermarkeringen kruisen zijn.

Met gebruik van het kalibratiesysteem zoals hiervoor beschreven, kan een laserscanner worden gekalibreerd op een nauwkeurige, niet dure en relatief eenvoudige wijze. Figuur 6 is een flowchart die één voorbeeld illustreert van een proces volgens hetwelk een systeem van laserscannen kan worden gekalibreerd. Het proces start bij blok 602, waar de kalibratieplaat 448 in de zone van het laserscannen wordt gepositioneerd. Zoals hiervoor beschreven kan, in uitvoeringsvormen waarbij de laserscanner deel uitmaakt van een inrichting van additive manufacturing, de kalibratieplaat 448 worden geplaatst in de nabijheid van het poeder en/of het hars dat wordt gebruikt voor het printen van een driedimensionaal object. In een aantal uitvoeringsvormen kan de kalibratieplaat 448 manueel worden gepositioneerd op de juiste locatie door middel van, bij wijze van voorbeeld, haakjes en slots die ervoor zorgen dat deze correct is gepositioneerd.

Als een andere mogelijkheid kan de inrichting van additive manufacturing worden ontworpen op een zodanige wijze dat de kalibratieplaat in de loop van een kalibratieproces automatisch naar de gepaste locatie wordt verplaatst. Zodra de kalibratieplaat 448 correct is gepositioneerd, gaat het proces verder naar blok 604. Daar wordt een laserstraal gericht om een vooraf bepaalde locatie van de kalibratieplaat te scannen om een lasermarkering te creëren. Zoals hiervoor beschreven onder verwijzing naar de figuren 5B-5D, kan de lasermarkering verschillende vormen aannemen. In een aantal uitvoeringsvormen kan de lasermarkering een gewone laserspot zijn. Als een andere mogelijkheid, zoals wordt geïllustreerd in de figuren 5C-5D, kunnen de lasermarkeringen complexer zijn.

Zodra de lasermarkeringen door de straal zijn gecreëerd, gaat het proces verder naar blok 606. Daar wordt een beeld van de lasermarkering en de referentiemarkeringen in de nabijheid van de lasermarkeringen geregistreerd door de inrichting voor beeldvorming 536. Zoals hiervoor beschreven kan, in een aantal uitvoeringsvormen, het beeld worden geregistreerd door middel van een digitale camera die in gemonteerd op een gemotoriseerde draaiende en kantelende bevestiging of op enige andere bevestiging. Bovendien kan de beweging van de digitale camera tegelijk worden gecontroleerd door de controlecomputer 534 om de beweging van de laserscanner te volgen. Genoteerd moet worden dat, in een aantal uitvoeringsvormen, de camera een voldoende resolutie vertoont om te worden gepositioneerd in een hoek die breed genoeg is om de hele referentieplaat te vatten. Indien de resolutie voldoende hoog is om elke lasermarkering (bijvoorbeeld laserspots) te tonen met verschillende pixels, kan één enkel beeld worden gebruikt om de werkelijke positie vast te stellen van de coördinaten van de lasermarkeringen.

Vervolgens gaat het proces verder naar blok 608, waar het computercontrolesysteem 534 de coördinaten van de lasermarkeringen bepaalt op basis van de referentiemarkeringen en de positie van de lasermarkeringen. Zoals hiervoor beschreven kan, in een aantal uitvoeringsvormen, deze vaststelling worden uitgevoerd door de vergelijking van de positie van de lasermarkeringen ten opzichte van de locaties van bekende referentiemarkeringen op de kalibratieplaat 448. In een aantal uitvoeringsvormen kan deze vergelijking leiden tot een tabel van coördinaten die voorziet in ingevoerde posities van de scanner en gemeten posities van de lasermarkeringen, om de verschillen ertussen aan te geven. Een voorbeeld van een deel van een dergelijke tabel 800 wordt gegeven in figuur 8. Door middel van deze of een soortgelijk type tabel ' en/of andere gegevensset kunnen correcties worden bepaald voor de kalibratie van het systeem van laserscannen. In een aantal uitvoeringsvormen kunnen deze correcties worden opgeslagen in een scannerkalibratietabel die specifiek is voor de inrichting van laserscannen die het kalibratieproces ondergaat. Zodra de correcties werden bepaald, gaat het proces verder naar blok 612 waar de laserscanner wordt gekalibreerd in overeenstemming met de bepaalde correcties.

Figuur 7 is een andere flowchart die een ander voorbeeld illustreert van een proces volgens hetwelk een systeem van laserscannen kan worden gekalibreerd. Het proces start bij blok 702, waar de kalibratieplaat 448 in de zone van het laserscannen wordt gepositioneerd. Vervolgens gaat het proces verder naar blok 704, waar de laserstraal een geselecteerde locatie op de kalibratieplaat scant. Zoals hiervoor beschreven, kan de scan er één zijn die een laserspot creëert, of kan deze enig ander type van lasermarkering creëren zoals een kruis of een lijn.

Vervolgens gaat het proces verder naar blok 706. Indien het samenstel voor beeldvorming 534 (bijvoorbeeld de digitale camera) is gepositioneerd om een beeld te registreren van de lasermarkering die op de kalibratieplaat is gemaakt, gaat het proces verder naar blok 710. Indien evenwel wordt vastgesteld dat het samenstel voor beeldvorming niet is gepositioneerd om het beeld te registreren, gaat het proces in de plaats daarvan verder naar blok 708, waar het samenstel voor beeldvorming naar een positie wordt gemaneuvreerd waar het in de mogelijkheid verkeert om een geschikt beeld te maken van de lasermarkering.

Vervolgens gaat het proces verder naar blok 710, waar een beeld van de gewenste lasermarkering wordt geregistreerd door het samenstel voor beeldvorming en in een geheugen wordt opgeslagen. Vervolgens gaat het proces verder naar blok 712, waar wordt bepaald of er nog andere locaties zijn op de kalibratieplaat die door de laserscanner moeten worden gescand. Zo dit het geval is, gaat het proces verder naar blok 714, waar de volgende locatie wordt geselecteerd. Het proces keert vervolgens terug naar blok 704 zodat de bijkomende scanning en beeldregistratie kunnen worden uitgevoerd en keert uiteindelijk terug naar beslissingsblok 712. Indien in beslissingsblok 712 evenwel wordt vastgesteld dat er geen andere locaties zijn op de kalibratieplaat die moeten worden gescand, gaat het proces verder naar blok 716. Daar wordt de specifieke locatie van elk van de lasermarkeringen vastgesteld ten opzichte van de referentiemarkeringen op de kalibratieplaat 448. Vervolgens gaat het proces verder naar blok 718, waar de gepaste laserscannercorrecties worden bepaald op basis van de locatie van de lasermarkeringen in vergelijking met de gewenste locaties van elke scan. Voor elke lasermarkering die zich bevindt op een werkelijke locatie die niet in overeenstemming is met de locatie die is geselecteerd om de scan te ontvangen, wordt bijgevolg een correctie bepaald om de discrepantie op te vangen. Zodra de correcties werden bepaald, gaat het proces daarna verder naar blok 720, waar de inrichting van laserscannen wordt gekalibreerd in overeenstemming met de bepaalde correcties.

In het proces zoals hiervoor beschreven onder verwijzing naar figuur 7 is het samenstel voor beeldvorming voorzien op een beweegbare bevestiging, zodat het kan worden gepositioneerd om beelden te registreren van specifieke zones op de kalibratieplaat. In een aantal uitvoeringsvormen is een beweegbare bevestiging eventueel niet noodzakelijk en kan in de plaats daarvan één enkel beeld van de hele kalibratieplaat worden geregistreerd en gebruikt ter vaststelling van de specifieke locatie van elk van de lasermarkeringen vastgesteld ten opzichte van de referentiemarkeringen op de kalibratieplaat 448. In deze alternatieve techniek wordt de sluitertijd van de inrichting voor beeldvorming (bijvoorbeeld een digitale camera) lang genoeg ingesteld zodat meerdere laserscans kunnen worden uitgevoerd en in één enkel geregistreerd totaalbeeld meerdere beelden kunnen worden geregistreerd. Bijgevolg start in dit alternatieve proces de beeldregistratie van de hele kalibratieplaat 448 en wordt het scannen uitgevoerd in elk van de locaties op de te scannen plaat waarna de beeldregistratie een einde neemt.

Figuur 9 is een flowchart die een illustratie weergeeft van dit alternatieve proces. Het proces neemt een aanvang op blok 902, waar de kalibratieplaat wordt gepositioneerd in de scanningzone van de inrichting van additive manufacturing. Het proces gaat dan verder naar blok 904 waar het samenstel voor beeldvorming, in het algemeen een digitale camera, wordt gepositioneerd om een beeld te registreren van de hele kalibratieplaat 448. In een aantal uitvoeringsvormen kan de digitale camera direct boven de plaat worden gepositioneerd. Als een andere mogelijkheid kan de digitale camera in een hoek worden geplaatst, niet direct boven de plaat. '

In deze uitvoeringsvorm kan de sluitersnelheid op een zodanige wijze worden ingesteld dat er voldoende blootstelling is op het ogenblik dat de beeldregistratie begint. De sluitersnelheid (ook blootstellingstijd genoemd) van de digitale camera kan bij wijze van voorbeeld worden ingesteld op 30 sec of meer. In deze periode kan de laserscanner worden gericht op tal van verschillende locaties op de kalibratieplaat. Dienovereenkomstig begint het proces van beeldregistratie op blok 906, bijvoorbeeld met de opening van de sluiteropening om de registratie van een beeld van de kalibratieplaat 448 mogelijk te maken. Het proces gaat dan verder naar blok 908 waar het computercontrolesysteem de laserstraal richt om één of meerdere geselecteerde locaties op de kalibratieplaat 448 te scannen. Vervolgens gaat het proces verder naar blok 910. Daar controleert het systeem of op de kalibratieplaat nog andere locaties moeten worden gescand. Zo dit het geval is, gaat het proces verder naar blok 912 waar de bijkomende locatie wordt geselecteerd. Op dat ogenblik keert het proces terug naar blok 908 waar de laserstraal wordt gericht op de geselecteerde bijkomende locatie.

Indien op beslissingsblok geen bijkomende locaties worden geïdentificeerd, gaat het proces verder naar blok 914 en neemt het proces van beeldregistratie een einde. In het algemeen eindigt het proces door de sluiter op de camera-inrichting te sluiten. Op dat ogenblik is één enkel beeld van de hele kalibratieplaat geregistreerd met inbegrip van elk van de markeringen die werden gecreëerd door de laserscans evenals de referentiemarkeringen op de kalibratieplaat 448. Met het geregistreerde beeld gaat het proces dan verder naar blok 916, waar het systeem de coördinaten van de lasermarkering bepaalt op basis van de referentiemarkeringen en de positie van de lasermarkering. Met gebruik van de vastgestelde coördinaten van de lasermarkering worden vervolgens de scannercorrecties bepaald in blok 918. Zodra de scannercorrecties werden bepaald, gaat het proces daarna verder naar blok 920, waar de laserscanner op de inrichting wordt gekalibreerd in overeenstemming met de bepaalde correcties.

In een aantal uitvoeringsvormen kan een combinatie van de benaderingen die worden geïllustreerd in de figuren 7 en 9 worden geïmplementeerd. In deze combinatie van benaderingen kan de sluitersnelheid worden vertraagd zoals wordt geïllustreerd in figuur 1 om de camera in de mogelijkheid te stellen om een beeld van meerdere laserscans te registreren in één enkele opname. De camera kan echter ook op een zodanige wijze worden gepositioneerd dat hij geen beeld neemt van de hele kalibratieplaat 448, maar in de plaats daarvan na elke blootstelling wordt verplaatst naar een verschillende zone van de plaat waar hij een ander beeld van meerdere laserscans kan registreren in de loop van de volgende blootstelling. Figuur 10 geeft een illustratie weer van dit gecombineerde proces.

Het proces start bij blok 1002, waar de kalibratieplaat in de scanningzone wordt gepositioneerd. Dan gaat het proces verder naar blok 1004 waar een cameralocatie wordt geselecteerd. De camera wordt vervolgens verplaatst naar zijn correcte positie op blok 1006, waar hij een beeld kan registreren van de kalibratieplaat. Het proces gaat dan verder naar blok 1008 waar het proces van beeldregistratie begint. Zoals hiervoor beschreven onder verwijzing naar figuur 9, kan de sluitersnelheid worden ingesteld op een zeer lange tijd om mogelijk te maken dat een veelheid van scans wordt uitgevoerd wanneer de foto wordt genomen.

Het proces gaat vervolgens verder naar blok 1010. Daar wordt een locatie voor scannen op de kalibratieplaat geselecteerd. Dan gaat het proces verder naar blok 1012 waar de laserstraal door de laserscanner wordt gericht op de geselecteerde locatie op de kalibratieplaat. Zodra de scan is uitgevoerd, gaat het proces verder naar beslissingsblok 1014, waar wordt bepaald of en in de loop van de huidige opening van de camera nog andere locaties moeten worden gescand. Zo dat het geval is, keert het proces terug naar blok 1010. De bijkomende locatie wordt geselecteerd en de laserstraal wordt gericht op die locatie in blok 1012. .

Indien er op beslissingsblok 1014 geen bijkomende locaties zijn voor de scanner in de loop van de huidige blootstelling, worden in dit proces van beeldregistratie geen bijkomende scans uitgevoerd en het proces wordt beëindigd in blok 1016. Vervolgens gaat het proces verder naar beslissingsblok 1018 om vast te stellen of er nog bijkomende locaties zijn op de kalibratieplaat waarvoor beelden moeten worden geregistreerd door het samenstel voor beeldvorming. Zo dat het geval is, keert het proces terug naar blok 1004 waar de nieuwe cameralocatie wordt geselecteerd en wordt het proces herhaald.

Indien geen bijkomende locaties vereist zijn, gaat het proces verder naar blok 1020 waar de coördinaten van de lasermarkering worden bepaald op basis van de referentiemarkeringen en de positie van de lasermarkeringen in de geregistreerde beelden. Het proces gaat dan verder naar blok 1022 waar de lasercorrecties worden bepaald op basis van de positie van de lasermarkeringen zoals die werden bepaald in de vorige stap. Zodra de correcties zijn bepaald, gaat het proces daarna verder naar blok 1024, waar de laserscanner wordt gekalibreerd in overeenstemming met de bepaalde correcties.

De in deze tekst beschreven systemen en werkwijzen bieden een aantal voordelen ten opzichte van de bestaande kalibratietechnieken. In het bijzonder kan het samenstel voor beeldvorming worden opgebouwd met gebruik van niet dure, in de handel verkrijgbare standaardcomponenten zoals digitale camera's en gemotoriseerde draaiende en kantelende bevestigingen. Dankzij het . gebruik van een kalibratieplaat kan een eenvoudig mechanisch ontwerp worden uitgewerkt dat kan worden gebruikt bij een veelheid van verschillende machines.

Bovendien kan, in de mate dat een kalibratieplaat specifiek moet zijn voor een grootte of type van een machine, de kalibratieplaat op eenvoudige wijze worden geproduceerd en kunnen referentiemarkeringen op de plaat worden aangebracht door middel van een eenvoudig druk- of lasergravureproces. Bovendien wordt dankzij het gebruik van de kalibratieplaat de noodzaak vermeden om verbruiksgoederen aan te wenden zoals papier, wegwerpsubstraten enz.

In een aantal uitvoeringsvormen kunnen de in deze tekst beschreven systemen en werkwijzen, met inbegrip van de processen zoals hiervoor beschreven onder verwijzing naar de figuren 6, 7, 9 en 10, worden geconfigureerd met het oog op te worden uitgevoerd in een netwerk, zoals hiervoor beschreven onder verwijzing naar figuur 1. Bij wijze van voorbeeld kunnen beelden die door de inrichting voor beeldvorming worden geregistreerd, bijvoorbeeld een beeld van de lasermarkering en de referentiemarkeringen in de nabijheid van de lasermarkeringen, in een netwerk (zoals het internet) worden verzonden naar een computer, bijvoorbeeld één of meerdere van de computers 102a-d uit figuur 1, die het beeld analyseert. Op die wijze kan de registratie van de beelden (bij wijze van voorbeeld blokken 604 en 606, blokken 704-714, blokken 906-914, en/of blokken 1004-1018) worden aangestuurd door een eerste computer, bijvoorbeeld een computer 102(a) uit figuur 2, de computer 305 uit figuur 3, of de controlecomputer 434 uit figuur 4. Het beeld kan dan worden verzonden door de eerste computer over het netwerk 105 naar een tweede computer die de analyse van het beeld aanstuurt (bij wijze van voorbeeld blokken 608-610, blokken 716-718, blokken 916-918, en/of blokken 1020-1022), zoals één of meerdere van de computers 102a-d. De tweede computer die de analyse van het beeld aanstuurt kan vervolgens lasercorrecties bepalen die aan de laserscanner moeten worden aangebracht en gegevens verzenden (bij wijze van voorbeeld een kalibratiebestand) met betrekking tot de vereiste lasercorrecties naar de eerste computer over het netwerk 105. De eerste computer kan dan de kalibratie van de laserscanner aansturen (bij wijze van voorbeeld block 612, 720, 920, en/of 1024) in overeenstemming met de ontvangen gegevens.

Verschillende in deze tekst beschreven uitvoeringsvormen voorzien in het gebruik van een computercontrolesysteem. De mensen uit het vak begrijpen dat deze uitvoeringsvormen kunnen worden geïmplementeerd met gebruik van verschillende types computerinrichtingen, met inbegrip van computeromgevingen of -configuraties voor algemeen gebruik en/of computer-omgevingen of -configuraties voor specifieke doeleinden. Voorbeelden van bekende computersystemen, -omgevingen en/of -configuraties die geschikt kunnen zijn om te worden gebruikt in combinatie met de uitvoeringsvormen . zoals hiervoor beschreven zijn, zonder daartoe te zijn beperkt, personal computers, Servercomputers, hand-helds of laptops, multiprocessorsystemen, op microprocessoren gebaseerde systemen, programmeerbare consumentenelektronica, netwerk-pc's, minicomputers, mainframecomputers, decentrale computeromgevingen met om het even welke van de genoemde systemen of inrichtingen, e.d. Deze inrichtingen kunnen opgeslagen instructies bevatten die, indien ze worden uitgevoerd op een microprocessor in de computerinrichting, ertoe leiden dat de computerinrichting gespecificeerde acties uitvoert met het oog op het uitvoeren van de instructies. Zoals in deze tekst gebruikt, verwijst "instructies" naar computer-geïmplementeerde stappen voor de verwerking van informatie in het systeem. Instructies kunnen worden geïmplementeerd in software, firmware of hardware en kunnen om het even welk type geprogrammeerde stappen bevatten die worden ondernomen door componenten van het systeem.

Een microprocessor kan om het even welke klassieke microprocessor zijn met één of meerdere chips, zoals een Pentium®-processor, een Pentium®-pro-processor, een 8051-processor, een MIPS®-processor, een Power PC®-processor, of een Alpha®-processor. Ook kan de microprocessor om het even welke klassieke microprocessor voor speciale doeleinden zijn, bijvoorbeeld een processor voor digitale signalen of een grafische processor. De microprocessor bevat in het algemeen conventionele adreslijnen, conventionele gegevenslijnen en één of meerdere conventionele controlelijnen.

Aspecten en uitvoeringsvormen van de in deze tekst beschreven uitvinding kunnen worden geïmplementeerd in de vorm van een werkwijze, een inrichting, een geproduceerd artikel, met gebruik van standaardtechnieken van programmeren of engineering om software, firmware, hardware of om het even welke combinatie daarvan te produceren. De uitdrukking "geproduceerd artikel" zoals in deze tekst gebruikt, verwijst naar code of logica die wordt geïmplementeerd in hardware of permanente door een computer leesbare media zoals optische schijven, en vluchtige of niet-vluchtige geheugeninrichtingen of tijdelijke door een computer leesbare media zoals signalen, draaggolven enz. Tot zulke hardware kunnen horen, zonder daartoe te zijn beperkt, veldprogrammeerbare gate-arrays (field programmable gâte arrays, FPGA's), toepassingsspecifieke geïntegreerde schakelingen (application-specific integrated circuits, ASICs'), complexe programmeerbare logische chips (complex programmable logic devices, CPLD's), programmeerbare logisch arrays (programmable logic arrays, PLA's), microprocessoren, of andere soortgelijke verwerkende inrichtingen. in de tekeningen:

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 4B

Fig. 4C

Fig. 4D

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9

Fig. 10

Claims (22)

1. CONCLUSIES

   1. Een systeem voor het kalibreren van een systeem van laserscannen in een omgeving van additive manufacturing, bevattende: een kalibratieplaat die referentiemarkeringen vertoont, waarbij de kalibratieplaat nagenoeg parallel aan een scanzone van het systeem van laserscannen is geplaatst; een laserscanner die is geconfigureerd met het oog op het zenden van een laserstraal naar een vooraf bepaalde locatie op de kalibratieplaat die een lasermarkering op de kalibratieplaat vormt; een samenstel voor beeldvorming dat een inrichting voor beeldvorming bevat, waarbij de inrichting voor beeldvorming is geconfigureerd met het oog op het fotograferen van ten minste een deel van de kalibratieplaat dat is geassocieerd met de vooraf bepaalde locatie op de kalibratieplaat; en een computercontrolesysteem dat één of meerdere computers bevat met een geheugen en een processor, waarbij het computercontrolesysteem is geconfigureerd met het oog op: het ertoe brengen van de laserscanner dat deze de laserstraal richt op een veelheid van vooraf bepaalde locaties op de kalibratieplaat en daarbij één of meerdere lasermarkeringen creëert; het ontvangen van een beeld van ten minste een deel van de kalibratieplaat met inbegrip van ten minste één van de één of meerdere lasermarkeringen; het vaststellen van de coördinaten van de lasermarkeringen voor elke vooraf bepaalde locatie op basis van de positie van de gevormde lasermarkeringen ten opzichte van de referentiemarkeringen op de kalibratieplaat; en het bepalen van scannercorrecties op basis van de vastgestelde coördinaten van de lasermarkeringen en onafhankelijk van een positie van het samenstel voor beeldvorming.
2. 2. Het systeem voor het kalibreren van een systeem van laserscannen volgens conclusie 1, waarbij de referentiemarkeringen een veelheid van roosterlijnen bevatten die zichtbaar zijn op de kalibratieplaat.
3. 3. Het systeem voor het kalibreren van een systeem van laserscannen volgens conclusie 2, waarbij de roosterlijnen worden geprint op de kalibratieplaat.
4. 4. Het systeem voor het kalibreren van een systeem van laserscannen volgens conclusie 2, waarbij de referentiemarkeringen verder streepjes-code-informatie bevat die indicatief is voor een coördinaatpositie die is geassocieerd met specifieke locaties op de roosterlijnen.
5. 5. Het systeem voor het kalibreren van een systeem van laserscannen volgens conclusie 1, waarbij het samenstel voor beeldvorming verder een beweegbare bevestiging bevat, en waarbij het computercontrolesysteem verder is geconfigureerd met het oog op het positioneren van het samenstel voor beeldvorming, door middel van de beweegbare bevestiging, in een locatie dicht bij de veelheid van vooraf bepaalde locaties op de kalibratieplaat en het registreren van een beeld van elk van de vooraf bepaalde locaties.
6. 6. Het systeem voor het kalibreren van een systeem van laserscannen volgens conclusie 5, waarbij het samenstel voor beeldvorming verder een digitale camera bevat, en waarbij de beweegbare bevestiging is gemonteerd op een gemotoriseerde draaiende en kantelende bevestiging.
7. 7. Het systeem voor het kalibreren van een systeem van laserscannen volgens conclusie 1, waarbij de lasermarkering ten minste één bevat van een laserspot, kruisende lijnen en een laserlijn.
8. 8. Het systeem voor het kalibreren van een systeem van laserscannen volgens conclusie 1, waarbij de omgeving van additive manufacturing ten minste één bevat van een inrichting van sélective laser sintering en een inrichting van Stereolithografie.
9. 9. Het systeem voor het kalibreren van een systeem van laserscannen volgens conclusie 8, waarbij de kalibratieplaat is gepositioneerd in een bouwzone van de ten minste ene van de inrichting van sélective laser sintering en de inrichting van Stereolithografie.
10. 10. Het systeem voor het kalibreren van een systeem van laserscannen volgens conclusie 9, waarbij ten minste één van poederhars en vloeibaar hars in de bouwzone overblijft nadat de kalibratieplaat in de inrichting is gepositioneerd en eveneens in de loop van de kalibratie van de inrichting.
11. 11. Een werkwijze voor het kalibreren van een laserscanner in een omgeving van additive manufacturing, waarbij de werkwijze omvat: het inbrengen van een kalibratieplaat in het milieu van de additive manufacturing, waarbij de inrichting nagenoeg parallel aan een scanzone van het systeem van de laserscanner wordt geplaatst; het vormen van één of meerdere markeringen op de kalibratieplaat door middel van het richten van een laserstraal van de laserscanner op een veelheid van vooraf bepaalde locaties; het registreren, door middel van een samenstel voor beeldvorming, van een beeld van de één of meerdere gevormde markeringen; het vaststellen van de coördinaten van de lasermarkeringen voor elke vooraf bepaalde locatie op basis van de positie van de één of meerdere gevormde lasermarkeringen ten opzichte van ten minste één referentiemarkering op de kalibratieplaat; en het bepalen van scannercorrecties op basis van de vastgestelde coördinaten van de lasermarkeringen en onafhankelijk van een positie van het samenstel voor beeldvorming.
12. 12. De werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de ten minste ene referentiemarkering een veelheid van roosterlijnen bevat die zichtbaar zijn op de kalibratieplaat.
13. 13. De werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de veelheid van roosterlijnen worden geprint op de kalibratieplaat.
14. 14. De werkwijze volgens conclusie 12, waarbij coördinaten die indicatief zijn voor de specifieke locaties van de veelheid van roosterlijnen worden opgeslagen in het geheugen van een computer.
15. 15. De werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de referentiemarkeringen verder streepjescode-informatie bevat die indicatief is voor een coördinaaipositie die is geassocieerd met specifieke locaties op de roosterlijnen.
16. 16. De werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de lasermarkering ten minste één bevat van een laserspot, kruisende lijnen en een laserlijn.
17. 17. De werkwijze volgens conclusie 11, voorts omvattende het positioneren van het samenstel voor beeldvorming in een locatie dicht bij de veelheid van vooraf bepaalde locaties op de kalibratieplaat, waarbij het samenstel voor beeldvorming een digitale camera bevat evenals een gemotoriseerde draaiende en kantelende bevestiging.
18. 18. De werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de omgeving van additive manufacturing ten minste één bevat van een inrichting van sélective laser sintering en een inrichting van Stereolithografie.
19. 19. De werkwijze volgens conclusie 18, waarbij de kalibratieplaat is gepositioneerd in een bouwzone van de ten minste ene van de inrichting van sélective laser sintering en de inrichting van Stereolithografie.
20. 20. De werkwijze volgens conclusie 19, waarbij ten minste één van poederhars en vloeibaar hars in de bouwzone overblijft nadat de kalibratieplaat in de inrichting is gepositioneerd en eveneens in de loop van de kalibratie van de inrichting.
21. 21. Een werkwijze voor het kalibreren van een laserscanner in een omgeving van additive manufacturing, waarbij de werkwijze omvat: het ontvangen van een door een samenstel voor beeldvorming geregistreerd beeld, waarbij het beeld één of meerdere laser- markeringen bevat die zijn gevormd door het richten van een laserstraal van de laserscanner op een veelheid van vooraf bepaalde locaties op een kalibratieplaat die in de omgeving van additive manufacturing is ingebracht; het vaststellen van de coördinaten van de lasermarkeringen voor elke vooraf bepaalde locatie op basis van de positie van de één of meerdere gevormde lasermarkeringen ten opzichte van ten minste één referentiemarkering op de kalibratieplaat; het bepalen van scannercorrecties op basis van de vastgestelde coördinaten van de lasermarkeringen en onafhankelijk van een positie van het samenstel voor beeldvorming; en het verzenden van de scannercorrecties naar ten minste één computer met het oog op het aansturen van de kalibratie van de laserscanner.
22. 22. De werkwijze volgens conclusie 21, waarbij het zenden en ontvangen wordt uitgevoerd over een netwerk.