CN111670110A - 加工系统、加工方法、计算机程序、记录媒体及控制装置 - Google Patents
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Abstract
加工系统具备:支持装置,其可支持加工对象物;加工装置,其对加工对象物上的被加工区域照射能量束,且对能量束所照射的区域供给材料而进行附加加工;以及位置变更装置,其变更支持装置与来自加工装置的能量束的照射区域的位置关系;对作为支持装置中的一部分的第1区域以及作为加工对象物的一部分的第2区域中的至少一者进行附加加工而形成基准造形物,且使用与基准造形物有关的信息来控制加工装置及位置变更装置中的至少一者。
Description
技术领域
本发明是关于一种例如对加工对象物进行附加加工的加工系统、加工方法、计算机程序、记录媒体及控制装置的技术领域。
背景技术
专利文献1中记载有:通过将粉状的材料以能量束熔融后,使熔融的材料固化而进行附加加工的加工系统。此种加工系统中,对适当位置进行加工成为技术性课题。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]美国专利申请公开第2017/014909号说明书
发明内容
依据第1态样,提供一种加工系统,其具备:支持装置,其可支持加工对象物;加工装置,其对上述加工对象物上的被加工区域照射能量束,且进行加工;位置变更装置,其变更上述支持装置与上述能量束的照射区域的相对位置关系;以及控制装置,其基于利用上述加工装置,对上述支持装置及上述加工对象物中的至少一者进行加工而形成的基准的位置信息,来控制上述位置变更装置。
依据第2态样,提供一种加工系统,其具备:支持装置,其可支持加工对象物:加工装置,其对上述加工对象物上的被加工区域照射能量束,且对上述能量束所照射的区域供给材料而进行附加加工:以及位置变更装置,其变更上述支持装置与来自上述加工装置的上述能量束的照射区域的位置关系;并且对作为上述支持装置中的一部分的第1区域以及作为上述加工对象物的一部分的第2区域中的至少一者进行附加加工而形成基准造形物,使用与上述基准造形物有关的信息来控制上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者。
依据第3态样,提供一种加工方法,其从加工装置照射能量束而对加工对象物进行附加加工者,其包括:由支持装置来支持上述加工对象物;对作为上述支持装置中的一部分的第1区域以及作为上述加工对象物的一部分的第2区域中的至少一者进行附加加工而形成基准造形物;对上述基准造形物进行测量;以及基于上述所测量的与上述基准造形物有关的信息,来变更上述支持装置与来自上述加工装置的上述能量束的照射区域的位置关系。
依据第4态样,提供一种加工系统,其具备:支持装置,其可支持加工对象物;加工装置,其对上述加工对象物上的被加工区域照射能量束,且对上述能量束所照射的区域供给材料而进行附加加工;位置变更装置,其变更上述支持装置与来自上述加工装置的上述能量束的照射区域的位置关系;以及接收装置,其接收如下控制信号:以对作为上述支持装置中的一部分的第1区域以及作为上述加工对象物的一部分的第2区域中的至少一者进行附加加工而形成基准造形物的方式,控制上述支持装置、上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者,且使用与上述基准造形物有关的信息来控制上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者。
依据第5态样,提供一种计算机程序,其使控制具备以下装置的造形系统的计算机所执行者:支持装置,其可支持加工对象物;加工装置,其对上述加工对象物上的被加工区域照射能量束,且对上述能量束所照射的区域供给材料而进行附加加工;以及位置变更装置,其变更上述支持装置与来自上述加工装置的上述能量束的照射区域的位置关系;并且使上述计算机执行以下处理:对作为上述支持装置中的一部分的第1区域以及作为上述加工对象物的一部分的第2区域中的至少一者进行附加加工而形成基准造形物的处理、以及使用与上述基准造形物有关的信息来控制上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者的处理。
依据第6态样,提供一种记录媒体,其记录有由上述第4态样所提供的计算机程序。
依据第7态样,提供一种控制装置,其控制具备以下装置的造形系统者:支持装置,其可支持加工对象物;加工装置,其对上述加工对象物上的被加工区域照射能量束,且对上述能量束所照射的区域供给材料而进行附加加工;以及位置变更装置,其变更上述支持装置与来自上述加工装置的上述能量束的照射区域的位置关系;并且进行以下处理:对作为上述支持装置中的一部分的第1区域以及作为上述加工对象物的一部分的第2区域中的至少一者进行附加加工而形成基准造形物的处理;以及使用与上述基准造形物有关的信息来控制上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者的处理。
本发明的作用及其他优点可由以下所说明的用于实施的形态而明确。
附图说明
图1是表示本实施形态的造形系统的构造的剖面图。
图2是分别表示平台13的上表面131及平台13的侧面的顶视图及侧视图。
图3(a)至图3(c)是分别表示于工件上的某区域中照射光且供给造形材料的情形时的状态的剖面图。
图4(a)至图4(c)是分别表示形成三维构造物的过程的剖面图。
图5是表示对准动作中的初始设定动作的流程的流程图。
图6是表示对准动作中的头移动动作的流程的流程图。
图7是表示平台坐标系中的测试标记的位置与造形开始位置的关系、以及头坐标系中的造形头的位置与造形开始位置的关系的俯视图。
图8是表示第1变形例的头移动动作中的一部分流程的流程图。
图9是表示第1变形例的头移动动作中的另一部分流程的流程图。
图10是表示第1变形例的头移动动作中的另一部分流程的流程图。
图11是表示第1变形例中所使用的测试标记的一例的俯视图。
图12是表示平台坐标系中的测试标记的位置与造形开始位置的关系、以及头坐标系中的造形头的位置与造形开始位置的关系的俯视图。
图13(a)是表示于工件未热膨胀的情形时形成于工件上的造形物的俯视图,图13(b)是表示于工件热膨胀的情形时形成于工件上的造形物的俯视图。
图14是表示第3变形例的造形系统的构造的剖面图。
图15是表示第4变形例的造形系统的构造的剖面图。
具体实施方式
以下,参照图式,对加工系统、加工方法、计算机程序、记录媒体及控制装置的实施形态进行说明。以下,使用可通过利用激光增厚熔接法(LMD:Laser Metal Deposition),进行使用造形材料M的附加加工而形成造形物的造形系统1,来对加工系统、加工方法、计算机程序、记录媒体及控制装置的实施形态进行说明。此外,激光增厚熔接法(LMD)亦可称为:直接金属沉积、直接能量沉积、激光披覆、激光近净成形、直接光制造、激光固结、形状沉积制造、送丝激光沉积、通气线、激光粉末熔合、激光金属成形、选择性激光粉末重熔、激光直接浇铸、激光粉末沉积、激光积层制造、激光快速成形。
又,以下说明中,使用由相互正交的X轴、Y轴及Z轴所定义的XYZ正交坐标系,对构成造形系统1的各种构成要素的位置关系进行说明。此外,以下说明中,为了便于说明,X轴方向及Y轴方向分别设为水平方向(即,水平面内的既定方向),Z轴方向设为铅直方向(即,与水平面正交的方向,实质上为上下方向或者重力方向)。又,将围绕X轴、Y轴及Z轴的旋转方向(换言之,倾斜方向)分别称为θX方向、θY方向及θZ方向。此处,亦可将Z轴方向设为重力方向。又,亦可将XY平面设为水平方向。
(1)造形系统1的整体构造
首先,参照图1,对本实施形态的造形系统1的整体构造进行说明。图1是表示本实施形态的造形系统1的构造的一例的剖面图。
造形系统1可形成三维构造物(即,于三维方向的任一方向上均具有大小的三维的物体,立体物,换言之,于X、Y及Z方向上具有大小的物体)ST。造形系统1可于成为用以形成三维构造物ST的基础(即,母材)的工件W上形成三维构造物ST。造形系统1可通过对工件W进行附加加工而形成三维构造物ST。于工件W为后述平台13的情形时,造形系统1可于平台13上形成三维构造物ST。于工件W为由平台13所保持的现有构造物的情形时,造形系统1可于现有构造物上形成三维构造物ST。于此情形时,造形系统1亦可形成与现有构造物一体化的三维构造物ST。形成与现有构造物一体化的三维构造物ST的动作系与对现有构造物附加新的构造物的动作等效。或者,造形系统1亦可形成可与现有构造物分离的三维构造物ST。此外,图1示出工件W为由平台13所保持的现有构造物的例。又,以下,亦使用工件W为由平台13所保持的现有构造物的例来进行说明。
如上所述,造形系统1可利用激光增厚熔接法来形成造形物。即,造形系统1亦可称为使用积层造形技术来形成物体的3D(three dimensional,三维)列印机。此外,积层造形技术亦称为快速原型设计(Rapid Prototyping)、快速制造(Rapid Manufacturing)、或者积层制造(Additive Manufacturing)。
造形系统1将造形材料M以光EL进行加工而形成造形物。此种光EL例如可使用红外光、可见光及紫外光中的至少一者,但亦可使用其他种类的光。光EL为激光光。进而,造形材料M可通过既定强度以上的光EL的照射而熔融的材料。此种造形材料M例如可使用金属性的材料及树脂性的材料中的至少一者。但,造形材料M亦可使用与金属性的材料及树脂性的材料不同的其他材料。造形材料M为粉状或粒状的材料。即,造形材料M为粉粒体。但,造形材料M亦可不为粉粒体,例如亦可使用线状的造形材料或气体状的造形材料。此外,造形系统1亦可将造形材料M以带电粒子束等能量束进行加工而形成造形物。
为了对造形材料M进行加工,造形装置4具备:造形头11、头驱动系统12、平台13、测量装置14、及控制装置15。此外,造形装置4亦可将造形头11、头驱动系统12、平台13、及测量装置14收纳于未图示的腔室内。此处,腔室内亦可利用氮或氩气等惰性气体来冲洗。进而,造形头11具备:照射系统111、及材料喷嘴(即,供给造形材料M的供给系统)112。
照射系统111是用以从射出部113中射出光EL的光学系统(例如聚光光学系统)。具体而言,照射系统111经由光纤等未图示的光传输构件而与发出光EL的未图示的光源光学性连接。照射系统111经由光传输构件而将从光源传播而来的光EL射出。照射系统111从照射系统111向下方(即,-Z侧)照射光EL。于照射系统111的下方配置有平台13。于在平台13上搭载有工件W的情形时,照射系统111可向工件W照射光EL。具体而言,照射系统111对作为光EL所照射(典型而言,聚光)的区域而设定于工件W上的既定形状的照射区域EA照射光EL。进而,照射系统111的状态可于控制装置15的控制下,于对照射区域EA照射光EL的状态、与对照射区域EA不照射光EL的状态之间切换。此外,从照射系统111中射出的光EL的方向并不限定于正下方(即,与Z轴一致的方向),例如,亦可为相对于Z轴而仅倾斜既定角度的方向。
材料喷嘴112具有供给造形材料M的供给出口(即,供给口)114。材料喷嘴112从供给出口114中供给(具体而言,喷射、喷出或射出)造形材料M。材料喷嘴112经由未图示的导管等粉体传输构件而与作为造形材料M的供给源的未图示的材料供给装置物理性连接。材料喷嘴112经由粉体传输构件而供给从材料供给装置中供给的造形材料M。此外,图1中,材料喷嘴112描绘为管状,但材料喷嘴112的形状并不限定于该形状。材料喷嘴112从材料喷嘴112向下方(即,-Z侧)供给造形材料M。于材料喷嘴112的下方配置有平台13。于在平台13上搭载有工件W的情形时,材料喷嘴112向工件W供给造形材料M。此外,从材料喷嘴112中供给的造形材料M的行进方向相对于Z轴而仅倾斜既定角度(一例为锐角)的方向,亦可为正下方(即,与Z轴一致的方向)。此外,亦可设置多个材料喷嘴112。
本实施形态中,材料喷嘴112为了向照射系统111照射光EL的照射区域EA供给造形材料M,而与照射系统111对准。即,为了使作为材料喷嘴112供给造形材料M的区域而设定于工件W上的供给区域MA与照射区域EA一致(或者,至少部分性地重复),材料喷嘴112与照射系统111对准。此外,亦可为了材料喷嘴112供给造形材料M,而与通过从照射系统111中射出的光EL而形成于工件W上的熔融池MP对准。又,亦可以材料喷嘴112供给造形材料M的供给区域MA、与熔融池MP的区域为部分性地重叠的方式而对准。
头驱动系统12使造形头11移动。头驱动系统12使造形头11沿着X轴、Y轴及Z轴中的每一者移动。除X轴、Y轴及Z轴中的每一者以外,头驱动系统12亦可使造形头11沿着θX方向、θY方向及θZ方向中的至少一者而移动。头驱动系统12例如包含马达等。若头驱动系统12使造形头11移动,则于工件W上,照射区域EA亦相对于工件W而移动。因此,头驱动系统12可通过使造形头11移动,而变更工件W与照射区域EA的位置关系(换言之,保持工件W的平台13与照射区域EA的位置关系)。又,头驱动系统12可通过使造形头11移动,而变更工件W与供给区域MA的位置关系(换言之,保持工件W的平台13与供给区域MA的位置关系)。
此外,头驱动系统12亦可使照射系统111与材料喷嘴112分别移动。具体而言,例如,头驱动系统12亦可调整射出部113的位置、射出部113的朝向、供给出口114的位置以及供给出口114的朝向中的至少一者。于此情形时,照射光学系统111照射光EL的照射区域EA、与材料喷嘴112供给造形材料M的供给区域MA可分别控制。
平台13可保持工件W。平台13可进而将所保持的工件W释放。上述照射系统111于平台13保持工件W的期间的至少一部分中照射光EL。进而,上述材料喷嘴112于平台13保持工件W的期间的至少一部分中供给造形材料M。此外,材料喷嘴112所供给的造形材料M的一部分存在从工件W的表面向工件W的外部(例如,向平台13的周围)散落或洒落的可能性。因此,造形系统1亦可于平台13的周围具备将散落或洒落的造形材料M回收的回收装置。
平台13为了保持工件W,而具备可与造形头11对向的上表面(图1所示的例中为+Z侧的面)131。上表面131如包含表示平台13的上表面131的俯视图以及表示平台13的侧面的侧视图的图2所示,包含保持区域132、及非保持区域133。保持区域132为上表面131的一部分。此外,保持区域132亦可为上表面131的全部。保持区域132为可保持工件W的区域(例如面)。此外,亦可将保持区域132称为保持面或者支持面。保持区域132为了保持工件W而设定于上表面131的区域。保持区域132亦可使用例如机械性夹盘、真空吸附夹盘、电磁吸附夹盘及静电吸附夹盘等中的至少一者,来保持工件W。保持区域132于俯视时为矩形的区域,但亦可为其他形状的区域。非保持区域133为上表面131的一部分。非保持区域133是未保持工件W的区域(例如,面)。非保持区域133是与保持区域132不同的区域。非保持区域133于俯视时为矩形框状的区域,但亦可为其他形状的区域。非保持区域133可位于与保持区域132相同的高度(即,沿着Z轴的位置),亦可配置于不同高度。
于非保持区域133中设定有多个标记区域134。图2所示的例中,于非保持区域133中设定有3个标记区域134(具体而言为标记区域134#1、标记区域134#2及标记区域134#3)。多个标记区域134设定于非保持区域133内的既定位置。多个标记区域134离散地分布于上表面131上。多个标记区域134均等地分布于上表面131上。多个标记区域134以包围保持区域132的方式而分布。多个标记区域134以保持区域132位于至少2个标记区域134之间的方式,分布于上表面131上。此外,保持区域132的至少一部分亦可位于由将至少3个标记区域134中的2个标记区域连结的线段的多个所包围的区域中。图2所示的例中,标记区域134#1较保持区域132而言配置于-Y侧且+X侧,标记区域134#2较保持区域132而言位于-X侧,且标记区域134#3较保持区域132而言配置于+Y侧且+X侧。但,多个标记区域134的分布形态并不限定于上述分布形态。
多个标记区域134中的至少一个亦可位于与保持区域133相同的平面上。即,多个标记区域134中的至少一者的高度亦可与非保持区域133的高度相同。又,多个标记区域134中的至少一个亦可位于与保持区域132相同的平面上。多个标记区域134中的至少一个亦可位于与非保持区域133不同的平面上。即,多个标记区域134中的至少一者的高度亦可与非保持区域133的高度不同。又,多个标记区域134中的至少一者的高度亦可与保持区域132的高度不同。多个标记区域134中的至少一者亦可位于与多个标记区域134中的至少另一者不同的平面上。即,多个标记区域134中的至少一者的高度亦可与多个标记区域134中的至少另一者的高度不同。图2所示的例中,示出标记区域134#1及134#2分别位于与非保持区域133相同的平面上,且标记区域134#3位于与标记区域134#1及134#2不同的平面上的例。换言之,图2所示的例中,示出标记区域134#1及134#2分别位于与保持区域132相同的平面上,且标记区域134#3位于与保持区域132不同的平面上的例。
多个标记区域134的每一个于用以进行工件W与造形头11的对准的对准动作中使用。此外,关于对准动作的详情,后文进行详细说明,但此处,对其概要进行简单说明。于进行对准动作的情形时,于多个标记区域134的每一个中配置标记构件FM。多个标记区域134的每一个保持标记构件FM。然后,造形系统1通过对标记构件FM进行附加加工,而将相当于三维物体的测试标记TM形成于标记构件FM上。然后,造形系统1使用测量装置14来测量所形成的测试标记TM的状态。然后,造形系统1使用测试标记TM的状态的测量结果,来进行工件W与造形头11的对准。
再次于图1中,测量装置14对测量对象物的状态进行测量。本实施形态中,测量对象物设为平台13上的物体。因此,测量对象物亦可包含工件W、标记构件FM、测试标记TM以及其他任意物体的至少一部分。测量装置14作为测量对象物的状态的一例,对平台13上的测量对象物的位置进行测量。例如,测量装置14亦可对平台13上的测量对象物(例如,测试标记TM)的绝对位置进行测量。例如,测量装置14亦可对平台13上的相对于测量对象物的一部分(例如工件W)而言的测量对象物的另一部分(例如测试标记TM)的相对位置进行测量。
为了对测量对象物的位置(尤其是测量对象物的表面的位置)进行测量,测量装置14亦可使用任意的测量方法,对测量对象物的形状及尺寸中的至少一者进行测量。作为测量方法的一例,可列举:图案投影法、光切断法、飞行时间法、迭纹形貌法(具体而言,光栅照射法或光栅投影法)、全像干涉法、自准直法、立体法、像散法、临界角法及刀缘法中的至少一种。若通过测量装置14的测量而明了平台13上的测量对象物的位置、形状及尺寸中的至少一者,则明了于平台13上测量对象物的各部分(例如,工件W及测试标记TM中的至少一者)位于何处。其结果为,可根据测量对象物的位置、形状及尺寸中的至少一者,来算出平台13上的测量对象物的位置。
控制装置15控制造形系统1的动作。控制装置15可包含例如CPU(CentralProcessing Unit,中央处理单元)及GPU(Graphics Processing Unit,图形处理单元)中的至少一者等运算装置、存储器等存储装置。控制装置15通过运算装置执行计算机程序,而作为控制造形系统1的动作的装置来发挥功能。该计算机程序用以使控制装置15(例如,运算装置)进行(即,执行)控制装置15所应进行之后述动作的计算机程序。即,该计算机程序为了使造形系统1进行后述动作而用以使控制装置15发挥功能的计算机程序。运算装置所执行的计算机程序可记录于控制装置15所具备的存储装置(即,记录媒体)中,亦可记录于控制装置15中所内藏或者可附属于控制装置15上的任意的存储媒体(例如,硬盘或半导体存储器)中。或者,运算装置亦可经由网路介面,从控制装置15的外部的装置中下载所应执行的计算机程序。此外,记录运算装置所执行的计算机程序的记录媒体亦可包含:CD-ROM(compact disk read only memory,只读光盘存储器)、CD-R(CD-recordable,可录式光盘)、CD-RW(CD-rewritable,可覆写光盘)或软性磁盘、MO(magneto optical,磁光)、DVD-ROM(digital versatile disc-read only memory,只读式数字多功能光盘)、DVD-RAM(digital versatile disc-random access memory,随机存取式数字多功能光盘)、DVD-R、DVD+R、DVD-RW(digital versatile disc-read/write,可读写数字多功能光盘)、DVD+RW、Blu-ray(蓝光,注册商标)等磁盘或磁带等磁性媒体、光盘、光磁盘、USB(universal serialbus,通用序列汇流排)存储器等半导体存储器、其他可存储程序的媒体。又,程序中,除存储于上述记录媒体中而分布者以外,亦包含通过网际网路等网路线路而通过下载来分布的形态者。进而,记录媒体中包含可记录程序的机器,例如上述程序安装为可以软件或固件等形态来执行的状态的通用或专用机器。进而又,程序中所包含的各处理或功能可利用可由计算机执行的程序软件来执行,亦可以既定的门阵列(FPGA(field programmable gatearray,现场可程序门阵列)、ASIC(application specific integrated circuit,确定应用集成电路))等硬件、或者程序软件与实现硬件的一部分要素的部分性硬件模块混合存在的形式来实现各部的处理。
尤其,本实施形态中,控制装置15对通过照射系统111的光EL的射出形态进行控制。射出形态包含例如光EL的强度及光EL的射出时刻中的至少一者。于光EL为脉冲光的情形时,射出形态包含例如脉冲光的发光时间的长度以及脉冲光的发光时间与消光时间的比(所谓工作比)中的至少一者。进而,控制装置15对通过头驱动系统12的造形头11的移动形态进行控制。移动形态包含例如移动量、移动速度、移动方向及移动时刻中的至少一者。进而,控制装置15对通过材料喷嘴112的造形材料M的供给形态进行控制。供给形态包含例如供给量(尤其是每单位时间的供给量)。
控制装置15亦可不配置于造形系统1的内部,例如亦可作为伺服器等而配置于造形系统1外。于此情形时,控制装置15与造形系统1亦可由有线、无线等通信线路或网路来连接。于使用有线来物理性连接的情形时,例如可为:IEEE(institute of electrical andelectronics engineers,美国电机电子工程师学会)1394、RS232x、RS422、RS-423、RS-485、USB等串列连接、并列连接,或者10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T等经由网路的电性连接。又,于使用无线来连接的情形时,亦可利用IEEE802.1x、OFDM(orthogonal frequencydivision multiplexing,正交分频多工)方式等无线LAN(local area network,区域网路)或Bluetooth(蓝牙,注册商标)等电波、红外线、光通信等。于此情形时,控制装置15与造形系统1亦可构成为可经由通信线路或网路来收发各种信息。又,控制装置15亦可经由上述通信线路或网路而对造形系统1发送指令或控制参数等信息。造形系统1亦可具备接收装置,其经由上述通信线路或网路来接收来自控制装置15的指令或控制参数等信息。
(2)造形系统1的动作
继而,对造形系统1的动作进行说明。本实施形态中,造形系统1如上所述进行用以形成三维构造物ST的造形动作。进而,造形系统1于进行造形动作之前,进行用以进行工件W与造形头11的对准的对准动作。因此,以下,对造形动作以及用以进行工件W与造形头11的对准的对准动作依序进行说明。
(2-1)造形动作
首先,对造形动作进行说明。如上所述,造形系统1利用激光增厚熔接法而形成三维构造物ST。因此,造形系统1亦可通过进行依据激光增厚熔接法的现有造形动作,而形成三维构造物ST。以下,对利用激光增厚熔接法的三维构造物ST的造形动作的一例进行简单说明。
造形系统1基于应形成的三维构造物ST的三维模型数据(例如,CAD(ComputerAided Design,计算机辅助设计)数据)等,于工件W上形成三维构造物ST。三维模型数据包含表示三维构造物ST的形状(尤其是三维形状)的数据。作为三维模型数据,可使用:利用设置于造形系统1内的测量装置14来测量的立体物的测量数据。三维模型数据亦可使用与造形系统1分开设置的三维形状测量机的测量数据。此种三维形状测量机的一例可列举:具有可相对于工件W而移动且可与工件W接触的探针的接触型的三维测定机及非接触型的三维测量机中的至少一者。非接触型的三维测量机的一例可列举:图案投影方式的三维测量机、光切断方式的三维测量机、飞行时间方式的三维测量机、迭纹形貌方式的三维测量机、全像干涉方式的三维测量机、CT(Computed Tomography,计算机断层摄影)方式的三维测量机、以及MRI(Magnetic Resonance Imaging,磁振造影)方式的三维测量机中的至少一者。三维模型数据亦可使用三维构造物ST的设计数据。
为形成三维构造物ST,造形系统1依序形成例如沿着Z轴方向而排列的多个层状的部分构造物(以下称为“构造层”)SL。例如,造形系统1逐层依序形成通过将三维构造物ST沿着Z轴方向环切而获得的多个构造层SL。其结果为,形成积层有多个构造层SL的积层构造体即三维构造物ST。以下,对通过逐层依序形成多个构造层SL而形成三维构造物ST的动作的流程进行说明。
首先,对形成各构造层SL的动作进行说明。造形系统1于控制装置15的控制下,于工件W的表面或者与形成完毕的构造层SL的表面相当的造形面MS上的所需区域中设定照射区域EA,从照射系统111对该照射区域EA照射光EL。此外,亦可将从照射系统111照射的光EL于造形面MS上所占的区域称为照射区域EA。本实施形态中,光EL的聚焦位置(即,聚光位置,换言之,于Z轴方向或光EL的行进方向上,光EL最会聚的位置)与造形面MS一致。此外,光EL的聚焦位置亦可设定于从造形面MS向Z轴方向偏移的位置。其结果为,如图3(a)所示,通过从照射系统111中射出的光EL而于造形面MS上的所需区域形成熔融池(即,通过光EL而熔融的液状的金属或者树脂等的池(pool))MP。进而,造形系统1于控制装置15的控制下,于造形面MS上的所需区域中设定供给区域MA,从材料喷嘴112对该供给区域MA供给造形材料M。此处,由于如上所述,照射区域EA与供给区域MA一致,故而供给区域MA设定于形成有熔融池MP的区域。因此,造形系统1如图3(b)所示,从材料喷嘴112中对熔融池MP供给造形材料M。其结果为,供给至熔融池MP中的造形材料M熔融。若随着造形头11的移动而不再对熔融池MP照射光EL,则于熔融池MP中熔融的造形材料M经冷却而固化(即,凝固)。其结果为,如图3(c)所示,固化的造形材料M堆积于造形面MS上。即,形成由固化的造形材料M的堆积物所形成的造形物。即,通过进行于造形面MS上附加造形材料M的堆积物的附加加工而形成造形物。
包含如上所述的通过光的照射EL的熔融池MP的形成、造形材料M向熔融池MP中的供给、所供给的造形材料M的熔融以及熔融的造形材料M的固化的一系列造形处理,一边相对于造形面MS而使造形头11沿着XY平面移动,一边反复进行。若造形头11相对于造形面MS而移动,则照射区域EA亦相对于造形面MS而相对地移动。因此,一系列造形处理一边使照射区域EA相对于造形面MS而沿着XY平面移动,一边反复进行。此时,光EL对设定于欲形成造形物的区域中的照射区域EA选择性地照射,另一方面,对设定于不欲形成造形物的区域中的照射区域EA选择性地不照射。此外,亦可称为于不欲形成造形物的区域中不设定照射区域EA。即,造形系统1一边于造形面MS上,使照射区域EA沿着既定的移动轨迹移动,一边在与欲形成造形物的区域的分布(即,构造层SL的图案)相应的时刻,将光EL照射至造形面MS上。其结果为,于造形面MS上,形成与由凝固的造形材料M所形成的造形物的聚集体相当的构造层SL。此外,上述说明中,使照射区域EA相对于造形面MS而移动,但亦可使造形面MS相对于照射区域EA而移动。
造形系统1于控制装置15的控制下,基于三维模型数据来反复进行用以形成此种构造层SL的动作。具体而言,首先,控制装置15将三维模型数据以积层间距进行切片处理而制成切片数据。此外,控制装置15亦可根据造形系统1的特性,对切片数据至少部分性地进行修正。造形系统1于控制装置15的控制下,基于与构造层SL#1对应的三维模型数据(即,与构造层SL#1对应的切片数据),而进行用以在与工件W的表面相当的造形面MS上形成第1层的构造层SL#1的动作。其结果为,于造形面MS上,如图4(a)所示形成构造层SL#1。然后,造形系统1将构造层SL#1的表面(即,上表面)设定为新的造形面MS后,于该新的造形面MS上形成第2层的构造层SL#2。为了形成构造层SL#2,控制装置15首先以造形头11沿着Z轴移动的方式来控制头驱动系统12。具体而言,控制装置15控制头驱动系统12,以照射区域EA及供给区域MA设定于构造层SL#1的表面(即,新的造形面MS)上的方式,使造形头11向+Z侧移动。藉此,光EL的聚焦位置与新的造形面MS一致。然后,造形系统1于控制装置15的控制下,以与形成构造层SL#1的动作同样的动作,基于与构造层SL#2对应的切片数据,而于构造层SL#1上形成构造层SL#2。其结果为,如图4(b)所示,形成构造层SL#2。以下,反复进行同样的动作,直至应形成于工件W上的构成三维构造物的所有构造层SL形成为止。其结果为,如图4(c)所示,由沿着Z轴(即,沿着从熔融池MP的底面朝向上表面的方向)而积层有多个构造层SL的积层构造物,来形成三维构造物ST。
此外,于形成至少一个构造层SL后且形成所有构造层SL之前的阶段,测量装置14亦可对包含形成完毕的构造层SL的构造物的形状(例如,其表面的形状)进行测量。于此情形时,控制装置15亦可基于测量装置14的测量结果,将其后继续进行的用于形成构造层SL的切片数据的至少一部分加以修正。
(2-2)对准动作
继而,对于对准动作进行说明。对准动作如上所述,用以进行工件W与造形头11的对准的动作。更具体而言,对准动作以可以相对较高的精度来形成所需的三维构造物ST(即,形成与三维模型数据所表示的理想性三维构造物ST之间的形状误差相对较小的三维构造物ST)的方式,用以进行工件W与造形头11的对准的动作。工件W与造形头11的对准亦可意指例如工件W与造形头11的相对位置关系的控制(换言之,调整或设定)。又,工件W与造形头11的对准亦可意指例如工件W与造形位置的相对位置关系的控制(换言之,调整或设定)。此外,工件W与造形头11的对准亦可意指例如工件W与熔融池的位置的相对位置关系的控制(换言之,调整或设定),亦可意指工件W与照射区域EA的相对位置关系的控制(换言之,调整或设定),亦可意指工件W与供给区域MA的相对位置关系的控制(换言之,调整或设定)。
本实施形态中,对准动作包含于头坐标系Ch上,使造形头11移动至造形开始位置Ch_start的头移动动作。头坐标系Ch表示造形头11的位置的三维坐标系。头坐标系Ch内的位置使用头坐标系Ch的沿着X轴的坐标Xh、头坐标系Ch的沿着Y轴的坐标Yh及头坐标系Ch的沿着Z轴的坐标Zh来确定。即,头坐标系Ch内的位置由称为(Xh、Yh、Zh)的坐标来确定。此种头坐标系Ch主要用于在头驱动系统12使造形头11移动时,通过控制头驱动系统12的控制装置15而确定(换言之,表示)造形头11的位置。
造形开始位置Ch_start可对应开始进行与工件W的表面相当的造形面MS上的造形(即,附加加工)的造形开始位置Cs_start,照射光EL的造形头11的位置。此外,以下说明中,将与工件W的表面相当的造形面MS称为“工件造形面MSW”,从而与相当于构造层SL的表面的造形面MS加以区别。即,造形开始位置Ch_start可于工件造形面MSW上的造形开始位置Cs_start上设定照射区域EA(换言之,形成熔融池MP或者进行附加加工)的造形头11的位置。此外,造形开始位置Ch_start亦可为可于工件造形面MSW上的造形开始位置Cs_start上设定供给区域MA的造形头11的位置。
造形开始位置Cs_start以保持工件W的平台23为基准的平台坐标系Cs中的位置。平台坐标系Cs以平台13为基准的三维坐标系。因此,平台坐标系Cs内的位置使用平台坐标系Cs的沿着X轴的坐标Xs、平台坐标系Cs的沿着Y轴的坐标Ys以及平台坐标系Cs的沿着Z轴的坐标Zs来确定。即,平台坐标系Cs内的位置由称为(Xs、Ys、Zs)的坐标来确定。平台坐标系Cs主要为于测量装置14对平台13上的测量对象物的特性进行测量时,利用测量装置14(进而,对测量装置14的测量结果进行处理的控制装置15),而用于确定(换言之,表示)平台13上的测量对象物的位置。
此处,对进行此种对准动作的技术性原因进行说明。首先,假定对某个工件W进行附加加工的场面。于此情形时,控制装置15可根据测量装置14的测量结果,来确定平台坐标系Cs内的工件W的位置。其结果为,控制装置15可于平台坐标系Cs内,确定工件造形面MSW上的造形开始位置Cs_start。另一方面,控制装置15存在无法基于造形开始位置Cs_start,来相对而言高精度地确定造形开始位置Ch_start的可能性。其原因在于,头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系未必一直处于理想关系。此外,此处所谓的理想关系例如亦可意指如下关系:将头坐标系Ch的原点与平台坐标系Cs的原点之间的位置关系完全不改变,头坐标系Ch的规模与平台坐标系Cs的规模一直相同,且头坐标系Ch的X轴、Y轴及Z轴分别与平台坐标系Cs的X轴、Y轴及Z轴一直平行。即,此处所谓的理想关系例如亦可意指如下关系:平台坐标系Cs不会相对于头坐标系Ch而相对地平行移动,平台坐标系Cs不会相对于头坐标系Ch而相对地放大或缩小,且平台坐标系Cs不会相对于头坐标系Ch而相对地旋转。若存在此种头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系一直处于理想关系的理想造形系统,则控制装置15基于头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的理想关系,而由造形开始位置Cs_start来相对高精度地确定造形开始位置Ch_start。然而,实际上,存在头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系变动的可能性。例如,于产生造形头11的安装误差、造形头11的安装位置的变动(例如,晃动等)以及造形头11的性能的劣化中的至少一者的情形时,存在头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系变动的可能性。尤其,于产生照射系统111的安装误差、照射系统111的安装位置的变动(例如,晃动等)、照射系统111的性能的劣化、材料喷嘴112的安装误差、材料喷嘴111的安装位置的变动(例如,晃动等)、材料喷嘴112的破损、以及材料喷嘴112的性能的劣化的中的至少一者的情形时,存在头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系变动的可能性。进而,例如,于产生平台13的安装误差、平台13的安装位置的变动(例如,晃动等)以及平台13的形状变化中的至少一者的情形时,存在头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系变动的可能性。进而,例如,于头驱动系统12重置的情形(即,再起动的情形)时,存在头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系变动的可能性。如此一来,于变动为头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系不为理想关系的情形时,与头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系处于理想关系的情形相比较,由位于头坐标系Ch上的某个位置的造形头11而来的光EL未必照射于平台坐标系Cs上的相同位置。因此,控制装置15即便于平台坐标系Cs内确定造形开始位置Cs_start,亦未必可基于该确定的造形开始位置Cs_start,而于该造形开始位置Cs_start上,相对高精度地确定作为可照射光EL的造形头11的位置的造形开始位置Ch_start。即,控制装置15即便于平台坐标系Cs内确定造形开始位置Cs_start,亦未必可于头坐标系Ch内,使造形头11适当移动至与该确定的造形开始位置Cs_start对应的造形开始位置Ch_start。具体而言,例如,控制装置15即便于平台坐标系Cs内确定造形开始位置Cs_start,亦存在如下可能性:于头坐标系Ch内,使造形头11移动至和与该确定的造形开始位置Cs_start对应的造形开始位置Ch_start不同的位置。其结果为,存在所形成的三维构造物ST的形状精度恶化的可能性。
因此,本实施形态中,造形系统1出于使造形头11适当移动至与造形开始位置Cs_start对应的造形开始位置Ch_start的目的,而于控制装置15的控制下进行对准动作。然后,造形系统1于造形头11位于造形开始位置Ch_start上后,开始进行对工件W的附加加工。因此,造形系统1于将用以进行对工件W的附加加工的造形动作开始之前,进行对准动作。
本实施形态中,对准动作除了上述头移动动作以外,亦进行与用以进行上述头移动动作的准备动作相当的初始设定动作。因此,以下,对初始设定动作及头移动动作依序进行说明。
(2-2-1)初始设定动作
首先,对于对准动作中的初始设定动作进行说明。初始设定动作包含将头坐标系Ch与平台坐标系Cs相对应(换言之,相关联)的动作。具体而言,初始设定动作包含将头坐标系Ch内的位置与平台坐标系Cs内的位置相对应的动作。作为一例,初始设定动作亦可包含将头坐标系Ch中的造形头11的位置、与通过该造形头11而形成于平台13上的造形物的平台坐标系Cs中的位置相对应的动作。
本实施形态中,将头坐标系Ch与平台坐标系Cs相对应的动作亦可包含算出转换矩阵T的动作,该转换矩阵T可将由(Xh、Yh、Zh)的坐标所确定的头坐标系Ch内的位置,转换为由(Xs、Ys、Zs)的坐标所确定的平台坐标系Cs内的位置,以及/或者可将平台坐标系Cs内的位置转换为头坐标系Ch内的位置。即,将头坐标系Ch与平台坐标系Cs相对应的动作亦可包含算出满足(Xh、Yh、Zh)=T×(Xs、Ys、Zs)以及(Xs、Ys、Zs)=T1×(Xh、Yh、Zh)的关系的转换矩阵T的动作。转换矩阵T包含与如下定标有关的矩阵,该矩阵将头坐标系Ch内的位置及平台坐标系Cs内的位置的任一者放大或缩小,而转换为头坐标系Ch内的位置及平台坐标系Cs内的位置中的任意另一者。但,转换矩阵T除了或代替包含与定标有关的矩阵,亦可包含与平行移动有关的矩阵,上述平行移动将头坐标系Ch内的位置以及平台坐标系Cs内的位置的任一者平行移动,而转换为头坐标系Ch内的位置以及平台坐标系Cs内的位置中的任意另一者。转换矩阵T除了或代替与定标有关的矩阵,亦可包含与旋转有关的矩阵,该矩阵将头坐标系Ch内的位置以及平台坐标系Cs内的位置中的任一者旋转,而转换为头坐标系Ch内的位置以及平台坐标系Cs内的位置的任意另一者。此外,转换矩阵T除了或代替包含与定标、平行移动及旋转中的至少一者有关的矩阵,亦可包含与正交度有关的矩阵。以下,参照图5,对算出转换矩阵T的动作进行说明。
如图5所示,首先,于平台13的多个标记区域134的每一个中,配置标记构件FM(步骤S111)。标记构件FM通过光EL的照射,至少一部分可熔融的构件。标记构件FM通过光EL的照射,可于至少一部分中形成熔融池MP的构件。标记构件FM可通过光EL的照射而于至少一部分中形成造形物的构件。标记构件FM为例如板状的构件,但亦可为其他任意形状的构件。又,标记构件FM的尺寸可与标记区域134的尺寸相同,亦可小,亦可大。此外,于初始设定动作进行的期间,可于平台13上配置工件W,亦可不配置。
然后,控制装置15将多个标记区域134中的一个标记区域134指定于指定标记区域134d,其配置有用以形成测试标记TM的标记构件FM(步骤S121)。此外,控制装置15可将多个标记区域134的所有标记区域134指定于指定标记区域134d中,亦可将多个标记区域134中的一部分标记区域134指定于指定标记区域134d中。然后,控制装置15于头坐标系Ch内,确定可对配置于指定标记区域134d中的标记构件FM进行附加加工的造形头11的位置Chfm(步骤S122)。具体而言,多个标记区域134设定于平台13的上表面131上的既定位置(即,已知的位置)。即,指定标记区域134d亦设定于平台13的上表面131上的既定位置(即,已知的位置)。因此,平台坐标系Cs内的指定标记区域134d的位置Csfm(例如,指定标记区域134d的中心、端或其他任意部分的位置Csfm)对于控制装置15而言已知的信息。另一方面,如上所述,造形系统1中由于头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系改变,故而控制装置1不容易基于指定标记区域134d的位置Csfm,来相对高精度地确定可对配置于指定标记区域134d中的标记构件FM进行附加加工的造形头11的位置Chfm。然而,初始设定动作中,造形系统1只要可于标记构件FM的某处(例如,标记构件FM的上表面的任意位置)形成测试标记TM,则足够。换言之,造形系统1亦可并非相对高精度地控制标记构件FM中的测试标记TM的形成位置。因此,控制装置15通过假定头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系处于理想关系,可基于指定标记区域134d的位置Csfm,来确定(此处,实质上为推定)可对配置于指定标记区域134d中的标记构件FM进行附加加工的造形头11的位置Chfm。
然而,于头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系不为理想关系(尤其相对而言与理想关系大为不同)的情形时,存在造形系统1无法于标记构件FM上形成测试标记TM的可能性。即,造形系统1存在导致于远离标记构件FM的位置上形成测试标记TM的可能性。因此,即便于头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系偏离理想关系的情形(尤其是偏离至实际的造形系统1中可产生的程度的情形,以下相同)时,标记区域134的尺寸(尤其是沿着XY平面的尺寸)亦可设定为大至如下程度的尺寸,即,位于位置Chfm上的造形头11可于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上形成测试标记TM的程度。同样,即便于头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系偏离理想关系的情形时,标记构件FM的尺寸(尤其是沿着XY平面的尺寸)亦可设定为大至如下程度的尺寸,即,位于位置Chfm上的造形头11可于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM形成测试标记TM的程度。
此外,于指定标记区域134d的位置Csfm为已知信息的情形时,可对配置于指定标记区域134d中的标记构件FM进行附加加工的造形头11的位置Chfm亦可成为已知信息。因此,控制装置15亦可存储与标记区域134的位置Csfm以及与该标记区域134的位置Csfm对应的造形头11的位置Chfm有关的信息。于此情形时,控制装置15亦可代替于确定步骤S122中确定造形头11的位置Chfm,而根据所存储的信息来确定造形头11的位置Chfm。
然后,控制装置15以使造形头11移动至步骤S122中所确定的位置Chfm的方式来控制头驱动系统12(步骤S123)。然后,当造形头11到达位置Chfm后,造形系统1于控制装置15的控制下,于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上形成测试标记TM(步骤S124)。造形系统1系使用与用以形成上述造形物、上述构造层SL及上述三维构造物ST中的至少一者的方法同样的方法(例如,图3(a)至图4(c)所示的方法),来形成测试标记TM。即,测试标记TM可为与上述造形物同样的构造物,亦可为与上述造形物的聚集体同样的构造物,亦可为与上述构造层SL同样的构造物,亦可为与积层有多个构造层SL的上述三维构造物ST同样的构造物。但,当于后述步骤S131至步骤S132中确定测试标记TM的位置时,为了可根据测量装置14的测量结果所表示的测量对象物来唯一地确定测试标记TM,亦可为具有特定的形状及尺寸中的至少一者的标记。
然后,控制装置15系对于在设定于平台13上的多个标记区域ME中分别配置的多个标记构件FM的全部,判定是否形成测试标记TM(步骤S125)。步骤S125的判定的结果为,于对所有标记构件FM均判定为未形成测试标记TM的情形时(步骤S125:No),控制装置15反复进行步骤S121以后的处理。即,控制装置15将多个标记区域134中的尚未指定于指定标记区域134d中的一个标记区域134指定于新的指定标记区域134d中(步骤S121)。然后,控制装置15系以新指定的指定标记区域134d为对象,进行用以形成测试标记TM的处理(步骤S122至步骤S124)。
另一方面,步骤S125的判定的结果为,于对所有标记构件FM均判定为形成有测试标记TM的情形时(步骤S125:是(Yes)),测量装置14对平台13上的物体(具体而言,包含测试标记TM的测量对象物)的状态进行测量(步骤S131)。测量装置14的测量结果(即,与包含测试标记TM的测量对象物的状态有关的信息)输出至控制装置15。此外,代替对所有标记构件FM均判定为形成有测试标记TM的情形,于对多个标记构件FM中的一部分标记构件FM判定为形成有测试标记TM的情形时,亦可移行至下一步骤(步骤S131)。
然后,控制装置15系基于测量装置14的测量结果,而于平台坐标系Cs内确定所形成的测试标记TM的位置Cstm(步骤S132)。具体而言,由于在控制装置15的控制下形成测试标记TM,故而测试标记TM的位置、形状及尺寸中的至少一者对控制装置15而言为已知信息。因此,控制装置15可基于与测量装置14所测量的测量对象物的状态(尤其是位置、形状及尺寸中的至少一者)有关的信息,由测量对象物来确定测试标记TM。例如,控制装置15可使用图案匹配法等,由测量对象物来确定测试标记TM。然后,控制装置15系于平台坐标系Cs内,确定所确定的测试标记TM的位置Cstm。
然后,控制装置15基于由步骤S132所确定的测试标记TM的位置Cstm以及形成该测试标记TM时的造形头11的位置Chfm(即,由步骤S122所确定的造形头11的位置Chfm),来算出表示头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系的转换矩阵T(步骤S141)。具体而言,由于形成有多个测试标记TM,故而于步骤S132中,确定多个位置Cstm。同样,于步骤S122中,亦确定多个位置Chfm。多个位置Cstm中的第1测试标记TM的位置Cstm1=(Xstm1、Ystm1、Zstm1)与多个位置Chfm中形成第1测试标记TM时的造形头11的位置Chfm1=(Xhfm1、Yhfm1、Zhfm1)对应。即,(Xhfm1、Yhfm1、Zhfm1)=T×(Xstm1、Ystm1、Zstm1)的关系成立。同样,多个位置Cstm中的第2测试标记TM的位置Cstm2=(Xstm2、Ystm2、Zstm2)与多个位置Chfm中形成第2测试标记TM时的造形头11的位置Chfm2=(Xhfm2、Yhfm2、Zhfm2)对应。即,(Xhfm2、Yhfm2、Zhfm2)=T×(Xstm2、Ystm2、Zstm2)的关系成立。同样,多个位置Cstm中的第3测试标记TM的位置Cstm3=(Xstm3、Ystm3、Zstm3)与多个位置Chfm中形成第3测试标记TM时的造形头11的位置Chfm3=(Xhfm3、Yhfm3、Zhfm3)对应。即,(Xhfm3、Yhfm3、Zhfm3)=T×(Xstm3、Ystm3、Zstm3)的关系成立。因此,控制装置15可通过解出如上所述于多个位置Cstm与多个位置Chfm之间成立的联立方程序,来算出转换矩阵T。
由于头坐标系Ch及平台坐标系Cs分别为三维坐标系,故而为了算出转换矩阵T,造形系统1亦可形成至少3个测试标记TM。即,于平台13上,亦可设定至少3个标记区域134。于此情形时,至少3个标记区域134亦可包含沿着平台坐标系Cs的X轴的位置不同的2个标记区域134。即,造形系统1亦可形成沿着平台坐标系Cs的X轴的位置不同的至少2个测试标记TM。至少3个标记区域134亦可包含沿着Y轴的位置不同的2个标记区域134。即,造形系统1亦可形成沿着平台坐标系Cs的Y轴的位置不同的至少2个测试标记TM。至少3个标记区域134亦可包含沿着Z轴的位置不同的2个标记区域134。即,造形系统1亦可形成沿着平台坐标系Cs的Z轴的位置不同的至少2个测试标记TM。上述图2所示的例中,于平台13上设定3个标记区域134#1至134#3。进而,图2所示的例中,于平台13上设定沿着X轴的位置不同的2个标记区域134#1及134#2(或者2个标记区域134#2及134#3),设定沿着Y轴的位置不同的3个标记区域134#1至134#3,且设定沿着Z轴的位置不同的2个标记区域134#1及134#3(或者2个标记区域134#2及134#3)。
若算出转换矩阵T,则控制装置15可将头坐标系Ch内的位置(Xh、Yh、Zh)转换为与该位置(Xh、Yh、Zh)对应的平台坐标系Cs内的位置(Xs、Ys、Zs)。同样,控制装置15可将平台坐标系Cs内的位置(Xs、Ys、Zs)转换为与该位置(Xs、Ys、Zs)对应的头坐标系Ch内的位置(Xh、Yh、Zh)。进而,转换矩阵T系基于通过造形系统1对平台13实际进行附加加工而形成的测试标记TM来算出。即,转换矩阵T系基于头坐标系Ch中的造形头11的实际的位置Chfm、及平台坐标系Cs中的测试标记TM的实际的位置Cstm而算出。因此,转换矩阵T中,反映出头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的实际关系。即,即便是头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的实际关系与理想关系不同的情形,转换矩阵T中亦反映出头坐标系Ch中的造形头11的位置与平台坐标系Cs中的平台13上的物体的位置之间的实际关系。因此,控制装置15可使用转换矩阵T,来相对高精度地进行头坐标系Ch内的位置与平台坐标系Cs内的位置的相互转换。
算出转换矩阵T后(或者,对测试标记TM的状态进行测量后),从标记区域134中去除标记构件FM(步骤S151)。即,标记构件FM相当于可于每次进行初始设定动作时交换的构件。此外,标记构件FM亦可位于标记区域134中,直至进行下一初始设定动作为止。又,可于多次的初始设定动作中使用相同的标记构件FM。
控制装置15于所需的时刻进行此种初始设定动作。例如,控制装置15亦可于造形系统1每次开始工作(例如,造形系统1的电源进入)时,进行初始设定动作。例如,控制装置15亦可于每次于平台13上配置工件W时,进行初始设定动作。例如,控制装置15亦可于平台13上配置工件W之前或者配置之后,进行初始设定动作。例如,控制装置15亦可于对一个或者多个工件W的附加加工每次完毕时,进行初始设定动作。例如,控制装置15亦可于造形系统1工作后每次经过一定时间时,进行初始设定动作。例如,控制装置15亦可于每次由造形系统1的操作员输入进行初始设定动作的主旨的指示时,进行初始设定动作。
(2-2-2)头移动动作
继而,对于对准动作中的头移动动作进行说明。如上所述,头移动动作使造形头11移动至造形开始位置Ch_start的动作。以下,参照图6,对头移动动作进行说明。
如图6所示,首先,应进行附加加工的工件W配置于平台13上(步骤S211)。平台13经由保持区域132而保持工件W。
然后,控制装置15将多个标记区域134中的一个标记区域134,指定于用以形成测试标记TM的标记构件FM所应配置的指定标记区域134d中(步骤S221)。此外,控制装置15可将多个标记区域134的所有标记区域134指定于指定标记区域134d中,亦可将多个标记区域134中的一部分标记区域134指定于指定标记区域134d中。然后,于指定标记区域134d中配置标记构件FM。
然后,控制装置15于头坐标系Ch内,确定可对配置于指定标记区域134d中的标记构件FM进行附加加工的造形头11的位置Chfm(步骤S222)。具体而言,控制装置15于头移动动作中,亦使用为了确定造形头11的位置Chfm而于上述初始设定动作中使用的方法,来确定造形头11的位置Chfm。即,控制装置15系通过假定头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系处于理想关系,而基于指定标记区域134d的位置Csfm,来确定(此处,实质上为推定)可对配置于指定标记区域134d中的标记构件FM进行附加加工的造形头11的位置Chfm。但,控制装置15亦可通过使用由初始设定动作所算出的转换矩阵T,将作为已知信息的指定标记区域134d的位置Csfm进行转换,来确定可对配置于指定标记区域134d中的标记构件FM进行附加加工的造形头11的位置Chfm。
然后,控制装置15以使造形头11移动至步骤S222中所确定的位置Chfm的方式,来控制头驱动系统12(步骤S223)。然后,于造形头11到达位置Chfm后,造形系统1于控制装置15的控制下,于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上形成测试标记TM(步骤S224)。头移动动作中形成的测试标记TM可与上述初始设定动作中所形成的测试标记TM相同,亦可不同。
然后,测量装置14对平台13上的物体(具体而言,包含测试标记TM及工件W的测量对象物)的状态进行测量(步骤S231)。测量装置14的测量结果(即,与包含测试标记TM及工件W的测量对象物的状态有关的信息)输出至控制装置15。
然后,控制装置15基于测量装置14的测量结果,而于平台坐标系Cs内确定所形成的测试标记TM的位置Cstm(步骤S232)。具体而言,控制装置15使用为了确定测试标记TM的位置Cstm而于上述初始设定动作中使用的方法,来确定测试标记TM的位置Cstm。
进而,控制装置15基于测量装置14的测量结果,而平台坐标系Cs内,确定工件造形面MSW中应开始造形的造形开始位置Cs_start(步骤S232)。具体而言,控制装置15可根据测量装置14的测量结果,来确定平台坐标系Cs内的工件W的位置。进而,控制装置15可基于应形成的三维构造物ST的三维模型数据,来确定于工件W上如何形成三维构造物ST。若确定于工件W上如何形成三维构造物ST,则可确定为了形成三维构造物ST而应首先形成造形物的位置(例如,为了形成第1层的构造层SL#1而应首先形成造形物的位置)。为了形成三维构造物ST而应首先形成造形物的位置相当于造形开始位置Cs_start。
然后,控制装置15基于步骤S232中所确定的测试标记TM的位置Cstm、形成该测试标记TM时的造形头11的位置Chfm(即,步骤S222中所确定的造形头11的位置Chfm)、以及步骤S232中所确定的造形开始位置Cs_start,使造形头11移动至造形开始位置Ch_start(步骤S241)。以下,参照图7,对基于测试标记TM的位置Cstm、造形头11的位置Chfm、以及造形开始位置Cs_start而使造形头11移动至造形开始位置Ch_start的动作,进而进行详细说明。
图7的上部表示平台坐标系Cs中的测试标记TM的位置Cstm=(Xstm、Ystm、Zstm)与造形开始位置Cs_start=(Xs_start、Ys_start、Zs_start)的关系的俯视图。另一方面,图7的下部表示头坐标系Ch中的造形头11的位置Chfm=(Xhfm、Yhfm、Zhfm)与造形开始位置Ch_start=(Xh_start、Yh_start、Zh_start)的关系的俯视图。
如图7所示,利用由位于头坐标系Ch内的位置Chfm上的造形头11而来的光EL,于平台坐标系Cs内的位置Cstm上形成有测试标记TM。因此,由位于头坐标系Ch内的位置Chfm上的造形头11而来的光EL的照射区域EA系设定于平台坐标系Cs内的位置Cstm。于此情形时,若于平台坐标系Cs内,以照射区域EA从位置Cstm移动至造形开始位置Cs_start的方式,造形头11于头坐标系Ch内移动,则造形头11位于造形开始位置Cs_start。
具体而言,于平台坐标系Cs中,造形开始位置Cs_start从测试标记TM的位置Cstm起,沿着X轴而仅离开(Xs_start-Xstm)的距离。平台坐标系Cs中,造形开始位置Cs_start从测试标记TM的位置Cstm起,沿着Y轴而仅离开(Ys_start-Ystm)的距离。于平台坐标系Cs中,若以造形开始位置Cs_start从测试标记TM的位置Cstm起,沿着Z轴而仅离开(Zs_start-Zstm)的距离。因此,于平台坐标系Cs内,若以照射区域EA沿着X轴而移动(Xs_start-Xstm)的距离,沿着Y轴仅移动(Ys_start-Ystm)的距离,且沿着Z轴仅移动(Zs_start-Zstm)的距离的方式,于头坐标系Ch中位于位置Chfm上的造形头11移动,则造形头11位于造形开始位置Cs_start。
此处,于头坐标系Ch内,若造形头11沿着X轴仅移动(Xs_start-Xstm)的距离,沿着Y轴仅移动(Ys_start-Ystm)的距离,且沿着Z轴仅移动(Zs_start-Zstm)的距离,则存在如下可能性:于平台坐标系Cs内,照射区域EA从位置Cstm移动至造形开始位置Cs_start。然而,如上所述,头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系未必一直处于理想关系。因此,即便于头坐标系Ch内,造形头11沿着X轴仅移动(Xs_start-Xstm)的距离,亦未必于平台坐标系Cs内,照射区域EA沿着X轴仅移动(Xs_start-Xstm)的距离。同样,即便于头坐标系Ch内,造形头11沿着Y轴仅移动(Ys_start-Ystm)的距离,亦未必于平台坐标系Cs内,照射区域EA沿着Y轴仅移动(Ys_start-Ystm)的距离。同样,即便于头坐标系Ch内,造形头11沿着Z轴仅移动(Zs_start-Zstm)的距离,亦未必于平台坐标系Cs内,照射区域EA沿着Z轴仅移动(Zs_start-Zstm)的距离。因此,控制装置15使用转换矩阵T,将平台坐标系Cs中从测试标记TM的位置Cstm移动至造形开始位置Cs_start的照射区域EA的移动量及移动方向,转换为头坐标系Ch中的造形头11的移动量及移动方向。然后,控制装置15于头坐标系Ch中,使位于位置Chfm上的造形头11,向通过转换而获得的移动方向,仅移动通过转换而获得的移动量。其结果为,造形头11位于可将照射区域EA设定于造形开始位置Cs_start上的造形开始位置Ch_start上。
如此一来,本实施形态中,控制装置15可使造形头11适当移动至造形开始位置Ch_start。即,控制装置15可以移动后的造形头11的头坐标系Ch内的位置与造形开始位置Ch_start一致的方式(或者接近的方式),使造形头11移动。换言之,控制装置15可以由移动后的造形头11而来的光EL所照射的照射区域EA设定于造形开始位置Cs_start的方式,使造形头11移动。此外,控制装置15可以由来自移动后的造形头11的光EL所形成的熔融池MP设定于造形开始位置Cs_start上的方式,使造形头11移动,亦可以利用移动后的造形头11的供给位置MA设定于造形开始位置Cs_start的方式,使造形头11移动。
控制装置15于所需的时刻进行此种头移动动作。例如,控制装置15亦可于每次于平台13上配置工件W时,进行头移动动作。例如,控制装置15亦可于每次对一个或多个工件W的附加加工完毕时,进行头移动动作。例如,控制装置15亦可于每次造形系统1工作后经过一定时间后,进行头移动动作。例如,控制装置15亦可于每次由造形系统1的操作员输入进行头移动动作的主旨的指示时,进行头移动动作。例如,控制装置15亦可于每次进行初始设定动作时,进行头移动动作。即,控制装置15亦可以与进行初始设定动作的频率相同的频率,来进行头移动动作。例如,控制装置15亦可以较进行初始设定动作的频率更少的频率,来进行头移动动作。例如,控制装置15亦可以较进行初始设定动作的频率更多的频率,来进行头移动动作。
此外,控制装置15使用转换矩阵T,将平台坐标系Cs中的造形开始位置Cs_start转换为头坐标系Ch中的造形开始位置Ch_start,使造形头11移动至该通过转换而获得的造形开始位置Ch_start。尤其,于转换矩阵T包含上述与平行移动有关的矩阵、上述与定标有关的矩阵及上述与旋转有关的矩阵的全部的情形时,控制装置15亦可使用转换矩阵T来确定造形开始位置Ch_start,使造形头11移动至该所确定的造形开始位置Ch_start。于此该情形时,控制装置15亦可使造形头11相应地适当移动至造形开始位置Ch_start。
(3)变形例
继而,对造形系统1的变形例进行说明。
(3-1)第1变形例
首先,对第1变形例进行说明。第1变形例中,头移动动作的内容与上述头移动动作不同。具体而言,第1变形例中的头移动动作与上述头移动动作同样地,使造形头11移动至造形开始位置Ch_start的动作。但,第1变形例中的头移动动作与上述头移动动作的不同的处在于:形成多种的测试标记TM,且基于该多种测试标记TM中的任一者的位置Cstm,而使造形头11移动至造形开始位置Ch_start。以下,参照图8至图10,对第1变形例中的头移动动作进行说明。此外,对于与上述头移动动作相同的处理,标注相同的步骤编号,省略其详细说明。
如图8所示,首先,应进行附加加工的工件W配置于平台13上(步骤S211)。进而,控制装置15将多个标记区域134中的一个标记区域134,指定于用以形成测试标记TM的标记构件FM所应配置的指定标记区域134d中(步骤S221)。此外,控制装置15可将多个标记区域134的全部标记区域134指定于指定标记区域134d中,亦可将多个标记区域134中的一部分标记区域134指定于指定标记区域134d中。此时,于指定标记区域134d中配置标记构件FM。
如上所述,第1变形例中,于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上,形成多种测试标记TM。具体而言,形成在形成测试标记TM的期间中的造形头11的移动方向(尤其是沿着头坐标系Ch的XY平面的移动方向)不同的多个测试标记TM。例如形成:由向第1方向移动的造形头11所形成的测试标记TM、由向与第1方向不同(例如,与第1方向交叉或者与第1方向反向)的第2方向移动的造形头11所形成的测试标记TM。例如形成:由向第1方向移动的造形头11所形成的测试标记TM、由向第2方向移动的造形头11所形成的测试标记TM、以及由向与第1及第2方向不同(例如,与第1及第2方向中的至少一者交叉,或者与第1及第2方向中的至少一者反向)的第3方向移动的造形头11所形成的测试标记TM。例如形成:由向第1方向移动的造形头11所形成的测试标记TM、由向第2方向移动的造形头11所形成的测试标记TM、由向第3方向移动的造形头11所形成的测试标记TM、以及由向与第1至第3方向不同(例如,与第1至第3方向中的至少一者交叉,或者与第1至第3方向中的至少一者反向)的第4方向移动的造形头11所形成的测试标记TM。
由向第1方向移动的造形头11所形成的测试标记TM成为沿着工件造形面MSW,且沿着第1方向(或者与头坐标系Ch中的第1方向对应的平台坐标系Cs中的第5方向)而延伸的线状测试标记TM。由向第2方向移动的造形头11所形成的测试标记TM成为沿着工件造形面MSW,且沿着第2方向(或者与头坐标系Ch中的第2方向对应的平台坐标系Cs中的第6方向)而延伸的线状测试标记TM。由向第3方向移动的造形头11所形成的测试标记TM成为沿着工件造形面MSW,且沿着第3方向(或者与头坐标系Ch中的第3方向对应的平台坐标系Cs中的第7方向)而延伸的线状测试标记TM。由向第4方向移动的造形头11所形成的测试标记TM成为沿着工件造形面MSW,且沿着第4方向(或者与头坐标系Ch中的第4方向对应的平台坐标系Cs中的第8方向)而延伸的线状测试标记TM。因此,第1变形例中,亦可称为形成沿着工件造形面MSW的延伸方向不同的多个测试标记TM。此外,多个测试标记TM的延伸方向亦可不沿着工件造形面MSW。
作为一例,图11示出形成测试标记TM(+X)、测试标记TM(-X)、测试标记TM(+Y)、及测试标记TM(-Y)的例。测试标记TM(+X)系由沿着头坐标系Ch的X轴且向头坐标系Ch的+X侧移动的造形头11所形成的测试标记TM。测试标记TM(-X)系由沿着头坐标系Ch的X轴且向头坐标系Ch的-X侧移动的造形头11所形成的测试标记TM。测试标记TM(+Y)系由沿着头坐标系Ch的Y轴且向头坐标系Ch的+Y侧移动的造形头11所形成的测试标记TM。测试标记TM(-Y)系由沿着头坐标系Ch的Y轴且向头坐标系Ch的-Y侧移动的造形头11所形成的测试标记TM。以下说明中,为了便于说明,对形成图11所示的4种测试标记TM(即,测试标记TM(+X)、测试标记TM(-X)、测试标记TM(+Y)及测试标记TM(-Y))的头移动动作进行说明。但,头移动动作中,亦可形成与图11所示的4种测试标记TM不同数量、不同形状及/或于不同方向上延伸的测试标记TM。
再次于图8中,将指定标记区域134d指定后,控制装置15于头坐标系Ch内,确定于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上开始形成测试标记TM(+X)时的造形头11的位置Chfm(+X)(步骤S3221)。此外,步骤S3221中的确定位置Chfm(+X)的方法可与上述图6的步骤S222中的确定位置Chfm的方法相同。即,控制装置15亦可通过假定头坐标系Ch与平台坐标系Cs之间的关系处于理想关系,而基于在指定标记区域134d内开始形成测试标记TM(+X)的位置Csfm(+X),来确定开始形成测试标记TM(+X)时的造形头11的位置Chfm(+X)。后述步骤S3222中的确定位置Chfm(-X)的方法、步骤S3223中的确定位置Chfm(+Y)的方法以及步骤S3224中的确定位置Chfm(-Y)的方法亦相同。
然后,控制装置15以使造形头11移动至步骤S3221中所确定的位置Chfm(+X)的方式来控制头驱动系统12(步骤S3231)。然后,于造形头11到达位置Chfm(+X)后,造形系统1于控制装置15的控制下,一边使造形头11沿着头坐标系Ch的X轴且向头坐标系Ch的+X侧移动,一边于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上形成测试标记TM(+X)(步骤S3241)。
进而,如图8所示,于用以形成测试标记TM(+X)的处理之前及之后,控制装置15于头坐标系Ch内,确定于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上开始形成测试标记TM(-X)时的造形头11的位置Chfm(X)(步骤S3222)。然后,控制装置15以使造形头11移动至步骤S3222中所确定的位置Chfm(-X)的方式,来控制头驱动系统12(步骤S3232)。然后,于造形头11到达位置Chfm(-X)后,造形系统1于控制装置15的控制下,一边使造形头11沿着头坐标系Ch的X轴且向头坐标系Ch的X侧移动,一边于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上形成测试标记TM(-X)(步骤S3242)。
进而,如图9所示,于用以形成测试标记TM(+X)及测试标记TM(-X)中的至少一者的处理之前及之后,控制装置15于头坐标系Ch内,确定于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上开始形成测试标记TM(+Y)时的造形头11的位置Chfm(+Y)(步骤S3223)。然后,控制装置15以使造形头11移动至步骤S3223中所确定的位置Chfm(+Y)的方式,来控制头驱动系统12(步骤S3233)。然后,于造形头11到达位置Chfm(+Y)后,造形系统1于控制装置15的控制下,一边使造形头11沿着头坐标系Ch的Y轴且向头坐标系Ch的+Y侧移动,一边于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上形成测试标记TM(+Y)(步骤S3243)。
进而,如图9所示,于用以形成测试标记TM(+X)、测试标记TM(-X)及测试标记TM(+Y)中的至少一者的处理之前及之后,控制装置15于头坐标系Ch内,确定于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上开始形成测试标记TM(-Y)时的造形头11的位置Chfm(-Y)(步骤S3224)。然后,控制装置15以使造形头11移动至步骤S3224中所确定的位置Chfm(-Y)的方式,控制头驱动系统12(步骤S3234)。然后,于造形头11到达位置Chfm(-Y)后,造形系统1于控制装置15的控制下,一边使造形头11沿着头坐标系Ch的Y轴且向头坐标系Ch的-Y侧移动,一边于配置于指定标记区域134d中的标记构件FM上形成测试标记TM(-Y)(步骤S3244)。
然后,如图10所示,测量装置14对平台13上的物体(具体而言,包含4种测试标记TM及工件W的测量对象物)的状态进行测量(步骤S331)。测量装置14的测量结果(即,与包含4种测试标记TM及工件W的测量对象物的状态有关的信息)输出至控制装置15。
然后,控制装置15基于测量装置14的测量结果,而于平台坐标系Cs内确定所形成的4种测试标记TM的位置Cstm(步骤S332)。尤其,控制装置15将各测试标记TM的端部(尤其是各测试标记TM中与最初形成的部分相当的端部)的位置确定为位置Cstm。此外,控制装置15亦可将各测试标记TM的重心位置或中心位置确定为位置Cstm。
具体而言,如图11所示,测试标记TM(+X)通过进行从测试标记TM(+X)的-X侧的端部向+X侧的端部附加造形物的附加加工而形成。因此,控制装置15将测试标记TM(+X)的-X侧的端部的位置确定为位置Cstm(+X)。同样,测试标记TM(-X)通过进行从测试标记TM(-X)的+X侧的端部向-X侧的端部附加造形物的附加加工而形成。因此,控制装置15将测试标记TM(-X)的+X侧的端部的位置确定为位置Cstm(-X)。同样,测试标记TM(+Y)通过进行从测试标记TM(+Y)的-Y侧的端部向+Y侧的端部附加造形物的附加加工而形成。因此,控制装置15将测试标记TM(+Y)的-Y侧的端部的位置确定为位置Cstm(+Y)。同样,测试标记TM(Y)通过进行从测试标记TM(Y)的+Y侧的端部向-Y侧的端部附加造形物的附加加工而形成。因此,控制装置15将测试标记TM(-Y)的+Y侧的端部的位置确定为位置Cstm(-Y)。
进而,控制装置15基于测量装置14的测量结果,而于平台坐标系Cs内确定工件造形面MSW上的应开始造形的造形开始位置Cs_start(步骤S332)。此外,步骤S332中的确定造形开始位置Cs_start的方法亦可与上述图6的步骤S232中的确定造形开始位置Cs_start的方法相同。
然后,控制装置15使造形头11移动至造形开始位置Ch_start(步骤S3411至步骤S3414)。第1变形例中尤其,控制装置15基于由如下造形头11,即,向与随着对工件W的附加加工的开始,造形头11移动开始移动时的造形头11的移动方向相同的方向移动的造形头11所形成的测试标记TM的位置Cstm,使造形头11移动至造形开始位置Ch_start。例如,于随着附加加工的开始,造形头11沿着X轴且向+X侧开始移动的情形时,控制装置15基于测试标记TM(+X)的位置Cstm(+X),使造形头11移动至造形开始位置Ch_start。例如,于随着附加加工的开始,造形头11沿着X轴且向-X侧开始移动的情形时,控制装置15基于测试标记TM(-X)的位置Cstm(-X),使造形头11移动至造形开始位置Ch_start。例如,于随着附加加工的开始,造形头11沿着X轴且向+Y侧开始移动的情形时,控制装置15基于测试标记TM(+Y)的位置Cstm(+Y),使造形头11移动至造形开始位置Ch_start。例如,于随着附加加工的开始,造形头11沿着X轴且向-Y侧开始移动的情形时,控制装置15基于测试标记TM(-Y)的位置Cstm(-Y),使造形头11移动至造形开始位置Ch_start。
如上所述,为了使造形头11移动,控制装置15首先判定随着附加加工的开始,造形头11向哪一方向开始移动(步骤S35)。控制装置15判定随着附加加工的开始,造形头11开始移动时的造形头11的移动方向为哪一方向(步骤S35)。控制装置15判定位于造形开始位置Ch_start的造形头11随着附加加工的开始,向哪一方向开始移动(步骤S35)。具体而言,控制装置15可根据测量装置14的测量结果,来确定平台坐标系Cs内的工件W的位置。进而,控制装置15可基于应形成的三维构造物ST的三维模型数据,来确定于工件W上如何形成三维构造物ST。若确认如工件W上如何形成三维构造物ST,则可确定用以形成三维构造物ST的造形头11的移动轨迹(例如,用以形成第1层的构造层SL#1的造形头11的移动轨迹)。若可确定造形头11的移动轨迹,则亦可确定对工件W开始进行附加加工时的造形头11的移动方向。
步骤S35中,于判定为造形头11沿着X轴且向+X侧开始移动的情形时,控制装置1基于步骤S332中所确定的测试标记TM(+X)的位置Cstm(+X)、形成该测试标记TM(+X)时的造形头11的位置Chfm(+X)(即,步骤S3221中所确定的造形头11的位置Chfm(+X))、以及步骤S332中所确定的造形开始位置Cs_start,使造形头11移动至造形开始位置Ch_start(步骤S3411)。此外,基于步骤S3411中的测试标记TM(+X)的位置Cstm(+X)、造形头11的位置Chfm(+X)、以及造形开始位置Cs_start而使造形头11移动至造形开始位置Ch_start的动作亦可与上述基于图6的步骤S241中的测试标记TM的位置Cstm、造形头11的位置Chfm、以及造形开始位置Cs_start而使造形头11移动至造形开始位置Ch_start的动作相同。因此,虽省略其详细说明,但以下对其概要进行简单说明。例如,如图12所示,控制装置15确定从测试标记TM(+X)的位置Cstm(+X)=(Xstm(+X)、Ystm(+X)、Zstm(+X))移动至造形开始位置Cs_start的照射区域EA的移动量以及移动方向。然后,控制装置15使用转换矩阵T,将平台坐标系Cs中所确定的照射区域EA的移动量以及移动方向转换为头坐标系Ch中的造形头11的移动量以及移动方向。然后,控制装置15于头坐标系Ch中,使位于位置Chfm(+X)的造形头11,向通过转换而获得的移动方向仅移动通过转换而获得的移动量。其结果为,造形头11位于造形开始位置Ch_start。
步骤S35中,于判定为造形头11沿着X轴且向-X侧开始移动的情形时,控制装置15基于步骤S332中所确定的测试标记TM(-X)的位置Cstm(-X)、形成该测试标记TM(-X)时的造形头11的位置Chfm(-X)(即,步骤S3222中所确定的造形头11的位置Chfm(-X))、以及步骤S332中所确定的造形开始位置Cs_start,而使造形头11移动至造形开始位置Ch_start(步骤S3412)。步骤S3412中的基于测试标记TM(-X)的位置Cstm(-X)、造形头11的位置Chfm(-X)、以及造形开始位置Cs_start而使造形头11移动至造形开始位置Ch_start的动作,亦可与上述图6的步骤S241中的基于测试标记TM的位置Cstm、造形头11的位置Chfm、以及造形开始位置Cs_start而使造形头11移动至造形开始位置Ch_start的动作相同。后述步骤S3413及步骤S3414中亦同样。
步骤S35中,于判定为造形头11沿着Y轴且向+Y侧开始移动的情形时,控制装置15基于步骤S332中所确定的测试标记TM(+Y)的位置Cstm(+Y)、形成该测试标记TM(+Y)时的造形头11的位置Chfm(+Y)(即,步骤S3223中所确定的造形头11的位置Chfm(+Y))、以及步骤S332中所确定的造形开始位置Cs_start,而使造形头11移动至造形开始位置Ch_start(步骤S3413)。
步骤S35中,于判定为造形头11沿着Y轴且向-Y侧开始移动的情形时,控制装置15基于步骤S332中所确定的测试标记TM(-Y)的位置Cstm(-Y)、形成该测试标记TM(-Y)时的造形头11的位置Chfm(-Y)(即,步骤S3224中所确定的造形头11的位置Chfm(-Y))、以及步骤S332中所确定的造形开始位置Cs_start,而使造形头11移动至造形开始位置Ch_start(步骤S3414)。
如此一来,于第1变形例中,亦如上所述,控制装置15可使造形头11适当移动至造形开始位置Ch_start。即,控制装置15可以移动后的造形头11的头坐标系Ch内的位置与造形开始位置Ch_start一致的方式(或者接近的方式),使造形头11移动。换言之,控制装置15可以由移动后的造形头11而来的光EL所照射的照射区域EA设定于造形开始位置Cs_start上的方式,使造形头11移动。
第1变形例中,进而,于由于造形头11的移动方向的差异而存在工件W上的造形物的形成位置改变的可能性的情形时,以可于工件W上的适当位置上形成造形物的方式,可使造形头11适当移动至造形开始位置Ch_start。具体而言,根据头驱动系统12的特性,存在头坐标系Ch中的造形头11的位置与由该造形头11所形成的造形物的平台坐标系Cs中的位置之间的相对位置关系随着造形头11的移动方向而变动的可能性。例如,存在如下可能性:于造形头11朝向第1方向的情形时的头坐标系Ch中的造形头11的位置与由该造形头11所形成的造形物的平台坐标系Cs中的位置之间的相对位置关系,成为和于造形头11朝向第2方向的情形时的头坐标系Ch中的造形头11的位置与由该造形头11所形成的造形物的平台坐标系Cs中的位置之间的相对位置关系不同者。于此情形时,存在如下可能性:从头坐标系Ch内的某个位置向第1方向开始移动的造形头11所形成的造形物的于平台坐标系Cs中的位置(尤其是与造形物中的造形开始部分相当的端部的于平台坐标系Cs中的位置),成为与从头坐标系Ch内的相同位置向第2方向开始移动的造形头11所形成的造形物的于平台坐标系Cs中的位置不一致。其结果为,存在作为造形物的聚集体的三维构造物ST的形状精度恶化的可能性。然而,第1变形例中,控制装置15基于由向不同的多个方向移动的造形头11所分别形成的多个测试标记TM的位置,使造形头11移动至造形开始位置Ch_start。因此,于头坐标系Ch中的造形头11的位置与由该造形头11所形成的造形物的于平台坐标系Cs中的位置之间的相对位置关系随着造形头11的移动方向而变动的情形时,造形头11亦可从平台坐标系Cs的造形开始位置Cs_start形成适当的造形物。因此,三维构造物ST的形状精度的恶化得到适当抑制。
此外,第1变形例中,亦可使用由如下造形头11所形成的测试标记TM的位置Cstm,上述造形头11向与随着对工件W的附加加工的开始,造形头11开始移动时的造形头11的移动方向不同的方向移动。例如,于随着附加加工的开始,造形头11相对于X轴及Y轴而沿着45度的方向且沿着+X侧及+Y侧开始移动的情形时,控制装置15基于测试标记TM(+X)的位置Cstm(+X)以及测试标记TM(+Y)的位置Cstm(+Y),使造形头11移动至造形开始位置Ch_start。于随着附加加工的开始,造形头11相对于X轴及Y轴而沿着45度的方向且向+X侧及+Y侧开始移动的情形时,亦可使用测试标记TM(+X)的位置Cstm(+X)以及测试标记TM(+Y)的位置Cstm(+Y)的平均值,于不为45度的情形时,亦可使用测试标记TM(+X)的位置Cstm(+X)以及测试标记TM(+Y)的位置Cstm(+Y)的加权平均。如此一来,亦可使用多个测试标记TM的位置Cstm的统计量。
此外,上述说明中,多种测试标记TM形成于配置于指定标记区域134d中的相同标记构件134上。然而,多种测试标记TM的一部分可形成于配置于第1指定标记区域134d-1中的第1标记构件FM-1上,且多种测试标记TM的其他一部分可形成于配置于与第1指定标记区域134d-1不同的第2指定标记区域134d-2中的第2标记构件FM-2上。
又,上述说明中,各测试标记TM(+X)、TM(-X)、TM(+Y)、TM(-Y)的形状为一直线状,但测试标记的形状亦可不为一直线状,例如亦可为曲线状或钩状。
(3-2)第2变形例
于进行造形动作的造形期间,对与工件W的表面(或者形成于工件W上的构造层SL的表面)相当的造形面MS照射光EL。因此,存在经由造形面CS(进而仅由构造层SL)而从光EL对工件W传递热的可能性。若热传递至工件W,则工件W存在热膨胀的可能性。另一方面,若造形动作结束,则光EL不再对造形面MS照射,因此不再从光EL对工件W传递热。因此,热膨胀的工件W存在收缩的可能性。
如此一来,若考虑到工件W存在热膨胀及收缩的可能性,则于工件W热膨胀的状态下形成于工件W上的造形物(或者构造层SL或三维构造物ST)存在随着工件W的收缩而收缩的可能性。其结果为,存在三维构造物ST的形状精度恶化的可能性。
因此,第2变形例中,造形系统1基于造形期间中的工件W的形状,来控制应通过附加加工而形成的造形物的尺寸。具体而言,测量装置14于造形动作开始之前,测量工件W的形状。其结果为,控制装置15可从测量装置14中取得与工件W的本来形状(即,设计上的形状)有关的第1形状信息。或者,控制装置1亦可通过取得工件W的设计数据,而取得与工件W的本来形状有关的第1形状信息。进而,测量装置14于造形期间中的所需时刻测量工件W的形状。其结果为,控制装置15可从测量装置14取得与工件W的现有形状有关的第2形状信息。然后,控制装置15基于所取得的第1及第2形状信息,来判定相对于工件W的本来形状,工件W的实际形状是否不同。其结果为,于判定为相对于工件W的本来形状,工件W的实际形状不同的情形时,推定为通过从光EL传递的热,而使工件W变形(典型而言,热膨胀)。
于工件W热膨胀的情形时,控制装置15基于相对于工件W的本来形状而言的工件W的实际形状的偏差量,一边控制形成于工件W上的造形物的尺寸,一边形成造形物。此处,由工件W的热膨胀所引起的相对于工件W的本来形状而言的工件W的实际形状的偏差包含与相对于工件W的本来形状,工件W的实际形状放大或缩小的定标有关的偏差。具体而言,例如,图13(a)是表示于工件W未热膨胀的情形时形成于工件W上的造形物的俯视图。另一方面,图13(b)是表示于工件W热膨胀的情形时形成于工件W上的造形物的俯视图。如图13(a)及图13(b)所示,相对于具有本来形状(即,未热膨胀)的工件W而言,热膨胀的工件W具有放大的形状。于此情形时,控制装置15于工件W热膨胀的情形时,与工件W未热膨胀的情形相比较,亦可一边以形成于工件W上的造形物的尺寸亦增大的方式来控制造形物的尺寸,一边形成造形物。例如,控制装置15亦可确定对工件W的本来形状与工件W的实际形状的关系加以规定的相关信息,且基于该相关信息来控制造形物的尺寸。作为此种相关信息的一例,可列举将以下坐标的关系加以规定的矩阵(例如,与定标有关的矩阵),即,将本来的工件W(例如,未热膨胀的工件W)的某个位置以平台坐标系Cs表示的坐标、与将实际的工件W(例如,热膨胀的工件W)的相同位置以平台坐标系Cs表示的坐标的关系。
控制装置15亦可以相对于工件W热膨胀的情形时的工件W的尺寸而言的造形物的尺寸的比率、与相对于工件W未热膨胀的情形时的工件W的尺寸而言的造形物的尺寸的比率的差分减小的方式,来控制造形物的尺寸。尤其,控制装置15亦可以相对于工件W热膨胀的情形时的工件W的尺寸而言的造形物的尺寸的比率、与相对于工件W未热膨胀的情形时的工件W的尺寸而言的造形物的尺寸的比率一致的方式,来控制造形物的尺寸。
依据此种第2变形例,即便于工件W热膨胀的状态下形成于工件W上的造形物(或者构造层SL或三维构造物ST)随着工件W的收缩而收缩,收缩的造形物的尺寸亦不会与最初形成于未热膨胀(因此,亦未收缩)的工件W上的造形物的尺寸(即,本来应形成的造形物的尺寸)大幅度偏差。视情况,收缩的造形物的尺寸可与最初形成于未热膨胀的工件W上的造形物的尺寸(即,本来应形成的造形物的尺寸)一致。因此,三维构造物ST的形状精度的恶化得到适当抑制。
此外,上述说明中,测量工件W的当前形状且取得与工件W的当前形状有关的第2形状信息的动作于进行造形动作的造形期间中进行。然而,测量工件W的当前形状且取得与工件W的当前形状有关的第2形状信息的动作亦可于造形动作开始的前进行。其原因在于,于造形动作未开始(即,光EL未照射至造形面MS上)的情形时,由于某些要因而存在工件W热膨胀的可能性。
上述说明中,对相对于工件W的本来形状而言的工件W的实际形状的偏差由于从光EL传递的热而产生的例进行说明。然而,相对于工件W的本来形状而言的工件W的实际形状的偏差存在由与从光EL传递的热不同的其他要因而产生的可能性。于该情形时,控制装置15亦可基于相对于工件W的本来形状而言的工件W的实际形状的偏差量,一边控制形成于工件W上的造形物的尺寸一边形成造形物。其结果为,三维构造物ST的形状精度的恶化得到抑制。
上述说明中,由工件W的热膨胀引起的相对于工件W的本来形状而言的工件W的实际形状的偏差包含与定标有关的偏差,该定标相对于工件W的本来形状而言,工件W的实际形状放大或缩小。然而,由工件W的热膨胀引起的相对于工件W的本来形状而言的工件W的实际形状的偏差与平行移动有关的偏差,该平行移动相对于本来的工件W而言,实际的工件W平行移动(例如,沿着XY平面而平行移动)。由工件W的热膨胀引起的相对于工件W的本来形状而言的工件W的实际形状的偏差亦可包含与旋转有关的偏差,该旋转相对于本来的工件W而言,实际的工件W旋转(例如,围绕Z轴而旋转)。于该情形时,控制装置15亦基于相对于工件W的本来形状而言的工件W的实际形状的偏差量,为了防止三维构造物ST的形状精度的恶化(例如,使于发生偏差的状况下形成的三维构造物ST的形状与在未发生偏差的状况下形成的三维构造物ST的形状的差分减小或者一致),而一边控制形成于工件W上的造形物的尺寸(或者形成位置等其他任意特性)一边形成造形物。
(3-3)第3变形例
继而,对第3变形例进行说明。第3变形例中,第3变形例中的造形系统1c的构造的一部分与上述造形系统1的构造不同。以下,参照图14,对第3变形例中的造形系统1c的构造进行说明。此外,对于与上述造形系统1的构造相同的构造,标注相同的参照符号,省略其详细说明。
如图14所示,造形系统1c与上述造形系统1的不同的处在于:代替造形头11而具备造形头11c。造形头11c与上述造形头11的不同的处在于:除了照射系统111及材料喷嘴112以外,更具备材料喷嘴112c。造形系统1c的其他构造亦可与造形系统1的其他构造相同。
材料喷嘴112c具有供给造形材料M的供给出口(即,供给口)114c。材料喷嘴112c从供给出口114c中供给(具体而言,喷射)造形材料M。材料喷嘴112c经由未图示的导管等粉体传输构件而与作为造形材料M的供给源的未图示的材料供给装置物理性连接。材料喷嘴112c经由粉体传输构件而供给由材料供给装置所供给的造形材料M。此外,图14中,材料喷嘴112c描绘为管状,但材料喷嘴112c的形状并不限定于该形状。
材料喷嘴112c从材料喷嘴112c向下方(即,-Z侧)供给造形材料M。于材料喷嘴112c的下方配置有平台13。于在平台13上搭载有工件W的情形时,材料喷嘴112c向工件W供给造形材料M。
材料喷嘴112c为了向照射系统111照射光EL的照射区域EA供给造形材料M,而与照射系统111对准。即,为了使作为材料喷嘴112c供给造形材料M的区域而设定于工件W上的供给区域MAc与照射区域EA一致(或者至少部分性地重复),材料喷嘴112c与照射系统111对准。即,作为材料喷嘴112c供给造形材料M的区域而设定于工件W上的供给区域MAc、与作为材料喷嘴112供给造形材料M的区域而设定于工件W上的供给区域MA一致(或者至少部分性地重复)。但,作为材料喷嘴112c供给造形材料M的区域而设定于工件W上的供给区域MAc亦可与作为材料喷嘴112供给造形材料M的区域而设定于工件W上的供给区域MA不重复。
第3变形例中尤其,从材料喷嘴112c中供给的造形材料M的行进方向与从材料喷嘴112中供给的造形材料M的行进方向不同。来自材料喷嘴112c中的造形材料M的供给方向与来自材料喷嘴112中的造形材料M的供给方向不同。即,第3变形例中,造形系统1c可对于工件W或者平台13的上表面131(尤其是标记区域134或者标记构件FM),从不同的多个方向来供给造形材料M。于此情形时,例如,造形系统1c亦可一边从材料喷嘴112中供给造形材料M,一边对标记构件FM进行附加加工,而于标记构件FM上形成第1测试标记TM,且一边从材料喷嘴112c中供给造形材料M,一边对标记构件FM进行附加加工,而于标记构件FM上形成与第1测试标记TM不同的第2测试标记TM。此外,从材料喷嘴112c中供给的造形材料M的行进方向相对于Z轴而仅倾斜既定角度(一例为锐角)的方向,但亦可为正下方(即,与Z轴一致的方向)。
此外,上述说明中,造形系统1c除了具备照射系统111及材料喷嘴112以外,还具备包括材料喷嘴112c的单一造形头11c。然而,造形系统1c亦可与具备照射系统111及材料喷嘴112的造形头11分开而另外具备包括材料喷嘴112c的造形头11c-1。于此情形时,头驱动系统12亦可与造形头11分开而另外使造形头11c-1移动。
(3-4)第4变形例
继而,对第4变形例进行说明。第4变形例中,第4变形例中的造形系统1d的构造的一部分与上述造形系统1的构造不同。以下,参照图15,对第4变形例中的造形系统1d的构造进行说明。此外,对于与上述造形系统1的构造相同的构造,标注相同的参照符号,省略其详细说明。
如图15所示,造形系统1d与上述造形系统1的不同的处在于:代替造形头11而具备造形头11d。造形头11d与上述造形头11的不同的处在于:除了具备照射系统111及材料喷嘴112以外,更具备照射系统111d。造形系统1d的其他构造亦可与造形系统1的其他构造相同。
照射系统111d用以从射出部113d中射出光EL的光学系统(例如,聚光光学系统)。具体而言,照射系统111d经由光纤等未图示的光传输构件而与发出光EL的未图示的光源进行光学性连接。照射系统111d经由光传输构件而将从光源传播而来的光EL射出。照射系统111d从照射系统111d向下方(即,-Z侧)照射光EL。于照射系统111d的下方配置有平台13。于在平台13上搭载有工件W的情形时,照射系统111d可向工件W照射光EL。具体而言,照射系统111d对作为光EL所照射(典型而言,聚光)的区域而设定于工件W上的既定形状的照射区域EAd照射光EL。进而,照射系统111d的状态可于控制装置15的控制下,于对照射区域EAd照射光EL的状态、与不对照射区域EAd照射光EL的状态之间切换。此外,照射系统111d照射光EL的照射区域EAd亦可与照射系统111照射光EL的照射区域EA一致。照射系统111d照射光EL的照射区域EAd亦可与照射系统111照射光EL的照射区域EA至少部分性地重复。照射系统111d照射光EL的照射区域EAd亦可不与照射系统111照射光EL的照射区域EA重复。
第4变形例中尤其,由照射系统111d所照射的光EL的行进方向与由照射系统111所照射的光EL的行进方向不同。来自照射系统111d中的光EL的照射方向与来自照射系统111中的光EL的照射方向不同。即,第4变形例中,造形系统1d可对工件W或者平台13的上表面131(尤其是标记区域134或标记构件FM),从不同的多个方向照射光EL。于此情形时,例如,造形系统1d亦可利用照射系统111所照射的光EL来对标记构件FM进行附加加工,于标记构件FM上形成第1测试标记TM,且利用照射系统111d所照射的光EL来对标记构件FM进行附加加工,于标记构件FM上形成与第1测试标记TM不同的第2测试标记TM。此外,从材料喷嘴112c中供给的造形材料M的行进方向为正下方(即,与Z轴一致的方向),亦可为相对于Z轴而仅倾斜既定角度(一例为锐角)的方向。
此外,上述说明中,造形系统1d除了具备照射系统111及材料喷嘴112以外,还具备包括照射系统111d的单一造形头11d。然而,造形系统1d亦可与具备照射系统111及材料喷嘴112的造形头11分开而另外具备包括照射系统111d的造形头11d-1。于此情形时,头驱动系统12亦可使造形头11d-1与造形头11分开而另外独立地移动。
又,第4变形例中亦与第3变形例同样,造形头11d亦可具备材料喷嘴112c。于此情形时,材料喷嘴112亦可对照射系统111照射光EL的照射区域EA供给造形材料M,材料喷嘴112c亦可对照射系统111d照射光EL的照射区域EAd供给造形材料M。或者,造形系统1d亦可与具备照射系统111及材料喷嘴112的造形头11分开而另外具备包括照射系统111d及材料喷嘴112c的造形头11d-2。
(3-5)其他变形例
上述说明中,于标记区域134中配置标记构件FM。然而,亦可不于标记区域134中配置标记构件FM。于此情形时,造形系统1亦可形成标记构件FM,而于标记区域134中形成测试标记TM。
上述说明中,造形系统1于配置于标记区域134中的标记构件FM上形成测试标记TM。然而,造形系统1亦可于配置在与标记区域134不同的区域中的标记构件FM上形成测试标记TM。例如,造形系统1亦可于配置于平台13的非保持区域133的任意位置上的标记构件FM上形成测试标记TM。造形系统1亦可于配置于平台13的保持区域132的任意位置上的标记构件FM上形成测试标记TM。造形系统1亦可于配置于平台13所保持的工件W的任意位置上的标记构件FM上形成测试标记TM。
上述说明中,造形系统1于标记构件FM上形成测试标记TM。然而,造形系统1亦可在与标记构件FM不同的构件上形成测试标记TM。例如,造形系统1亦可于平台13的非保持区域133的任意位置上形成测试标记TM。例如,造形系统1亦可于平台13的保持区域132的任意位置上形成测试标记TM。造形系统1亦可于平台13所保持的工件W的任意位置上形成测试标记TM。于在由平台13所保持的工件W上形成测试标记TM的情形时,形成测试标记TM的位置亦可与造形出造形物的区域不同。
上述说明中,于初始设定动作中,于多个标记区域134中分别配置多个标记构件FM。然而,亦可于多个标记区域134中的一部分中配置标记构件FM,另一方面,于多个标记区域134中的其余一部分中不配置标记构件FM。例如,亦可于多个标记区域134中的为了算出转换矩阵T而必需的数量的标记区域134中配置标记构件FM,另一方面,于多个标记区域134中的其余中不配置标记构件FM。上述例中,为了算出转换矩阵T,而于分别配置于至少3个标记区域134中的至少3个标记构件FM的每一个上形成测试标记TM。于此情形时,于平台13上设定有4个以上的标记区域134的情形时,例如亦可于3个标记区域134中配置至少3个标记构件FM,另一方面,于其余的1个以上标记区域134中配置标记构件FM。
上述说明中,造形系统1于开始进行用以进行对工件W的附加加工的造形动作的前,进行对准动作。然而,造形系统1亦可于其他时刻进行对准动作。例如,造形系统1亦可于造形动作完毕之后(即,形成三维构造物ST之后),进行以下进行的造形动作中所包括的对准动作(尤其是初始设定动作)。例如,造形系统1亦可于造形动作的中途暂时中断造形动作后,进行对准动作。于此情形时,造形系统1于对准动作完毕后,再次开始进行所中断的造形动作。作为一例,例如,造形系统1亦可于每次形成某个构造层SL时,于形成下一构造层SL之前暂时中断造形动作后,进行对准动作。
上述说明中,头移动动作用以使造形头11移动至造形开始位置Ch_start的动作。然而,头移动动作亦可包含用以使造形头11移动至头坐标系Ch内的任意位置Ch_any的动作。控制装置15亦可通过进行与使造形头11移动至造形开始位置Ch_start的情形同样的动作,而使造形头11移动至头坐标系Ch内的任意位置Ch_any。即,控制装置15亦可代替确定上述造形开始位置Cs_start而确定平台坐标系Cs内的任意位置Cs_any,且基于测试标记的位置Cstm、造形头11的位置Chfm、以及位置Cs_any,而于头坐标系Ch中使造形头11移动至与位置Cs_any对应的位置Ch_any。
上述说明中,造形系统1具备使造形头11移动的头驱动系统12。然而,造形系统1亦可除了或代替具备头驱动系统12,而具备使平台13移动的平台驱动系统。平台驱动系统亦可使平台13向X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θX方向、θY方向及θZ方向中的至少一个方向移动。通过利用平台驱动系统的平台13的移动,与利用头驱动系统12的造形头11的移动同样,0平台13与造形头11之间的相对位置关系(即,工件W与照射区域EA之间的相对位置关系)变更。
上述说明中,造形系统1通过使造形头11移动,而使照射区域EA相对于造形面MS来移动。然而,造形系统1亦可除了或代替使造形头11移动,而通过使光EL偏转,来照射区域EA相对于造形面MS而移动。于此情形时,照射系统111亦可具备例如可使光EL偏转的光学系统(例如,电流镜等)。
上述说明中,对准动作以进行工件W与造形头11的对准的方式,使造形头11相对于工件W(即,相对于平台13)而移动的动作。此处,进行工件W与造形头11的对准的目的为:通过随着造形头11的移动而变更照射区域EA的位置,从而于工件W的所需位置(例如,造形开始位置Cs_start)上设定照射区域EA。如此一来,对准动作实质上与为了进行工件W与照射区域EA的对准,而使照射区域EA相对于工件W(即,相对于平台13)而移动的动作等效。于此情形时,造形系统1为了进行对准动作,除了或代替使用头驱动系统12而使造形头11移动,亦可通过使用上述平台驱动系统而使平台13,从而使照射区域EA相对于工件W(即,相对于平台13)而移动。例如,造形系统1亦可于将造形头11的位置固定的状态下或者根据造形头11的移动,而以于平台坐标系Cs内,照射区域EA设定于所需位置的方式,使平台13于平台坐标系Cs内移动。或者,造形系统1为了进行对准动作,除了或代替使造形头11及平台13中的至少一者移动,亦可通过使用上述可使光EL偏转的光学系统(例如,电流镜等),使照射区域EA移动,而使照射区域EA相对于工件W(即,相对于平台13)而移动。例如,造形系统1亦可于将造形头11的位置固定的状态下或者根据造形头11的移动,而以于平台坐标系Cs内,照射区域EA设定于所需位置上的方式(参照图7),于头坐标系Ch内使照射区域EA移动。于任一种情形时,均可通过进行上述对准动作,而于工件W的所需位置(例如,造形开始位置Cs_start)上设定照射区域EA。
上述说明中,造形系统1通过对造形材料M照射光EL,而使造形材料M熔融。然而,造形系统1亦可通过将任意能量束照射至造形材料M,而使造形材料M熔融。于此情形时,造形系统1除了或代替具备照射系统111,亦可具备可照射任意能量束的射束照射装置。任意能量束并未限定,包含电子束、离子束等带电粒子束或电磁波。
上述说明中,造形系统1可利用激光增厚熔接法而形成三维构造物ST。然而,造形系统1亦可利用可形成三维构造物ST的其他方式,而由造形材料M形成三维构造物ST。作为其他方式,例如可列举:粉末烧结积层造形法(SLS:Selective Laser Sintering)等粉末床熔融结合法(Powder Bed Fusion)、结合材喷射法(Binder Jetting)、或者激光金属熔合法(LMF:Laser Metal Fusion)。
上述说明中,造形系统1通过向照射系统111照射光EL的照射区域EA,从材料喷嘴112中供给造形材料M,而形成三维构造物ST。然而,造形系统1亦可不从照射系统111照射光EL,而通过从材料喷嘴112中供给造形材料M而形成三维构造物ST。例如,造形系统1亦可通过从材料喷嘴112中对造形面MS吹附造形材料M,而于造形面MS中使造形材料M熔融,并且通过使熔融的造形材料M固化而形成三维构造物ST。例如,造形系统1亦可通过从材料喷嘴112对造形面MS,以超高速吹附包含造形材料M的气体,而于造形面MS中使造形材料M熔融,并且使熔融的造形材料M固化而形成三维构造物ST。例如,造形系统1亦可通过从材料喷嘴112对造形面MS,吹附经加热的造形材料M,而于造形面MS中使造形材料M熔融,并且通过使熔融的造形材料M固化而形成三维构造物ST。于如上所述,不从照射系统111照射光EL,而形成三维构造物ST的情形时,造形系统1(尤其是造形头11)亦可不具备照射系统111。
上述说明中,造形系统1可进行附加加工。然而,造形系统1亦可为进行去除加工者。此时,测试标记TM可通过去除加工而形成。
上述的各实施形态的构成要件的至少一部分可与上述各实施形态的构成要件的至少另外一部分适当组合。上述各实施形态的构成要件中的一部分亦可不使用。又,只要法令容许,则可援引上述各实施形态所引用的所有公开公报及美国专利的揭示而作为本文的记载的一部分。
本发明并不限定于上述实施例,可于不违反从权利要求书及说明书整体中读取的发明的要旨或思想的范围内适当变更,伴有此种变更的加工系统及加工方法亦包含于本发明的技术性范围中。
附图标号:
1:造形系统
11:造形头
111:照射系统
112:材料喷嘴
13:平台
131:上表面
132:保持区域
133:非保持区域
134:标记区域
14:测量装置
W:工件
M:造形材料
LS:构造层
ST:三维构造物
FM:标记构件
TM:测试标记
Claims (60)
1.一种加工系统,其具备:
支持装置,其可支持加工对象物;
加工装置,其对上述加工对象物上的被加工区域照射能量束,进行加工;
位置变更装置,其变更上述支持装置与上述能量束的照射区域的相对位置关系;以及
控制装置,其基于利用上述加工装置对上述支持装置及上述加工对象物中的至少一者进行加工而形成的基准的位置信息,来控制上述位置变更装置。
2.如权利要求1所述的加工系统,其进一步具备:
可测量上述加工对象物与上述基准的相对位置关系的测量装置。
3.如权利要求1或2所述的加工系统,其进一步具备:
可测量上述加工对象物的一部分、与形成在与上述一部分不同的部位的上述基准的相对位置关系的测量装置。
4.如权利要求1至3中任一项所述的加工系统,其中
上述控制装置以于上述支持装置及上述加工对象物中的至少一者,形成于第1方向延伸的第1基准、及于与上述第1方向交叉的第2方向延伸的第2基准的方式,来控制上述加工装置。
5.如权利要求1至4中任一项所述的加工系统,其中
上述控制装置算出上述照射区域与上述基准的位置关系,且利用算出结果来控制上述位置变更装置。
6.一种加工系统,其具备:
支持装置,其可支持加工对象物;
加工装置,其对上述加工对象物上的被加工区域照射能量束,且对上述能量束所照射的区域供给材料而进行附加加工;以及
位置变更装置,其变更上述支持装置与来自上述加工装置的上述能量束的照射区域的位置关系;
对作为上述支持装置中的一部分的第1区域以及作为上述加工对象物的一部分的第2区域中的至少一者进行附加加工而形成基准造形物,
使用与上述基准造形物有关的信息来控制上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者。
7.如权利要求6所述的加工系统,其中
以使用与上述基准造形物有关的上述信息,对上述加工对象物的所需部分进行附加加工的方式来控制上述位置变更装置。
8.如权利要求6或7所述的加工系统,其中
以使用与上述基准造形物有关的上述信息,从上述加工对象物的所需部分开始进行附加加工的方式来控制上述位置变更装置。
9.如权利要求6至8中任一项所述的加工系统,其中
于上述加工装置对上述加工对象物开始进行附加加工之前,以对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工而形成上述基准造形物的方式,来控制上述加工装置及上述位置变更装置,
形成上述基准造形物后,使用与上述基准造形物有关的上述信息来控制上述位置变更装置,
使用与上述基准造形物有关的上述信息来控制上述位置变更装置后,以对上述加工对象物开始进行附加加工的方式来控制上述加工装置。
10.如权利要求6至9中任一项所述的加工系统,其中
于上述加工装置对上述加工对象物开始进行附加加工之前,以对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工而形成上述基准造形物的方式,来控制上述加工装置及上述位置变更装置,
形成上述基准造形物后,以于上述加工对象物中应开始进行附加加工的加工开始部分设定上述照射区域的方式,使用与上述基准造形物有关的上述信息来控制上述位置变更装置,
于上述加工开始部分设定上述照射区域后,以对上述加工对象物开始进行附加加工的方式来控制上述加工装置。
11.如权利要求6至10中任一项所述的加工系统,其中
以如下方式来控制上述位置变更装置:以于上述第1区域及上述第2区域中的至少一者形成有上述基准造形物时的相对于上述支持装置而言的上述照射区域的位置为基点,朝向基于与上述基准造形物有关的上述信息而算出的移动方向,上述照射区域相对于上述支持装置而移动。
12.如权利要求6至11中任一项所述的加工系统,其中
以如下方式来控制上述位置变更装置:以于上述第1区域及上述第2区域中的至少一者形成有上述基准造形物时的相对于上述支持装置而言的上述照射区域的位置为基点,相对于上述支持装置而言的上述照射区域的位置仅变更基于与上述基准造形物有关的上述信息而算出的移动距离。
13.如权利要求6至12中任一项所述的加工系统,其中
上述位置变更装置使上述加工装置相对于上述支持装置而移动,来变更上述支持装置与上述照射区域的位置关系。
14.如权利要求13所述的加工系统,其中
于上述加工装置对上述加工对象物开始进行附加加工之前,以对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工而形成上述基准造形物的方式,来控制上述加工装置及上述位置变更装置,
形成上述基准造形物后,以上述加工装置位于可对上述加工对象物中应开始进行附加加工的加工开始部分进行附加加工的加工开始位置的方式,使用与上述基准造形物有关的上述信息来控制上述位置变更装置,
以于上述加工装置位于上述加工开始位置后,对上述加工对象物开始进行附加加工的方式来控制上述加工装置。
15.如权利要求13或14所述的加工系统,其中
以如下方式来控制上述位置变更装置:以于上述第1区域及上述第2区域中的至少一者形成有上述基准造形物时的相对于上述支持装置而言的上述加工装置的位置为基点,朝向基于与上述基准造形物有关的上述信息而算出的移动方向,上述加工装置相对于上述支持装置而移动。
16.如权利要求13至15中任一项所述的加工系统,其中
以如下方式来控制上述位置变更装置:以于上述第1区域及上述第2区域中的至少一者形成有上述基准造形物时的相对于上述支持装置而言的上述加工装置的位置为基点,相对于上述支持装置而言的上述加工装置的位置仅变更基于与上述基准造形物有关的上述信息而算出的移动距离。
17.如权利要求6至16中任一项所述的加工系统,其中
与上述基准造形物有关的上述信息,包含与上述基准造形物的状态有关的信息。
18.如权利要求6至17中任一项所述的加工系统,其中
与上述基准造形物有关的上述信息,包含关于上述加工对象物与上述基准造形物的相对位置关系的第1位置信息。
19.如权利要求18所述的加工系统,其中
上述第1位置信息包含关于上述加工对象物中应开始进行附加加工的加工开始部分与上述基准造形物的相对位置关系的信息。
20.如权利要求18或19所述的加工系统,其中
上述第1位置信息包含:关于沿着第1方向的上述加工对象物与上述基准造形物的相对位置、沿着与上述第1方向交叉的第2方向的上述加工对象物与上述基准造形物的相对位置、以及沿着与上述第1及第2方向交叉的第3方向的上述加工对象物与上述基准造形物的相对位置中的至少一者的信息。
21.如权利要求6至20中任一项所述的加工系统,其中
除了与上述基准造形物有关的上述信息以外,还使用关于在上述第1区域及上述第2区域中的至少一者形成有上述基准造形物时的上述支持装置与上述加工装置的相对位置关系的第2位置信息,来控制上述位置变更装置。
22.如权利要求6至21中任一项所述的加工系统,其中
以一边将上述支持装置与上述加工装置的位置关系沿着第4方向而变更,一边对上述第1区域进行附加加工而形成作为上述基准造形物的第1造形物的方式,来控制上述加工装置及上述位置变更装置。
23.如权利要求22所述的加工系统,其中
与上述基准造形物有关的上述信息,包含与上述第1造形物有关的第1信息。
24.如权利要求23所述的加工系统,其中
于以上述加工装置一边相对于上述支持装置而沿着上述第4方向移动,一边对上述加工对象物进行附加加工的方式开始进行附加加工的情形时,使用上述第1信息来控制上述位置变更装置。
25.如权利要求23或24所述的加工系统,其中
使用上述第1信息,以上述加工装置位于可对上述加工对象物中应开始进行附加加工的加工开始部分进行附加加工的加工开始位置的方式,来控制上述位置变更装置,然后,以对上述加工对象物开始进行如下附加加工,即,上述加工装置一边相对于上述支持装置而沿着上述第4方向移动一边进行的附加加工的方式,来控制上述加工装置。
26.如权利要求22至25中任一项所述的加工系统,其中
以上述加工装置一边相对于上述支持装置而沿着与上述第4方向不同的第5方向移动,一边对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工,而形成作为上述基准造形物的第2造形物的方式,来控制上述加工装置及上述位置变更装置。
27.如权利要求26所述的加工系统,其中
与上述基准造形物有关的上述信息,包含与上述第2造形物有关的第2信息。
28.如权利要求27所述的加工系统,其中
于上述加工装置一边相对于上述支持装置而沿着上述第5方向移动,一边对上述加工对象物进行附加加工的方式开始进行附加加工的情形时,使用上述第2信息来控制上述位置变更装置。
29.如权利要求27或28所述的加工系统,其中
使用上述第2信息,以上述加工装置位于可对上述加工对象物中应开始进行附加加工的加工开始部分进行附加加工的加工开始位置的方式,来控制上述位置变更装置,然后,以对上述加工对象物开始进行如下附加加工,即,上述加工装置一边相对于上述支持装置而沿着上述第5方向移动一边进行的附加加工的方式,来控制上述加工装置。
30.如权利要求26至29中任一项所述的加工系统,其中
上述第5方向与上述第4方向相反的方向。
31.如权利要求22至30中任一项所述的加工系统,其中
以上述加工装置一边相对于上述支持装置而沿着与上述第4方向不同的第6方向移动,一边对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工,而形成作为上述基准造形物的第3造形物的方式,来控制上述加工装置及上述位置变更装置。
32.如权利要求31所述的加工系统,其中
与上述基准造形物有关的上述信息,包含与上述第3造形物有关的第3信息。
33.如权利要求32所述的加工系统,其中
以上述加工装置一边相对于上述支持装置而沿着上述第6方向移动,一边对上述加工对象物进行附加加工的方式开始进行附加加工的情形时,使用上述第3信息来控制上述位置变更装置。
34.如权利要求32或33所述的加工系统,其中
使用上述第3信息,以上述加工装置位于可对上述加工对象物中应开始进行附加加工的加工开始部分进行附加加工的加工开始位置的方式,来控制上述位置变更装置,然后,以对上述加工对象物开始进行如下附加加工,即,上述加工装置一边相对于上述支持装置而沿着上述第6方向移动一边进行的附加加工的方式,来控制上述加工装置。
35.如权利要求32至34中任一项所述的加工系统,其中
上述第6方向与上述第4方向交叉的方向。
36.如权利要求32至35中任一项所述的加工系统,其中
以上述加工装置一边相对于上述支持装置而沿着与上述第4方向及第6方向不同的第7方向移动,一边对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工,而形成作为上述基准造形物的第4造形物的方式,来控制上述加工装置及上述位置变更装置。
37.如权利要求36所述的加工系统,其中
与上述基准造形物有关的信息,包含与上述第4造形物有关的第4信息。
38.如权利要求37所述的加工系统,其中
于以上述加工装置一边相对于上述支持装置而沿着上述第7方向移动,一边对上述加工对象物进行附加加工的方式开始进行附加加工的情形时,使用上述第4信息来控制上述位置变更装置。
39.如权利要求37或38所述的加工系统,其中
使用上述第4信息,以上述加工装置位于可对上述加工对象物中应开始进行附加加工的加工开始部分进行附加加工的加工开始位置的方式,来控制上述位置变更装置,然后,以对上述加工对象物开始进行如下附加加工,即,上述加工装置一边相对于上述支持装置而沿着上述第7方向移动一边进行的附加加工的方式,来控制上述加工装置。
40.如权利要求37至39中任一项所述的加工系统,其中
上述第7方向与上述第4方向交叉的方向,且与上述第6方向相反的方向。
41.如权利要求6至40中任一项所述的加工系统,其中
与上述基准造形物有关的信息由测量装置来测量。
42.如权利要求41所述的加工系统,其进一步具备上述测量装置。
43.如权利要求41或42所述的加工系统,其中
上述测量装置可测量上述加工对象物与上述基准造形物的相对位置关系。
44.如权利要求43所述的加工系统,其中
以如下方式来控制上述加工装置及上述位置变更装置:对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者中的第1部分进行附加加工,而形成作为上述基准造形物的第5造形物,对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者中的与上述第1部分不同的第2部分进行附加加工,而形成作为上述基准造形物的第6造形物,且对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者中的与上述第1及第2部分不同的第3部分进行附加加工,而形成作为上述基准造形物的第7造形物;
与上述基准造形物有关的上述信息,包含与上述第5造形物至上述第7造形物有关的第5信息;
使用上述第5信息,将表示上述加工装置的位置的第1坐标系、与表示利用上述测量装置来测量的上述加工对象物与上述基准造形物的相对位置关系的第2坐标系相关联。
45.如权利要求44所述的加工系统,其中
上述第1部分至上述第3部分中的至少一者的高度,与上述第1部分至上述第3部分中的至少另一者的高度不同。
46.如权利要求44或45所述的加工系统,其中
于上述第1部分至上述第3部分中的至少两者之间,配置上述支持装置中可支持上述加工对象物的支持区域。
47.如权利要求6至46中任一项所述的加工系统,其中
基于与上述加工对象物的实际形状与上述加工对象物的设计上的形状之间的偏差有关的偏差信息,来控制上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者。
48.如权利要求47所述的加工系统,其中
基于上述偏差信息,以通过附加加工而于上述加工对象物的所需部分附加所需形状的附加造形物的方式,来控制上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者。
49.如权利要求48所述的加工系统,其中
基于上述偏差信息,以相对于上述加工对象物的设计上的形状,上述加工对象物的实际形状越大,则上述附加造形物的形状越大的方式,来控制上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者。
50.如权利要求6至49中任一项所述的加工系统,其中
与上述基准造形物有关的上述信息,包含与上述基准造形物的尺寸有关的尺寸信息。
51.如权利要求6至50中任一项所述的加工系统,其中
与上述基准造形物有关的上述信息,包含与上述基准造形物的形状有关的形状信息。
52.如权利要求6至51中任一项所述的加工系统,其中
一边从第8方向对上述能量束所照射的区域供给上述材料,一边对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工,形成作为上述基准造形物的第8造形物,
一边从与上述第8方向不同的第9方向对上述能量束所照射的区域供给上述材料,一边对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工,形成作为上述基准造形物的第9造形物。
53.如权利要求6至52中任一项所述的加工系统,其中
上述加工装置具备:供给上述材料的第1供给口、以及供给上述材料的第2供给口;
一边从上述第1供给口对上述能量束所照射的区域供给上述材料,一边对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工,形成作为上述基准造形物的第8造形物;
一边从上述第2供给口对上述能量束所照射的区域供给材料,一边对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工,形成作为上述基准造形物的第9造形物。
54.如权利要求6至53中任一项所述的加工系统,其中
一边从第10方向对上述加工对象物照射上述能量束,一边对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工,形成作为上述基准造形物的第10造形物,
一边从与上述第10方向不同的第11方向对上述加工对象物照射上述能量束,一边对上述第1区域及上述第2区域中的至少一者进行附加加工,形成作为上述基准造形物的第11造形物。
55.一种加工方法,系从加工装置照射能量束而对加工对象物进行附加加工,其包括以下动作:
利用支持装置来支持上述加工对象物;
对作为上述支持装置中的一部分的第1区域以及作为上述加工对象物的一部分的第2区域中的至少一者进行附加加工而形成基准造形物;
对上述基准造形物进行测量;以及
基于上述所测量的与上述基准造形物有关的信息,来变更上述支持装置与来自上述加工装置的上述能量束的照射区域的位置关系。
56.一种加工方法,其使用如权利要求1至55中任一项所述的加工系统,对上述加工对象物进行附加加工。
57.一种加工系统,其具备:
支持装置,其可支持加工对象物;
加工装置,其对上述加工对象物上的被加工区域照射能量束,且对上述能量束所照射的区域供给材料而进行附加加工;
位置变更装置,其变更上述支持装置与来自上述加工装置的上述能量束的照射区域的位置关系;以及
接收装置,其接收如下控制信号:以对作为上述支持装置中的一部分的第1区域以及作为上述加工对象物的一部分的第2区域中的至少一者进行附加加工而形成基准造形物的方式,来控制上述支持装置、上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者,且使用与上述基准造形物有关的信息,来控制上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者。
58.一种计算机程序,使控制具备以下装置的造形系统的计算机所执行者:支持装置,其可支持加工对象物;加工装置,其对上述加工对象物上的被加工区域照射能量束,且对上述能量束所照射的区域供给材料而进行附加加工;以及位置变更装置,其变更上述支持装置与来自上述加工装置的上述能量束的照射区域的位置关系;
使计算机执行以下处理:对作为上述支持装置中的一部分的第1区域以及作为上述加工对象物的一部分的第2区域中的至少一者进行附加加工而形成基准造形物的处理、以及使用与上述基准造形物有关的信息来控制上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者的处理。
59.一种记录媒体,其记录有如权利要求58所述的计算机程序。
60.一种控制装置,其控制具备以下装置的造形系统:支持装置,其可支持加工对象物;加工装置,其对上述加工对象物上的被加工区域照射能量束,且对上述能量束所照射的区域供给材料而进行附加加工;以及位置变更装置,其变更上述支持装置与来自上述加工装置的上述能量束的照射区域的位置关系;
其进行以下处理:对作为上述支持装置中的一部分的第1区域以及作为上述加工对象物的一部分的第2区域中的至少一者进行附加加工而形成基准造形物的处理、以及使用与上述基准造形物有关的信息来控制上述加工装置及上述位置变更装置中的至少一者的处理。
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