CN113853261B - 方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本文描述了一种用于校准添加层制造装置的一个或多个光学元件的校准方法，添加层制造装置能用于生产三维工件，该方法包括：使用一个或多个光学元件将光学图案投射到材料上，以使用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层以形成测试样本；确定测试样本的几何形状；将所确定的几何形状与标称几何形状进行比较以产生校准数据；以及使用所述校准数据校准所述一个或多个光学元件。

Description

方法和装置
技术领域
本发明总体上涉及用于生产三维工件的校准方法和装置。校准方法和装置在此尤其用于粉末床中的图像场校正。
背景技术
在分层添加方法中，工件是通过生成一系列固化和互连的工件层来逐层生产的。这些工艺可以通过原材料的类型和/或为了生产工件而固化所述原材料的方式来区分。
例如，粉末床熔融是一种分层添加工艺，通过该工艺，可以将粉末，尤其是金属原材料和/或陶瓷原材料，加工成复杂形状的三维工件。为此，将原材料粉末层施加到载体上，并依赖于例如，要生产的工件的期望的几何形状，以位置选择性的方式进行激光辐射。渗入粉末层的激光辐射引起加热，从而使原材料粉末颗粒熔融或烧结。然后进一步将原材料粉末层依次施加到已经进行激光处理的载体的层上，直到工件具有所需的形状和尺寸。选择性激光熔融或激光烧结可尤其用于根据CAD数据生产原型、工具、替换部件或医疗假体，例如，比如，牙齿或矫形假体。
目前，一个或多个光学元件(其可以包括在一个或多个光学系统中或集成到一个或多个光学系统中)可以通过将光学(点)图案投射到粘附到载体板上的激光箔或燃烧箔上，然后用坐标测量机评估箔来校准。这可以对每个光学元件单独进行，或者可以对所有光学元件同时进行。作为燃烧箔的替代品，阳极氧化铝板也经常被使用。这种方法有几个缺点，如下文所述。
图1示出了通过第一光学元件O1和第二光学元件O2对点进行曝光的曝光方法，如图1(a)所示示意图的俯视图所示。在该示例中，第一光学元件O1被配置成对区域102中的点进行曝光。在该示例中，第一光学元件O2被配置成对区域104中的点进行曝光。第二光学元件和第一光学元件都被配置成对重叠区域106中的点进行曝光。
图1(b)示出了如上所述的曝光方法的前视图的示意图，其中，当使用第一和第二光学元件对扫描场平面108进行扫描时执行扫描场校正。
图1(c)示出了如上所述的曝光方法的侧视图的示意图，其中，当使用第一和第二光学元件对扫描场平面进行扫描时执行扫描场校正。
图1(d)示出了如上所述的曝光方法的前视图的示意图，其中，显示了构建作业。
图1(e)示出了如上所述的曝光方法的侧视图的示意图，其中显示了构建作业。
发明人意识到以下几点：
载体板的平面和曝光平面不一定重合。这可能导致光学元件/系统彼此偏移。这种错位可能需要事后纠正。
此外，在当前图像场校正期间，装置可能不处在工艺条件下(尤其是关于温度)。
此外，箔的反应方式可能与用于生产三维工件的粉末不同。可以使用用于生产三维工件的其他参数和模式(例如速度、延迟和空中书写)。
载体/基底板在装置中时可膨胀，在室温下评估时可再次收缩。因此，收缩被部分补偿，由此收缩不是由光学元件引起的，并且因此可能会使结果失真。
发明内容
因此，本发明的目的是改进用于生产三维工件的装置的校准光学元件(其可以包括激光器和/或其他光束源和/或例如用于控制光束，例如激光束，的其他光学组件)。
本发明在独立权利要求中列出。本发明的优选实施例在从属权利要求中概述。
本文描述了一种用于校准添加层制造装置的一个或多个光学元件的校准方法，该添加层制造装置能用于生产三维工件，该方法包括：使用一个或多个光学元件将光学图案投射到材料上，以使用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层以形成测试样本；确定测试样本的几何形状；将确定的几何形状与标称几何形状进行比较以生成校准数据；以及使用所述校准数据校准一个或多个光学元件；其中，仅当所述光学元件的第一温度的第一温度变化率和/或其中制备了一个或多个材料层的外壳的第二温度的第二温度变化率和/或在其上形成测试样本的基底的第三温度的第三温度变化率低于阈值率时，才制备所述测试样本的一个或多个材料层。此外，本文还描述了一种用于生产三维工件的装置，该装置包括：基底，适用于接收能用于生产三维工件的材料；一个或多个光学元件，适用于将光学图案投射到所述材料上，以利用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层以形成测试样本；以及校准单元，适用于：确定测试样本的几何形状；将确定的几何形状与标称几何形状进行比较以生成校准数据；以及使用所述校准数据校准一个或多个光学元件；并且其中所述装置被配置为仅当所述光学元件的第一温度的第一温度变化率和/或其中制备了一个或多个材料层的外壳的第二温度的第二温度变化率和/或在其上形成测试样本的基底的第三温度的第三温度变化率低于阈值率时，才制备所述测试样本的一个或多个材料层。
测试样本的一个或多个材料层在此可涉及例如最下层(或多个最下层)和/或最上层(或多个最上层)和/或测试样本随机选择的一个或多个层。尤其，仅当满足上述条件时，才在已经固化的一个或多个材料层(其制备可能导致上述第一和/或第二和/或第三温度的温度变化)上制备测试样本的任何一个或多个材料层。
在一些示例中，仅当满足上述与温度变化率有关的条件时，才从材料层制备整个测试样本。可替代地，仅当满足上述关于温度变化率的条件时，才制备测试样本的一层或多层(但不一定是所有的层)。尤其有利的是，可以基于不一定满足(但可能满足)条件的材料层制备测试样本的下部，并根据满足条件的材料层制备测试样本的上部。这可以允许更快地制备测试样本的下部(与上部相比)，在此期间可以忽略温度变化(在一些示例中至少在某种程度上)，而上部是在满足温度变化率条件时制备的，以提高制备测试样本上部时的精度/质量。
在整个本公开中，对外壳的任何引用可涉及例如添加层制造装置的处理室和/或添加层制造装置的壁(区别于处理室)和/或材料层周围的(但在材料层内)可固化的区域和/或材料层上方的可固化的体积。
本文描述了一种用于校准添加层制造装置的一个或多个光学元件的校准方法，该添加层制造装置能用于生产三维工件，该方法包括：使用一个或多个光学元件将光学图案投影到材料上，以便使用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层以形成测试样本；确定测试样本的几何形状；将所确定的几何形状与标称几何形状进行比较以产生校准数据，其中所述标称几何形状基于用于定义所述光学图案的数据；以及使用所述校准数据校准所述一个或多个光学元件。
基于定义光学图案的数据的标称几何形状可以涉及(预定义的)数据，该数据可用于随后将光学图案投射到材料上，以便使用添加层制造技术从材料制备固化材料层以形成测试样本。因此，在投射步骤之前，校准方法的初始步骤可涉及获得和/或生成和/或定义用于定义例如测试样本的标称几何形状的数据。因此，本文描述了一种用于校准添加层制造装置的一个或多个光学元件的校准方法，该添加层制造装置能用于生产三维工件，该方法包括：获取和/或生成和/或定义用于定义测试样本的标称几何形状的数据；基于该定义的数据，使用一个或多个光学元件将光学图案投影到材料上，以便使用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层以形成测试样本；确定测试样本的几何形状；将所确定的几何形状与该标称几何形状进行比较以产生校准数据，以及使用所述校准数据校准所述一个或多个光学元件。
标称几何形状可以涉及虚拟的、光投射的或实部或对象/参考结构，或其任何组合。
基于测试样本校准添加层制造装置的一个或多个光学元件，该测试样本由使用添加层制造技术的材料制作，该材料可以消除上述与箔相关的缺点。
尤其，可以基于在与三维工件相同的曝光平面上制备的测试样本来校准该一个或多个光学元件，一旦校准了该一个或多个光学元件，该三维工件随后被制造。
此外，可以在工艺条件下使用测试样本执行一个或多个光学元件的校准，尤其是在一旦校准了一个或多个光学元件就随后生产的三维工件的温度下(或温度范围内)执行校准。
如本文描述的校准方法的实施例可进一步使得能够使用与随后用于生产三维工件的材料相同的用于生产测试样本的材料。因此，可以确保用于生产校准用的测试样本的材料和一旦在一个或多个光学元件被校准后所生产的三维工件的材料分别以相同的方式对照射在材料上的光束作出反应，以产生固化的材料层。
在一些示例中，所述一个或多个光学元件可以包括以下中的一个或多个：一个或多个光束源，特别是激光器，一个或多个光束控制组件，一个或多个光学扫描器，以及上述任何一个的组合。
在一些示例中，该图案可以包括一个或多个个体元件，由此，其中该一个或多个个体元件可以在平行于材料层的平面(通常指x-y平面)中延伸预定义的长度和宽度。
在校准方法的一些示例中，几何形状和标称几何形状分别包括测试样本位置的坐标和标称坐标。由此，在一些示例中，当测试样本包括例如具有多个个体元件的图案时，例如但不限于点或点状图案，坐标和标称坐标可以指测试样本的多个位置。通过提供具有多个个体元件的图案，可以基于可用作参考位置(例如参考点)的多个位置来提高校准方法的精度。
在校准方法的一些示例中，所述确定包括：使用添加层制造技术，确定与最后制备的测试样本的所述材料层(即最上层)相关的几何形状数据。这可能是尤其有利地，因为一个或多个光学元件在形成测试样本的过程中可能会加热，由此，一个或多个光学元件的温度在测试样本的最后材料层已经制备时可能是稳定的。结果，由于一个以上的光学元件的温度的温度变化导致的光束的，尤其是在材料层的平面(即，x-y平面)上的潜在的与位置相关的移动(例如激光束)可被最小化甚至避免。
在校准方法的一些示例中，使用添加层制造技术制备进行的所述制备包括在相同高度水平上供应所述材料的不同层，以使用添加层制造技术制备测试样本。在一些示例中，在相同高度水平上供应所述材料的不同层包括在提供连续的不同层之前降低测试样本。在相同高度水平上供应材料的不同层可以包括在添加层制造过程期间在一个平面上操作的材料供应构件(其可以包括涂覆器和/或唇缘和/或叶片)。上述可能是特别有利地，因为测试样本的制备可以在与制造三维工件的过程相同的水平(即高度)上进行。此外，在一些示例中，校准方法可以针对一个特定的水平/高度进行优化。
在一些示例中，在校准完成后，材料供应构件可以在校准方法期间在与制造三维物体的过程期间相同的高度水平/平面上操作。
在校准方法的一些示例中，在比阈值时间长的时间段内执行测试样本的形成。如上所述，在制备测试样本期间，一个或多个光学元件可以加热。在一定时间之后，一个或多个光学元件的温度可以恒定或几乎恒定。结果，可以最小化甚至避免由于一个以上的光学元件的温度的温度变化而导致光束在x-y平面中发生位置移动。由此可以进一步提高校准一个或多个光学元件的精度。
在校准方法的一些示例中，仅当所述光学元件的第一温度的第一温度变化速率和/或在其中制备材料层的外壳的第二温度的第二温度变化速率低于第一阈值速率时，才制备测试样本的所述材料层(尤其是最上层)。在恒温条件下或几乎恒温条件下，如上所述，由于一个以上的光学元件的温度的温度变化而导致光束在x-y平面中的移动可被最小化或甚至避免。由此可以进一步提高校准一个或多个光学元件的精度。
在校准方法的一些示例中，测试样本形成于基底上，该基底在测试样本的形成过程中是最好是可降低的。提供在测试样本的形成过程中可降低的基底在此特别有利，因为如上所述，可以在相同的高度水平上提供材料的不同层，以使用添加层制造技术制备测试样本。
在校准方法的一些示例中，形成测试样本的基底的基底材料与用于形成测试样本的材料相同。这使得能够在形成的测试样本和基底之间建立连接。不同材料的混合可能会以其他方式导致产生化合物或相(例如金属间化合物或相)，这些化合物或相可能是脆性的或易碎的。
在校准方法的一些示例中，在(i)测试样本的形成和(ii)测试样本的几何形状的确定中的一者或两者期间，将基底的第三温度保持在目标温度和/或在目标温度范围内。这可能是特别有利的，因为一旦完成了测试样本的制备，确定测试样本的几何形状可以在基底的温度保持基本恒定(即，测试样本形成期间，在相同的温度下)的情况下进行。因此，校准一个或多个光学元件的精度可以进一步提高，因为可以最小化或甚至避免基底的收缩，该基底收缩在冷却期间可能影响测试样本的几何形状。
在校准方法的一些示例中，测试样本的构建高度高于阈值高度，该阈值高度取决于经由测试样本从光学图案所投射的材料区域传递到材料的相对侧(即到基底)的热量。提供高于阈值高度的测试样本的构建高度是有利的，因为经由一个以上的光学元件(例如一个或多个激光器)诱发的任何热量可以部分地释放到周围的材料(例如粉末)中，并且只有一部分诱发热量可以到达基底。这尤其使得能够确保将基底的温度维持在目标温度上和/或目标温度范围内，如上所述。
在一些示例中，校准方法还包括拍摄测试样本的光学图像，其中，所述确定测试样本的几何形状包括分析光学图像。由此可以进一步提高校准一个以上的光学元件的校准精度。光学图像可以采取不同的形式和/或该图像可以从相机的不同位置拍摄。相机(或更多相机)可以包括线扫描相机、标准相机、同轴(关于激光/光束路径)相机、离轴相机(放置在，例如，室的不同位置)或其组合。
在一些示例中，校准方法还包括：在光学图像上布置真实和/或虚拟网格，和/或在其中形成有测试样本的外壳上，尤其是在外壳的底板上，布置一个或多个参考标记，并且在光学图像中识别测试样本相对于网格和/或一个或多个参考标记的位置以确定测试样本的几何形状。在一些示例中，测试样本的位置包括测试样本的多个位置，这些位置相对于虚拟网格和/或一个以上的参考标记进行识别，以确定测试样本的几何形状，即当测试样本包括具有多个单独元件的图案时，例如但不限于点图案。
在一些示例中，拍摄多张图像，然后可以将这些图像拼接在一起，以便确定测试样本的几何形状。在一些示例中，因此可以使用相机和/或具有x-y导向的相机的不同角度和/或位置以获得多个图像。
在一些示例中，一个或多个图像是在测试样本的形成完成之后由此拍摄的。这可能是特别有利的，因为当拍摄一个或多个图像时，基底没有收缩或尚未收缩，否则可能会对测试样本的几何形状产生影响，从而对校准过程产生影响。
在校准方法的一些示例中，测试样本的几何形状的确定是使用坐标测量机进行的。
本文进一步描述了一种用于生产三维工件的装置，该装置包括：基底，适用于接收能用于生产三维工件的材料；一个或多个光学元件，其适用于将光学图案投射到所述材料上，以利用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层以形成测试样本；以及校准单元，适用于：确定所述测试样本的几何形状；将所确定的几何形状与标称几何形状进行比较以产生校准数据，其中，该标称几何形状基于用于定义该光学图案的数据；以及使用所述校准数据校准该一个或多个光学元件。
如上文关于校准方法所概述的，该装置可被配置为获得和/或生成和/或定义用于定义例如测试样本的标称几何形状的数据，其中一个或多个光学元件适用于基于所定义的数据将光学图案投射到材料上，以使用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层以形成测试样本。获取和/或生成和/或定义用于定义测试样本的标称几何形状的数据可以通过使用，例如，该装置的处理器和/或存储器(其可以联接到处理器)和/或该装置的接收器(其可以联接到处理器和存储器中的一个或两者)来执行。用于定义标称几何形状的数据可以在装置外部产生，并且随后由装置通过接收器接收。因此，在一些示例中，数据可以不是由装置本身产生的。
用于生产三维工件的装置适用于执行根据本公开描述的示例中的任何一个的校准方法。因此，校准方法的任何优选实施例同样适用于用于生产三维工件的装置。
在一些示例中，所述装置进一步包括加热单元，尤其是加热框架，其中加热单元与基底热联接以加热基底，以和/或将基底保持在目标温度和/或目标温度范围内。这可能是特别有利的，因为在测试样本的几何形状的确定过程中，基底的温度可以达到或保持在与制备测试样本的过程中相同的温度。当校准一个以上的光学元件时，这可以提高精度。
在一些示例中，所述装置进一步包括：一个或多个温度传感器，该温度传感器适用于测量以下各项中一个或多个的温度的温度变化率：(i)一个或多个光学元件、(ii)基底、(iii)装置的外壳，其中布置有基底；控制器，用于控制一个或多个光学元件，其中一个或多个温度传感器联接到控制器；其中控制器适用于控制一个或多个光学元件将光学图案投射到材料上，以便仅在温度变化率低于阈值率时制备测试样本的所述材料层(特别是最上层)。在恒温条件下或几乎恒温条件下，如上所述，可以最小化或甚至避免由于一个以上的光学元件和/或基底和/或外壳的温度的温度变化导致的光束的位置移动，尤其是在x-y平面中的位置移动。因此，测试样本的几何形状的确定和/或将确定的几何形状与标称几何形状进行比较以产生校准数据可以更精确，从而提高使用校准数据校准一个或多个光学元件的精度。
本文描述了一种用于校准添加层制造装置的一个或多个光学元件的校准方法，该添加层制造装置能用于生产三维工件，该方法包括：使用一个或多个光学元件将光学图案投射到材料上，以使用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层以形成测试样本；确定测试样本的几何形状；将所确定的几何形状与标称几何形状进行比较以产生校准数据；以及使用所述校准数据校准所述一个或多个光学元件。该校准方法可以包括贯穿本公开的校准方法的任何一个或多个实施例。尤其，在该校准方法中，标称几何形状可以基于用于定义光学图案的数据。
本文进一步描述了一种用于生产三维工件的装置，该装置包括：基底，适用于接收能用于生产三维工件的材料；一个或多个光学元件，适用于将光学图案投射到所述材料上，以利用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层以形成测试样本；以及校准单元，适用于：确定所述测试样本的几何形状；将所确定的几何形状与标称几何形状进行比较以产生校准数据，以及使用该校准数据校准该一个或多个光学元件。该装置可以包括贯穿本公开的装置的实施例中的任何一个或多个。尤其，在该装置中，标称几何形状可以基于用于定义光学图案的数据。
在一些示例中，所述装置被配置为接收(无线地或通过有线连接)与所述光学元件的第一温度的第一温度变化率和/或其中制备有材料层的外壳的第二温度的第二温度变化率和/或基底的第三温度的第三温度变化率有关的数据，使得该装置被配置为仅当所述温度变化率低于阈值率时才使用接收到的数据制备测试样本的所述材料层。附加地或可替代地，该装置被配置为处理数据，例如基于从监测和/或执行所述添加层制造过程中获得的数据和/或存储在该装置的数据存储介质中的数据(例如基于先前确定的所述温度变化率的数据)，以确定所述温度变化率，从而该装置被配置为仅当所述温度变化率低于基于所述确定的温度变化率的阈值率时才制备测试样本的所述材料层。
在本文所述的各种示例中，一旦校准了一个或多个光学元件，就可以使用添加层制造技术制备(实际的)三维工件。
附图说明
现在将参考附图，仅通过示例的方式进一步描述本发明的这些和其他方面，其中相同的附图标记表示相同的部件，并且其中：
图1(a)至(e)示出了根据现有技术的曝光方法；
图2示出了用于生产三维工件的装置的部件的温度与时间的关系；
图3示出了根据本文描述的一些实施例的测试样本的图像；
图4示出了根据本文描述的一些实施例的用于图像场校正的图像；
图5示出了根据本文描述的一些实施例的测试样本和虚拟网格的图像；
图6示出了根据本文描述的一些实施例的测试样本和附图标记的图像；
图7示出了根据本文描述的一些实施例的装置的示意性框图；和
图8示出了根据本文描述的一些实施例的方法的示意性流程图。
具体实施方式
如本文描述的示例方法和装置可用于图像场校正，尤其是粉末床的图像场校正。
为了克服上述现有技术的问题，在一些示例中，(点)图案不在箔或板上曝光，而是在粉末中曝光。这可以消除使用箔或板的现有技术中使用的校准方法的所有缺点。
为了实现如本文描述的校准方法的示例，涂覆器，在一些示例中，总是在同一水平上行进。使用合适的工具/测量装置，涂覆器可以始终设置在相同的位置和/或高度。这使得，例如在与随后执行的激光熔融或激光烧结工艺相同的平面内制备测试样本，以便使用校准过的光学器件制备三维工件。
有利地，如果制备测试样本需要更长的时间(例如，长于预定义的阈值)，因为光学器件(例如扫描器)可能需要一个预热阶段，在一些示例中，可能需要几个小时才能达到恒定的温度。光学器件(例如扫描器)的ΔT(即温度变化)可导致激光束在x-y方向上的位置移动。
图2示出了用于生产三维工件的装置的部件的温度(摄氏度)与时间(任意单位)的关系；
在该示例中，从第一光学/光学器件和第二光学/光学器件中的每一个生成参考图案(在该示例中为圆柱)。
图2中进行和显示的测量值涉及：装置的流量传感器(206)、装置的处理室(208)、装置的第一检流计扫描器(210)、装置的第二个检流计扫描器(212)、装置的基底平台的第一(前)部分(214)和装置的基底平台的第二(后)部分(216)的温度与时间的关系。
可以看到，在测试样本的最后一个曝光层，电流计扫描器和处理室的温度已稳定在恒定温度。
平台加热被关闭，使得基底平台的温度源于激光发射产生的能量而升高。
另一点可能需要记住的是建立测试样本的基底板的温度。在一些示例中，基底板的材料对应于熔融或烧结的粉末。由此可以实现所生成的测试样本与基底板之间的连接。
不同的材料可能有不同的线膨胀系数α，如下表中针对一些示例所示。
表1：不同材料的线膨胀系数α。
α0…100℃ α0…500℃
铝 23.8×10-6K-1 27.4×10-6K-1
钢C60 11.1×10-6K-1 13.9×10-6K-1
不锈钢 16.4×10-6K-1 18.2×10-6K-1
因瓦(RTM)钢 0.9×10-6K-1 1.2×10-6K-1
如果基底板在校准过程/制备测试样本期间被加热到例如100℃(钢的预热温度)，它会根据系数α膨胀。加热可以有意地通过加热器提供，但是附加地或可替代地，激光器也将热引入基底板。如果测试样本在完成后在，例如在室温下在例如坐标测量机下进行评估，则基底板与生成的测试样本一起收缩。即使对于由因瓦(RTM)钢制成的基底板(例如边长为600mm)，收缩为600mm×0.9×10-6K-1×(100K–20K)＝0.0432mm。
为了排除这个问题，一个高(高于预定义阈值)的测试样本可能是有利的。由光束(例如激光束)引起的热量可以部分释放到周围的粉末中，并且只有一部分可以到达基底板。同时，基底板可以通过加热单元和相应的控制保持在一定的温度。
当评估测试样本时，可以将基底板带到相同的温度(理想情况下与测试样本制备过程中的温度相同)。这能够使用，例如，为集成加热的坐标测量机专门设计的框架来完成。此外，基底板可以在装置(例如选择性激光熔融机)和框架中都居中。可替代地或附加地，在评估测试样本时，可以使用收缩基底板的基于软件的模拟/校正(例如，当假设基底板在装置的中心定位时)。
图3示出了根据本文描述的一些实施例的测试样本的图像。
在该示例中，测试样本包括具有高于预定义阈值的构建高度的个体元件302的图案。
图4示出了根据本文描述的一些实施例的用于图像场校正的图像；图像场校正被施加在基底板上的多层402上。
在这个示例中，使用坐标测量机，然后测量参考图案的最后曝光层，并从中创建每个光学器件的校正文件，在一些示例中，这基于标称坐标和实际坐标之间的差异。在该示例中，这种校正是基于在测试样本制备和校准过程中装置处于工艺条件下进行的。
在一些示例中，附加地或可替代地，评估可以由相机在装置中进行。相机可以拍摄一张图片，或者，当使用多个光学器件时，多个相机可以各自拍摄图片。然后这些图片可以拼接在一起。
在(高的，即高于阈值高度的)测试样本制备之后，拍摄一个或多个图像，由此，在一些示例中，两个相机可能彼此未对准。可以从相机的各种角度和/或位置拍摄图像和/或可以使用具有x-y引导的相机以获得多个图像。虚拟和/或真实网格可以布置在该一个或多个图像上。
图5示出了上面提到的测试样本和虚拟网格的图像500。在该示例中，测试样本包括多个元件(例如销)502的图案，并且虚拟网格504位于该图案上。
除了使用虚拟网格之外或替代地，可以使用外壳中/处理室底板上的相机的参考标记。附加地或可替代地，光学图案(例如，使用一个或多个LED和/或一个或多个激光器)可以投射到测试样本上。该光学图案可以，例如包括：一个或多个包含参考图案的透明(例如玻璃)板、包含参考图案的透明箔、一个或多个衍射光学元件(例如一个或多个DOE激光模块)、一个或多个图案投射器(例如一个或多个LED图案投射器)。
在完成校准之后，透明(例如玻璃)板和/或箔可以放置在材料层(例如粉末床)上。板和/或箔可以使用销(例如定位销)定位。
当使用一个或多个衍射光学元件(例如一个或多个DOE激光模块)和/或一个或多个图案投射器(例如一个或多个LED图案投射器)时，这些可布置在处理室内和/或处理室外，并可将网格投射到材料层(例如粉末床)上。
然后，当包括参考图案的透明(例如玻璃)板，和/或包括参考图案的透明箔，和/或一个或多个衍射光学元件(例如一个或多个DOE激光模块)，和/或一个或多个图案投射器(例如一个或多个LED图案投射器)被定位时，可以拍摄一个或多个图像。
图6示出了测试样本的图像600，和布置在处理室底板604上的这种参考标记602(在该示例中以实际投射到室底板上的参考标记的形式)，基底606布置在处理室底板604上。
然后，可以相对于虚拟网格和/或一个以上的参考标记识别测试样本的元件的位置，以便确定测试样本的几何形状。
这种评估方法可以防止基底收缩，因为温度可能不会下降。
使用一个或多个光学图像的评估和校正方法的示例可以与如上所述的使用坐标测量机的校准方法的示例相结合。
图7示出了根据本文描述的一些实施例的装置700的示意性框图。
在该示例中，该装置包括：基底702；一个或多个光学元件704(例如但不限于一个或多个光束源，例如激光源，和/或一个或多个光束控制元件和/或光束分裂元件)；光学元件控制器706，用于控制所述一个或多个光学元件704；校准单元708(在一些示例中包括坐标测量机)，用于通过光学元件控制器706校准一个或多个光学元件704；加热单元710，适用于加热基底702(和/或将基底702保持在目标温度上或目标温度范围内)；适用于测量基底702中的一个或多个的温度的一个或多个温度传感器712；装置的一个或多个光学元件704和装置的处理室716；以及用于在基底702上涂覆材料层的涂覆器714。
光学元件控制器706和校准单元708可以集成到一个单元。
在一些示例中，温度传感器712联接到光学元件控制器706和用于加热单元710的控制器。
图8示出了根据本文描述的一些实施例的方法800的示意流程图。
该方法包括下述步骤：在步骤S802，使用一个或多个光学元件，将光学图案投射到材料上，以使用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层，以形成测试样本。在步骤S804，确定测试样本的几何形状。在步骤S806，将所确定的几何形状与标称几何形状进行比较以生成校准数据，其中标称几何形状基于用于定义光学图案的数据。在步骤S808，使用所述校准数据校准所述一个或多个光学元件。
毫无疑问，本领域技术人员会想到许多其他有效的替代方案。应该理解的是，本发明不限于所描述的实施例和示例的实现方式，以及包括对本领域技术人员来说显而易见的、在所附权利要求的范围内的修改。

Claims (19)

1.一种用于校准添加层制造装置的一个或多个光学元件的校准方法，所述添加层制造装置能用于生产三维工件，所述方法包括：
使用所述一个或多个光学元件将光学图案投射到材料上，以使用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层以形成测试样本；
确定测试样本的几何形状；
将所确定的几何形状与标称几何形状进行比较以产生校准数据；以及
使用所述校准数据校准所述一个或多个光学元件；
其中，仅当所述光学元件的第一温度的第一温度变化率、和/或其中制备有一个或多个材料层的外壳的第二温度的第二温度变化率、和/或其上形成有所述测试样本的基底的第三温度的第三温度变化率低于阈值率时，才制备所述测试样本的一个或多个材料层。
2.根据权利要求1所述的校准方法，其中，所述几何形状和所述标称几何形状分别包括：测试样本位置的坐标和标称坐标。
3.根据权利要求1所述的校准方法，其中，所述确定包括：确定与使用添加层制造技术最后制备的测试样本的所述材料层有关的几何形状数据。
4.根据权利要求1所述的校准方法，其中，使用添加层制造技术的所述制备包括：在相同高度水平上供应所述材料的不同层，以使用添加层制造技术制备测试样本。
5.根据权利要求4所述的校准方法，其中，所述在相同高度水平上供应所述材料的不同层包括：在供应连续的不同层之前降低所述测试样本。
6.根据权利要求1所述的校准方法，其中，所述测试样本的形成是在比阈值周期长的周期内进行的。
7.根据权利要求1所述的校准方法，其中，所述标称几何形状基于用于定义所述光学图案的数据。
8.根据权利要求1所述的校准方法，其中，在形成所述测试样本期间，所述基底是能降低的。
9.根据权利要求1所述的校准方法，其中，在其上形成有所述测试样本的所述基底的基底材料与用于形成所述测试样本的材料相同。
10.根据权利要求1所述的校准方法，其中，在以下的一个或两个期间中，所述基底的第三温度保持在目标温度上和/或目标温度范围内：(i)形成所述测试样本期间，(ii)确定所述测试样本的几何形状期间。
11.根据权利要求1所述的校准方法，其中，所述测试样本的构建高度高于阈值高度，所述阈值高度取决于经由所述测试样本从光学图案所投射到的材料区域传递到材料的相对侧的热量。
12.根据权利要求1所述的校准方法，进一步包括：拍摄所述测试样本的光学图像，并且其中，所述确定所述测试样本的几何形状包括分析所述光学图像。
13.根据权利要求12所述的校准方法，进一步包括：
在所述光学图像上布置真实和/或虚拟网格，和/或在形成测试样本的外壳上，尤其是在外壳的底板上，布置一个或多个参考标记，以及
在所述光学图像中识别测试样本相对于网格和/或一个或多个参考标记的位置，以确定测试样本的几何形状。
14.根据权利要求12所述的校准方法，其中，在已经完成测试样本的形成之后拍摄光学图像。
15.根据权利要求1所述的校准方法，其中，使用坐标测量机执行测试样本的几何形状的确定。
16.一种用于生产三维工件的装置，所述装置包括：
基底，适用于接收能用于生产三维工件的材料；
一个或多个光学元件，适用于将光学图案投射到材料上，以使用添加层制造技术从所述材料制备固化材料层以形成所述测试样本；以及
校准单元，适用于：
确定所述测试样本的几何形状；
将所确定的几何形状与标称几何形状进行比较以产生校准数据；以及
使用所述校准数据校准所述一个或多个光学元件；以及
其中，所述装置被配置为，仅当所述光学元件的第一温度的第一温度变化率、和/或其中制备有所述一个或多个材料层的外壳的第二温度的第二温度变化率、和/或所述基底的第三温度的第三温度变化率低于阈值率时，才制备所述测试样本的一个或多个材料层。
17.根据权利要求16所述的装置，进一步包括加热单元，尤其是加热框架，其中加热单元热联接到基底以将基底加热到和/或将基底保持在目标温度和/或目标温度范围内。
18.根据权利要求16所述的装置，进一步包括：
一个或多个温度传感器，适用于测量以下一项或多项的温度的温度变化率：(i)所述一个或多个光学元件，(ii)所述基底，(iii)放置基底的装置的外壳；
控制器，用于控制所述一个或多个光学元件，其中，所述一个或多个温度传感器联接到所述控制器；以及
其中，所述控制器适用于，仅当第一温度变化速率和/或第二温度变化速率和/或第三温度变化速率低于阈值速率时，才控制一个或多个光学元件将光学图案投射到材料上以制备测试样本的一个或多个材料层。
19.根据权利要求16所述的装置，其中，所述标称几何形状基于用于定义光学图案的数据。
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