CN113853272A - 造型系统 - Google Patents

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Abstract

造型系统是在物体上造型出造型物的造型系统,其具有:显示装置,其显示与物体相关的图像;以及造型装置,其根据使用显示于显示装置的图像而指定的指定位置,在物体上造型出造型物。

Description

造型系统
技术领域
本发明涉及例如用于造型出造型物的造型系统的技术领域。
背景技术
在专利文献1中记载了一种造型系统,其在利用能量光束将粉状的材料熔融之后,通过使熔融的材料固化来造型出造型物。在这样的造型系统中,适当地造型出造型物成为技术课题。
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
根据第1方式,提供一种造型系统,其在物体上造型出造型物,其中,该造型系统具有:显示装置,其显示与所述物体相关的图像;以及造型装置,其根据使用显示在所述显示装置上的所述图像而指定的指定位置,在所述物体上造型出造型物。
根据第2方式,提供一种造型系统,其在物体上造型出造型物,其中,该造型系统具有:显示装置,其显示与所述物体相关的图像和与所述物体的所述图像相关联地显示的指定位置;输入装置,其输入用于指定所述物体上的所述指定位置的信息;以及造型装置,其使用与输入的所述指定位置相关的信息在所述物体上造型出造型物。
根据第3方式,提供一种造型系统,其具有:输入装置,其指定在物体上造型的造型物位置;以及造型装置,其使用关于所述物体的部位的位置信息和与所述造型物位置相关的信息在所述物体上造型出造型物。
根据第4方式,提供一种造型系统,其具有:支承装置,其支承物体;信息生成装置,其生成关于所述物体的部位的位置信息;造型装置,其使用与在所述物体上造型的造型物位置相关的信息和所述物体的所述位置信息,在所述物体上造型出造型物;以及运算装置,其将与所述物体的形状相关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联。
根据第5方式,提供一种造型系统,其具有:支承装置,其支承物体;附加加工装置,其对所述物体进行附加加工;位置变更装置,其变更所述附加加工装置的附加加工位置与所述支承装置之间的相对位置关系;位置测量装置,其测量所述物体的部位的位置;指定装置,其指定在所述物体上造型的造型物位置;以及控制装置,其使用所述位置测量装置的测量结果和与所述造型物位置相关的信息来控制所述附加加工装置和所述位置变更装置。
本发明的作用及其他优点将从以下说明的实施方式中得以明确。
附图说明
图1是示出本实施方式的加工系统的构造的剖视图。
图2是示出本实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
图3的(a)至图3的(j)分别是表示投影装置投影的投影图案的俯视图。
图4是示出坐标匹配动作的流程的流程图。
图5是示出包含形成有对位用的记号的载置面的工作台的俯视图。
图6是图5所示的工作台的沿V-V’线的剖视图。
图7是示出形成有对位用的记号的光束检测部件的俯视图。
图8是图7所示的光束检测部件的沿VII#1-VII#1’线的剖视图。
图9是图7所示的光束检测部件的沿VII#2-VII#2’线的剖视图。
图10是示出载置于载置面的光束检测部件的俯视图。
图11是示出形成有对位用的记号的基准部件的俯视图。
图12是示出载置于载置面的基准部件的俯视图。
图13是示出工作台坐标系内的载置面和工件的立体图。
图14是示出第1工件模型对准动作的流程的流程图。
图15是示出第2工件模型对准动作的流程的流程图。
图16是概念性地示出对模型形状信息所表示的3维模型(即,工件)与测量形状信息所表示的工件进行图案匹配的情形的概念图。
图17是示出第3工件模型对准动作的流程的流程图。
图18是示出在指定点多个引导光交叉的情形的剖视图。
图19是示出在指定点多个引导光未交叉的情况的剖视图。
图20的(a)是示出在用户指定点多个引导光交叉时的、工件W的表面(特别是用户指定点)上的多个引导光的光束点的俯视图,图20的(b)是示出在用户指定点多个引导光不交叉时的、工件W的表面(特别是用户指定点)上的多个引导光的光束点的俯视图。
图21是示出工作台坐标系内的工件和3维构造物的立体图。
图22是示出加工模型对准动作的流程的流程图。
图23是示出工件模型的显示例的俯视图。
图24是示出工件模型的显示例的俯视图。
图25是示出工件模型的显示例的俯视图。
图26是示出工件模型的显示例的俯视图。
图27是示出显示器中的显示例的俯视图。
图28是示出工件模型以及加工模型的剖视图。
图29是将加工信息的修正例与加工模型以及工件模型一起概念性地示出的剖视图。
图30的(a)至图30的(c)分别是将修正加工信息的方法的一例与工件模型以及加工模型一起概念性地示出的剖视图。
图31的(a)至图31的(c)分别是将修正加工信息的方法的其他例与工件模型以及加工模型一起概念性地示出的剖视图。
图32的(a)至图32的(e)分别是表示在工件上的某区域中照射光且供给造型材料的情况下的样子的剖视图。
图33的(a)至图33的(c)分别是表示形成3维构造物的过程的剖视图。
图34是示出本实施方式的加工系统的系统结构的另一例的系统结构图。
图35的(a)是示出基准部件的其他例的俯视图,图35(b)是沿图35的(a)中的A-A’线的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对造型系统的实施方式进行说明。以下,使用通过对作为物体的一例的工件W进行附加加工而在工件W上形成造型物的加工系统(即,造型系统)SYS,对造型系统的实施方式进行说明。特别是,以下,使用进行基于激光堆焊法(LMD:Laser MetalDeposition)的附加加工的加工系统SYS,对造型系统的实施方式进行说明。基于激光堆焊法的附加加工是如下的附加加工:通过利用加工光EL使供给到工件W的造型材料M熔融,从而形成与工件W一体化的或者能够从工件W分离的3维构造物ST。需要说明的是,激光堆焊法(LMD)也可以称为直接金属沉积、直接能量沉积、激光熔覆、激光工程净成型、直接光合成、激光合成、成型沉积机械、焊丝激光沉积、气体通过焊丝、激光粉末腐蚀、激光金属成型、选择激光粉末熔化、激光直接铸造、激光粉末沉积、激光附加机械、激光快速成型。
另外,在以下的说明中,使用由相互垂直的X轴、Y轴以及Z轴定义的XYZ垂直坐标系,对构成加工系统SYS的各种结构要素的位置关系进行说明。另外,在以下的说明中,为了便于说明,X轴方向以及Y轴方向分别为水平方向(即,水平面内的规定方向),Z轴方向为铅垂方向(即,与水平面垂直的方向,实质上为上下方向)。另外,将绕X轴、Y轴以及Z轴的旋转方向(换言之,倾斜方向)分别称为θX方向、θY方向以及θZ方向。这里,也可以将Z轴方向设为重力方向。另外,也可以将XY平面设为水平方向。
(1)加工系统SYS的构造
首先,参照图1和图2对本实施方式的加工系统SYS的构造进行说明。图1是示出本实施方式的加工系统SYS的构造的一例的剖视图。图2是示出本实施方式的加工系统SYS的系统结构的一例的系统结构图。
加工系统SYS能够形成3维构造物ST(即,在3维方向的任意方向上都具有大小的3维的物体,立体物)。加工系统SYS能够在成为用于形成3维构造物ST的基础的工件W上形成3维构造物ST。也可以将该工件W称为基座部件或台座。加工系统SYS通过对工件W进行附加加工,能够在工件W上形成3维构造物ST。在工件W为后述的工作台31的情况下,加工系统SYS能够在工作台31上形成3维构造物ST。在工件W是由工作台31保持(或者被工作台31载置)的现有构造物的情况下,加工系统SYS能够在现有构造物上形成3维构造物ST。在该情况下,加工系统SYS也可以形成与现有构造物一体化的3维构造物ST。形成与现有构造物一体化的3维构造物ST的动作可视为与对现有构造物附加新的构造物的动作等价。另外,现有构造物例如也可以是存在缺损部位的要修理品。加工系统SYS也可以以填埋要修理品的缺损部位的方式在要修理品形成3维构造物。或者,加工系统SYS也可以形成能够与现有构造物分离的3维构造物ST。另外,图1示出了工件W是由工作台31保持的现有构造物的例子。另外,以下也使用工件W是由工作台31保持的现有构造物的例子进行说明。
如上所述,加工系统SYS能够通过激光堆焊法形成3维构造物ST。即,加工系统SYS也可以说是使用层叠造型技术形成物体的3D打印机。另外,层叠造型技术也被称为快速成型(Rapid Prototyping)、快速制造(Rapid Manufacturing)、或附加制造(AdditiveManufacturing)。
为了形成3维构造物ST,如图1以及图2所示,加工系统SYS具有材料供给装置1、加工装置2、工作台装置3、光源4、气体供给装置5、外壳6、控制装置7、测量装置8、显示器91以及输入装置92。加工装置2、工作台装置3以及测量装置8各自的至少一部分收纳在外壳6的内部的腔室空间63IN内。
材料供给装置1向加工装置2供给造型材料M。材料供给装置1以将加工装置2为了形成3维构造物ST而每单位时间所需的分量的造型材料M向加工装置2供给的方式,供给与该所需的分量对应的期望量的造型材料M。
造型材料M是能够通过规定强度以上的加工光EL的照射而熔融的材料。作为这样的造型材料M,例如能够使用金属材料以及树脂材料中的至少一方。但是,作为造型材料M,也可以使用与金属材料以及树脂材料不同的其他材料。造型材料M是粉状的材料。即,造型材料M为粉体。粉体除了粉状的材料以外,还可以包含粒状的材料。造型材料M例如也可以包含处于90微米±40微米的范围内的粒径的粉体。构成造型材料M的粉体的平均粒径例如可以是75微米,也可以是其他尺寸。但是,造型材料M也可以不是粉体,例如也可以使用线状的造型材料、气体状的造型材料。另外,加工系统SYS也可以利用带电粒子束等能量光束对造型材料M进行加工而形成造型物。
加工装置2使用从材料供给装置1供给的造型材料M来形成3维构造物ST。为了使用造型材料M形成3维构造物ST,加工装置2具有加工头21、头驱动系统22、位置测量装置23以及多个(例如2个)引导光射出装置24。而且,加工头21具有照射光学系统211和材料喷嘴(即供给造型材料M的供给系统)212。加工头21和头驱动系统22收纳于腔室空间63IN内。但是,加工头21和/或头驱动系统22的至少一部分也可以配置于外壳6的外部的空间即外部空间64OUT。另外,外部空间64OUT也可以是加工系统SYS的操作者能够进入的空间。另外,加工装置2也是造型出作为造型物的3维构造物ST的装置,因此也可以称为造型装置。加工装置2也是通过附加加工来形成作为造型物的3维构造物ST的装置,因此也可以称为附加加工装置。
照射光学系统211是用于从射出部213射出加工光EL的光学系统(例如,聚光光学系统)。具体而言,照射光学系统211经由光纤、光导管等未图示的光传输部件与发出加工光EL的光源4光学连接。照射光学系统211射出经由光传输部件从光源4传输来的加工光EL。照射光学系统211以使加工光EL在腔室空间63IN前进的方式射出加工光EL。照射光学系统211从照射光学系统211朝向下方(即,-Z侧)照射加工光EL。在照射光学系统211的下方配置有工作台31。在工件W载置于工作台31的情况下,照射光学系统211朝向工件W照射加工光EL。具体而言,照射光学系统211能够向作为被照射加工光EL(典型的是被聚光)的区域而设定在工件W上的照射区域EA照射加工光EL。并且,照射光学系统211的状态在控制装置7的控制下,能够在向照射区域EA照射加工光EL的状态与不向照射区域EA照射加工光EL的状态之间切换。另外,从照射光学系统211射出的加工光EL的方向并不限定于正下方(即,与-Z轴方向一致),例如,也可以是相对于Z轴倾斜规定角度的方向。
材料喷嘴212具有供给造型材料M的供给出口214。材料喷嘴212从供给出口214供给造型材料M(例如,喷射、喷出或喷吹)。材料喷嘴212经由未图示的管等与作为造型材料M的供给源的材料供给装置1物理连接。材料喷嘴212经由管供给从材料供给装置1供给的造型材料M。材料喷嘴212也可以经由管而压送从材料供给装置1供给的造型材料M。即,也可以将来自材料供给装置1的造型材料M与输送用的气体(例如氮气、氩气等惰性气体)混合并经由管向材料喷嘴212压送。在该情况下,作为输送用的气体,例如也可以使用从气体供给装置5供给的吹扫气体。此外,在图1中,材料喷嘴212描绘为管状,但材料喷嘴212的形状并不限定于该形状。材料喷嘴212向腔室空间63IN供给造型材料M。材料喷嘴212从材料喷嘴212朝向下方(即,-Z侧)供给造型材料M。在材料喷嘴212的下方配置有工作台31。在工作台31搭载有工件W的情况下,材料喷嘴212朝向工件W供给造型材料M。此外,从材料喷嘴212供给的造型材料M的行进方向是相对于Z轴方向倾斜规定的角度(作为一个例子为锐角)的方向,但也可以是-Z侧(即,正下方)。
在本实施方式中,材料喷嘴212以朝向照射光学系统211照射加工光EL的照射区域EA供给造型材料M的方式相对于照射光学系统211对位。即,以作为材料喷嘴212供给造型材料M的区域而设定在工件W上的供给区域MA与照射区域EA一致(或者,至少局部重复)的方式,对材料喷嘴212与照射光学系统211进行对位。另外,也可以以材料喷嘴212向由从照射光学系统211射出的加工光EL形成的熔融池MP供给造型材料M的方式进行对位。
头驱动系统22使加工头21移动。头驱动系统22例如使加工头21在腔室空间63IN内移动。头驱动系统22使加工头21沿着X轴、Y轴以及Z轴中的至少一个移动。当加工头21沿着X轴和Y轴中的至少一方移动时,照射区域EA和供给区域MA分别在工件W上沿着X轴和Y轴中的至少一方移动。并且,头驱动系统22除了X轴、Y轴以及Z轴中的至少一个以外,还可以使加工头21沿着θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个旋转方向移动。换言之,头驱动系统22也可以使加工头21绕X轴、Y轴以及Z轴中的至少一个轴旋转。头驱动系统22也可以绕X轴、Y轴以及Z轴中的至少一个轴改变加工头21的姿势。头驱动系统22例如包含电动机等致动器。
另外,头驱动系统22也可以使照射光学系统211和材料喷嘴212分别移动。具体而言,例如,头驱动系统22也可以能够调整射出部213的位置、射出部213的朝向、供给出口214的位置以及供给出口214的朝向中的至少一个。在该情况下,能够分别控制照射光学系统211照射加工光EL的照射区域EA和材料喷嘴212供给造型材料M的供给区域MA。
位置测量装置23能够测量加工头21的位置。位置测量装置23例如也可以包含编码器以及激光干涉仪中的至少一方。
引导光射出装置24配置于加工头21。引导光射出装置24射出引导光GL。引导光射出装置24以使引导光GL在腔室空间63IN前进的方式射出引导光GL。多个引导光射出装置24以使从多个引导光射出装置24分别射出的多个引导光GL在加工头21的下方的某个位置相互交叉的方式相互对位。特别是,多个引导光射出装置24以多个引导光GL在加工光EL的聚焦位置相互交叉的方式进行对位。加工装置2主要在加工光EL的聚焦位置对物体进行加工(即,附加加工),因此也可以说多个引导光射出装置24以多个引导光GL在进行加工装置2的附加加工的附加加工位置相互交叉的方式相互对位。另外,关于这样的引导光射出装置24的利用方法,在后面详细叙述。另外,多个引导光GL也可以在从加工光EL的聚焦位置偏离的位置(散焦位置)以相互交叉的方式对位。
工作台装置3具有工作台31。工作台31收纳于腔室空间63IN。工作台31能够支承工件W。另外,在此所说的“工作台31支承工件W”的状态也可以是指工件W被工作台31直接或间接地支承的状态。工作台31也可以能够保持工件W。即,工作台31也可以通过保持工件W来支承工件W。或者,工作台31也可以不能够保持工件W。在该情况下,工件W也可以载置于工作台31。即,工作台31也可以对载置于工作台31的工件W进行支承。此时,工件W也可以通过夹紧压力机载置于工作台31。因此,本实施方式中的“工作台31支承工件W”的状态也可以包含工作台31保持工件W的状态以及工件W载置于工作台31的状态。也可以将工作台31称为支承工件W的支承装置、载置工件W的载置装置、保持工件W的保持装置或工作台。由于工作台31收纳于腔室空间63IN,因此工作台31所支承的工件W也收纳于腔室空间63IN。而且,工作台31在保持有工件W的情况下,能够释放所保持的工件W。上述的照射光学系统211在工作台31支承工件W的期间的至少一部分照射加工光束PL。而且,上述的材料喷嘴212在工作台31支承工件W的期间的至少一部分供给造型材料M。另外,材料喷嘴212所供给的造型材料M的一部分有可能从工件W的表面向工件W的外部(例如,向工作台31的周围)散射或洒落。因此,加工系统SYS也可以在工作台31的周围具有回收散射或洒落的造型材料M的回收装置。此外,为了保持工件W,工作台31也可以具有机械的卡盘、真空吸附卡盘等。
光源4例如将红外光以及紫外光中的至少一个作为加工光EL射出。但是,作为加工光EL,也可以使用其他波长的光,例如可见区域的波长的光。加工光EL是激光。在该情况下,光源4也可以包含半导体激光器等激光光源。作为激光光源的一例,可举出激光二极管(LD:Laser Diode)、光纤激光、CO2激光、YAG激光以及准分子激光等的至少一个。但是,加工光EL也可以不是激光,光源4也可以包含任意的光源(例如,LED(Light Emitting Diode:发光二极管)以及放电灯等中的至少一个)。
气体供给装置5是用于对腔室空间631IN进行吹扫的吹扫气体的供给源。吹扫气体包含惰性气体。作为惰性气体的一例,可以举出氮气或氩气。气体供给装置5向腔室空间63IN供给吹扫气体。其结果,腔室空间63IN成为被吹扫气体吹扫的空间。需要说明的是,气体供给装置5也可以是储存有氮气、氩气等惰性气体的储气瓶。在惰性气体为氮气的情况下,气体供给装置5也可以是以大气为原料产生氮气的氮气产生装置。
外壳6是在作为外壳6的内部空间的腔室空间63IN中至少收纳加工装置2和工作台装置3各自的至少一部分的收纳装置。外壳6包含规定腔室空间63IN的隔壁部件61。隔壁部件61是将腔室空间63IN与外壳6的外部空间64OUT隔开的部件。隔壁部件61隔着其内壁611面向腔室空间63IN,隔着其外壁612面向外部空间64OUT。在该情况下,由隔壁部件61包围的空间(更具体而言,由隔壁部件61的内壁611包围的空间)成为腔室空间63IN。另外,也可以在隔壁部件61上设置能够开闭的门。该门也可以在将工件W载置于工作台31时、以及从工作台31取出工件W和/或造型物时打开,并且在造型中关闭。
控制装置7控制加工系统SYS的动作。控制装置7例如也可以包含CPU(CentralProcessing Unit:中央处理单元)(或者除了CPU之外或者代替CPU而包含GPU(GraphicsProcessing Unit:图形处理单元))和存储器。控制装置7作为通过CPU执行计算机程序来控制加工系统SYS的动作的装置发挥功能。该计算机程序是用于使控制装置7(例如,CPU)进行(即,执行)控制装置7应进行的后述的动作的计算机程序。即,该计算机程序是用于使控制装置7发挥使加工系统SYS进行后述的动作的功能的计算机程序。CPU所执行的计算机程序既可以记录于控制装置7所具有的存储器(即,记录介质),也可以记录于内置于控制装置7或者能够外置于控制装置7的任意的存储介质(例如,硬盘、半导体存储器)。或者,CPU也可以经由网络接口从控制装置7的外部的装置下载应执行的计算机程序。
例如,控制装置7也可以控制照射光学系统211的加工光EL的射出方式。射出方式例如也可以包含加工光EL的强度以及加工光EL的射出定时中的至少一方。在加工光EL为脉冲光的情况下,射出方式例如也可以包含脉冲光的发光时间的长度与脉冲光的发光周期之比(所谓的占空比)。另外,射出方式例如也可以包含脉冲光的发光时间的长度本身、发光周期本身。并且,控制装置7也可以控制加工头21基于头驱动系统22的移动方式。移动方式例如也可以包含移动量、移动速度、移动方向以及移动定时中的至少一个。进而,控制装置7也可以控制基于材料供给装置1的造型材料M的供给方式。基于材料喷嘴212的造型材料M的供给方式主要由基于材料供给装置1的造型材料M的供给方式决定。因此,控制基于材料供给装置1的造型材料M的供给方式可视为与控制基于材料喷嘴212的造型材料M的供给方式等价。供给方式例如也可以包含供给量(特别是每单位时间的供给量)以及供给定时中的至少一方。
控制装置7也可以不设置在加工系统SYS的内部,例如,也可以作为服务器等设置在加工系统SYS外。在这种情况下,控制装置7和加工系统SYS可以通过有线或无线网络(或者数据总线和/或通信线路)连接。作为有线网络,例如可以应用使用以IEEE1394,RS-232x,RS-422,RS-423,RS-485以及USB中的至少一个为代表的串行总线方式的接口的网络。作为有线的网络,也可以应用使用并行总线方式的接口的网络。作为有线的网络,也可以应用使用基于以10BASE-T、100BASE-TX以及1000BASE-T中的至少一个为代表的以太网(注册商标)的接口的网络。作为无线网络,也可以应用使用了电波的网络。作为使用电波的网络的例子,列举符合IEEE802.1x的网络(例如,无线LAN和Bluetooth(注册商标)中的至少一个)。作为无线网络,也可以使用利用了红外线的网络。作为无线网络,也可以使用利用了光通信的网络。在该情况下,控制装置7和加工系统SYS也可以构成为能够经由网络进行各种信息的发送接收。另外,控制装置7也可以能够经由网络向加工系统SYS发送指令、控制参数等信息。加工系统SYS也可以具有经由上述网络接收来自控制装置7的指令、控制参数等信息的接收装置。加工系统SYS也可以具有经由上述网络对控制装置7发送指令、控制参数等信息的发送装置(即,对控制装置7输出信息的输出装置)。或者,也可以是,进行控制装置7所进行的处理中的一部分的第1控制装置设置于加工系统SYS的内部,另一方面,进行控制装置7所进行的处理中的另一部分的第2控制装置设置于加工系统SYS的外部。
此外,作为记录CPU执行的计算机程序的记录介质,也可以使用CD-ROM、CD-R、CD-RW、软盘、MO、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW以及Blu-ray(注册商标)等光盘、磁带等磁介质、光磁盘、USB存储器等半导体存储器、以及其他能够存储程序的任意的介质中的至少一个。记录介质也可以包含能够记录计算机程序的设备(例如,按照能够以软件以及固件等的至少一方的方式执行计算机程序的状态安装的通用设备或者专用设备)。并且,计算机程序所包含的各处理、功能既可以通过控制装置7(即,计算机)执行计算机程序而在控制装置7内实现的逻辑处理块来实现,也可以通过控制装置7所具有的规定的门阵列(FPGA、ASIC)等硬件来实现,还可以以逻辑处理块和实现硬件的一部分要素的部分硬件模块混合存在的形式来实现。
测量装置8能够在控制装置7的控制下对测量对象物进行测量。具体而言,测量装置8能够在控制装置7的控制下对测量对象物进行测量。测量装置8的测量结果从测量装置8输出到控制装置7。
测量也可以包含测量对象物的位置的测量。测量对象物的位置也可以包含将测量对象物细分化后的各部分(即,各部位)的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向中的至少一个方向上的位置。测量对象物的位置也可以包含测量对象物的表面的位置。测量对象物的表面的位置也可以包含将测量对象物的表面细分化而得到的各部分(即,各部位)的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向中的至少一个方向上的位置。测量也可以包含测量对象物的形状(例如,3维形状)的测量。测量对象物的形状也可以包含将工件W细分化后的各部分的朝向(例如,各部分的法线的朝向,与各部分相对于X轴、Y轴以及Z轴中的至少一个的倾斜量实质上等价)。测量对象物的形状也可以包含测量对象物的表面的形状。测量对象物的表面的形状也可以包含将工件W的表面细分化后的各部分的朝向(例如,各部分的法线的朝向,与各部分相对于X轴、Y轴以及Z轴中的至少一个的倾斜量(即,各部分的姿势)实质上等价)。此外,测量也可以包含测量对象物的反射率、分光反射率、表面粗糙度等测量对象物的属性的测量。
在本实施方式中,测量对象物例如包含载置于工作台31的载置面311上的物体。因此,测量装置8的测量范围被设定为所希望的范围,以便能够测量载置于载置面311上的物体。作为载置于载置面311上的物体的一例,可以举出上述的工件W。作为载置于载置面311上的物体的另一例,可列举后述的基准部件34(参照图11等)。
测量装置8只要能够对测量对象物进行测量,则可以具有任何构造。测量装置8只要能够对测量对象物进行测量,则可以是任意种类的测量装置。图1和图2示出了测量装置8是3D扫描仪的例。即,图1和图2示出了测量装置8光学地对测量对象物进行测量的例子。图1以及图2示出测量装置8不与测量对象物接触地对测量对象物进行测量的例子。然而,测量装置8也可以使用与光学方法不同的方法、例如电磁波、声波来对测量对象物进行测量。测量装置8也可以与测量对象物接触来对测量对象物进行测量。作为与测量对象物接触而对测量对象物进行测量的测量装置的一例,可举出一边对测量对象物按压探头等传感器一边对测量对象物进行测量的测量装置。
在测量装置8为3D扫描仪的情况下,测量装置8例如如图2所示,具有投影装置81和拍摄装置82。在图2所示的例子中,测量装置8具有多个拍摄装置82。更具体而言,在图2所示的例子中,测量装置8具有2个拍摄装置82(具体而言,拍摄装置82#1以及拍摄装置82#2)。但是,测量装置8也可以具有单一的拍摄装置82。
投影装置81对载置面311照射测量光DL。测量光DL是用于将期望的投影图案投影到载置面311的光。测量光DL是用于向载置于载置面311的测量对象物投影期望的投影图案的光。期望的投影图案也可以包含1维的投影图案。期望的投影图案也可以包含2维的投影图案。投影装置81也可以将单一种类的投影图案投影于测量对象物。或者,投影装置81也可以将多种投影图案依次投影到测量对象物。
图3的(a)至图3的(j)表示投影图案的一例。图3的(a)表示相当于白图像的投影图案。图3的(b)表示相当于黑图像的投影图案。图3的(a)和图3的(b)可以用于测量环境光的状态。图3的(c)至图3的(f)示出了与互不相同的多个条纹图案(例如条纹的数量和宽度互不相同的多个条纹图案)相当的多个投影图案。图3的(g)至图3的(j)表示相当于相位互不相同的灰色图案(换言之,相移图案)的多个投影图案。
投影装置81也可以将图3的(a)以及图3的(b)所示的多个投影图案依次投影,之后,将图3的(c)至图3的(f)所示的多个投影图案依次投影,之后,将图3的(g)至图3的(j)所示的多个投影图案依次投影。在该情况下,图3的(g)至图3的(j)各自所示的投影图案所包含的灰色代码的周期宽度也可以与图3的(c)至图3的(f)所示的投影图案所包含的条纹的最小宽度相同。此外,作为通过使用多个拍摄装置82对投影有相移图案的测量对象物进行拍摄来对测量对象物进行测量的状态的方法的一例,可以举出立体视觉相移法。
拍摄装置82对载置面311进行拍摄。拍摄装置82对载置于载置面311的测量对象物进行拍摄。特别是,拍摄装置82对投影于测量对象物的投影图案进行拍摄。控制装置7基于拍摄装置82的拍摄结果(特别是与拍摄到的投影图案相关的信息),生成与测量装置8测量出的测量对象物的状态相关的测量信息(即,与测量装置8对测量对象物的测量结果相关的测量信息)。测量对象物的测量包含测量对象物的位置测量以及形状测量中的至少一个,因此测量信息也可包含与测量装置8所测量的测量对象物的位置相关的测量位置信息以及与测量装置8所测量的测量对象物的形状相关的测量形状信息中的至少一个。在该情况下,控制装置7能够作为用于生成测量信息(即,测量位置信息以及测量形状信息中的至少一个)的信息生成装置发挥功能。
测量信息可以包含测量位置信息和测量形状信息中的任意一个。测量信息可以包含测量位置信息和测量形状信息两者。特别是,测量信息也可以是测量位置信息与测量形状信息对应的信息。“测量位置信息与测量形状信息对应的测量状态信息”是指处于能够确定测量对象物的各部分的位置以及形状双方的状态的信息。因此,如果参照这样的测量状态信息,则不会产生虽然能够确定测量对象物的某部分的位置,但无法确定相同部分的形状的状况。在以下的说明中,为了便于说明,使用测量信息是测量位置信息与测量形状信息对应的信息的例子进行说明。此外,这样的测量信息也可以不包含测量位置信息和测量形状信息作为分别独立的不同的信息,只要能够确定测量对象物的各部分的位置以及形状双方,测量信息也可以具有任意的数据结构。
测量装置8通过隔壁部件83而与腔室空间63IN隔离。测量装置8配置于通过隔壁部件83而与腔室空间63IN隔离的空间。由此,抑制存在于腔室空间63IN的物质相对于测量装置8的附着。此外,作为存在于腔室空间63IN的物质的一例,有可能存在从材料喷嘴212向腔室空间63IN供给的造型材料M、以及因加工光EL的照射而从后述的造型面MS产生的物质。作为因加工光EL的照射而从后述的造型面MS产生的物质的一例,能够列举包含熔融的造型材料M的微粒以及构成熔融的工件W的材料的微粒中的至少一方的烟尘。
隔壁部件83在投影装置81照射的测量光DL的光路与隔壁部件83交叉的位置,具有测量光DL能够通过而能够遮断上述物质的光透过部件84。其结果,即使测量装置8被隔壁部件83与腔室空间63IN隔离,测量装置8也能够对配置于腔室空间63IN的测量对象物适当地照射测量光DL。需要说明的是,测量装置8也可以不通过隔壁部件83与腔室空间63IN隔离。例如,测量装置8也可以配置于腔室空间63IN内。在测量装置8配置于腔室空间63IN内的情况下,测量装置8也可以具有耐粉尘性。
显示器91是能够在控制装置7的控制下显示期望的图像的显示装置。例如,显示器91也可以显示与加工系统SYS有关的信息。例如,显示器91也可以显示与3维构造物ST相关的信息。例如,显示器91也可以显示与工件W相关的信息。例如,显示器91也可以显示与拍摄装置82的拍摄结果相关的信息。
另外,显示器91也可以不设置在加工系统SYS的内部。例如,显示器91也可以作为外部显示器设置在加工系统SYS的外部。在该情况下,显示器91和加工系统SYS也可以通过有线和/或无线网络(或者缆线、数据总线和/或通信线路)连接。在该情况下,控制装置7也可以构成为能够经由网络在与显示器91之间进行各种信息的发送和接收(即,输入输出)。显示器91也可以具有在与控制装置7之间(进而,经由或不经由控制装置7而与加工系统SYS所具有的其他装置之间)进行信息的发送接收的发送接收部(即,输入输出部)、和显示图像的显示部。
输入装置92是受理来自加工系统SYS的外部的信息的输入的装置。例如,输入装置92也可以受理来自加工系统SYS的用户的信息的输入。例如,输入装置92也可以受理来自加工系统SYS的外部的装置的信息的输入。例如,输入装置92也可以受理来自能够安装于加工系统SYS的记录介质的信息的输入。作为输入装置92的一例,可举出用户能够操作的操作装置。操作装置的例包含键盘、鼠标、触摸板、触摸面板(例如,与显示器91集成的触摸面板)和指点设备中的至少一个。作为输入装置92的另一例,可以举出用于与加工系统SYS的外部装置连接的接口装置。作为输入装置92的另一例,可举出能够读取可安装于加工系统SYS的记录介质的读取装置。输入装置92受理了输入的信息(即,输入到输入装置92的信息)例如被输出到控制装置7。
输入装置92也可以经由显示器91的显示画面受理信息的输入。例如,输入装置92也可以经由在显示器91的显示画面上显示的GUI(Graphical User Interface:图形用户界面)来受理信息的输入。例如,输入装置92也可以受理与用户对显示在显示器91的显示画面上的GUI的操作相关的信息的输入。在该情况下,显示器91也可以在控制装置7的控制下,显示用于受理经由输入装置92的信息的输入的图像(例如,上述的GUI)。这样,显示装置也可以兼用作输入装置92。
另外,输入装置92也可以不设置在加工系统SYS的内部。例如,输入装置92也可以作为外部输入装置设置在加工系统SYS的外部。在该情况下,输入装置92和加工系统SYS也可以通过有线或无线的网络(或者缆线、数据总线和/或通信线路)连接。在该情况下,控制装置7也可以构成为经由网络取得输入装置92所输入的信息。换言之,控制装置7也可以构成为作为经由网络接收输入装置92所输入的信息的接收装置发挥功能。输入装置92也可以具有:发送和接收部(即,输入输出部),其在与控制装置7之间(进而,经由或不经由控制装置7而与加工系统SYS所具有的其他装置之间)进行信息的发送和接收;以及输入受理部,其受理来自加工系统SYS的外部的输入。
(2)加工系统SYS的动作
接着,对加工系统SYS的动作的流程进行说明。在本实施方式中,加工系统SYS在控制装置7的控制下进行工件模型对准动作。之后,加工系统SYS在控制装置7的控制下进行加工模型对准动作。之后,加工系统SYS在控制装置7的控制下进行加工动作。进而,加工系统SYS也可以在控制装置7的控制下,在工件模型对准动作之前进行坐标匹配动作。因此,以下,依次对坐标匹配动作、工件模型对准动作、加工模型对准动作以及加工动作进行说明。
(2-1)坐标匹配动作
首先,对坐标匹配动作进行说明。坐标匹配动作是用于将加工坐标系、工作台坐标系以及测量坐标系相互关联的动作。加工坐标系是用于确定加工头21的位置的3维坐标系。例如,头驱动系统22根据与在头坐标系内确定的加工头21的位置相关的信息,使加工头21移动。例如,位置测量装置23测量加工头21在头坐标系内的位置。工作台坐标系是为了确定工作台31的位置而使用的3维坐标系。如后所述,在通过工作台驱动系统使工作台31能够移动的情况下,工作台驱动系统基于与在工作台坐标系内确定的工作台31的位置相关的信息,使工作台31移动。测量坐标系是为了确定测量装置8测量出的测量对象物的位置而使用的3维坐标系。即,测量坐标系是为了确定测量装置8的测量范围内的位置而使用的3维坐标系。控制装置7基于测量装置8的测量结果,生成与测量坐标系内的测量对象物的位置相关的测量位置信息。
当加工坐标系、工作台坐标系以及测量坐标系相互关联时,能够将加工坐标系、工作台坐标系以及测量坐标系中的任意一个坐标系内的某位置的坐标转换为加工坐标系、工作台坐标系以及测量坐标系中的另一个坐标系内的某位置的坐标。因此,可以说坐标匹配动作与用于取得用于将加工坐标系内的坐标转换为工作台坐标系以及测量坐标系各自的坐标的信息(例如,转换矩阵)、用于将工作台坐标系内的坐标转换为加工坐标系以及测量坐标系各自的坐标的信息(例如,转换矩阵)、以及用于将测量坐标系内的坐标转换为加工坐标系以及工作台坐标系各自的坐标的信息(例如,转换矩阵)的动作等价。
另外,在通过坐标匹配动作得到的信息(例如,与转换矩阵有关的信息)是对于控制装置7而言已经已知的信息的情况下,加工系统SYS也可以不进行坐标匹配动作。例如,在通过坐标匹配动作得到的信息经由输入装置92输入到加工系统SYS的情况下,加工系统SYS也可以不进行坐标匹配动作。
以下,参照图4对这样的坐标匹配动作的流程进行说明。图4是示出坐标匹配动作的流程的流程图。
如图4所示,作为坐标匹配动作的一部分,加工系统SYS进行将加工坐标系与工作台坐标系建立关联的动作(步骤S111至步骤S113)。进而,作为坐标匹配动作的一部分,加工系统SYS进行将测量坐标系与工作台坐标系建立关联的动作(步骤S114至步骤S116)。若加工坐标系与工作台坐标系建立关联且测量坐标系与工作台坐标系建立关联,则加工坐标系与测量坐标系经由工作台坐标系间接地建立关联。因此,通过进行从步骤S111到步骤S116的处理,将加工坐标系、工作台坐标系和测量坐标系相互关联起来。
图4示出加工系统SYS在进行了将加工坐标系与工作台坐标系建立关联的动作之后,进行将测量坐标系与工作台坐标系建立关联的动作的例子。然而,加工系统SYS也可以在进行了将测量坐标系与工作台坐标系建立关联的动作之后,进行将加工坐标系与工作台坐标系建立关联的动作。
为了将加工坐标系与工作台坐标系建立关联,首先,在工作台31的载置面311载置光束检测部件32(步骤S111)。特别是,光束检测部件32以光束检测部件32与载置面311的位置关系成为所希望的第1位置关系的方式载置于载置面311。在本实施方式中,为了以使光束检测部件32与载置面311的位置关系成为所希望的第1位置关系的方式将光束检测部件32载置于载置面311,在光束检测部件32与载置面311双方形成有对位用的记号。以下,参照图5至图10,对形成有对位用的记号的载置面311以及光束检测部件32的一例进行说明。图5是示出包含形成有对位用的记号的载置面311的工作台31的俯视图。图6是图5所示的工作台31的沿V-V’线的剖视图。图7是示出形成有对位用的记号的光束检测部件32的俯视图。图8是图7所示的光束检测部件32的沿VII#1-VII#1’线的剖视图。图9是图7所示的光束检测部件32的沿VII#2-VII#2’线的剖视图。图10是示出载置于载置面311的光束检测部件32的俯视图。
如图5和图6所示,在载置面311上形成有多个销312作为对位用的记号。在图5和图6所示的例子中,在载置面311上形成有2个销312,但也可以形成有3个以上的销312。销312是从载置面311沿Z轴方向突出的部件。此外,与工作台坐标系内的销312的位置相关的信息是对于控制装置7而言已知的信息。
如图7至图9所示,光束检测部件32具有基座部件321。基座部件321是板状的部件。基座部件321具有能够载置于载置面311的形状以及尺寸。在基座部件321上,作为对位用的记号而形成有多个贯通孔322。在图7和图8所示的例子中,在基座部件321上形成有2个贯通孔322。贯通孔322沿着Z轴方向贯通基座部件321。
在本实施方式中,如图10所示,光束检测部件32以销312插入贯通孔322的方式载置于载置面311上。光束检测部件32在销312插入贯通孔322的状态下载置于载置面311上。因此,贯通孔322的排列方式与销312的排列方式相同。而且,贯通孔322的数量与销312的数量相同(或者也可以较多)。其结果,光束检测部件32以相对于载置面311具有所希望的第1位置关系的方式载置于载置面311。光束检测部件32以相对于载置面311上的销312具有所希望的第1位置关系的方式载置于载置面311。光束检测部件32以满足载置面311的销312与光束检测部件32的贯通孔322在Z轴方向上重叠这样的所希望的第1位置关系的方式载置于载置面311。光束检测部件32以满足某个销312的X轴方向上的位置与对应于该某个销312的贯通孔322的X轴方向上的位置相同且某个销312的Y轴方向上的位置与对应于该某个销312的贯通孔322的Y轴方向上的位置相同这样的所希望的第1位置关系的方式载置于载置面311。
形成有销312的位置也可以用作将光束检测部件32载置于载置面311时的载置面311上的基准位置。在该情况下,光束检测部件32以相对于载置面311上的基准位置具有所希望的第1位置关系的方式对位的状态载置于载置面311。
光束检测部件32还具有遮光部件323。遮光部件323是对加工光EL进行遮光的部件。遮光部件323形成于基座部件321的上表面(即,朝向+Z侧的面)。遮光部件323的上表面位于比基座部件321的上表面靠上方的位置。但是,遮光部件323的上表面可以位于比基座部件321的上表面靠下方的位置,也可以位于与基座部件321的上表面相同的高度。遮光部件323的至少一部分也可以与基座部件321一体化。遮光部件323既可以能够安装于基座部件321,也可以能够从基座部件321拆卸。
在遮光部件323形成有沿着Z轴方向贯通遮光部件323的开口324。沿着XY平面的面内的开口324的形状为缝形状,但也可以是其他任意的形状、圆形状(针孔状)、长圆形、多边形等。开口324是加工光EL能够通过的贯通孔。
光束检测部件32还具有光束检测器325。光束检测器325配置在能够接收通过了开口324的加工光EL的位置。并且,开口324配置在相对于贯通孔322具有规定的位置关系的位置。例如,在光束检测器具有单一的光束检测器325、典型的是能够对接收到的加工光EL进行光电转换的光量传感器等光电转换器的情况下,能够根据该光电转换器的输出求出开口324与加工光EL的位置关系。在该情况下,与开口324和贯通孔322之间的位置关系相关的信息是对于控制装置7而言已知的信息。典型地,光束检测器325配置于遮光部件323的下方(即,-Z侧)。
另外,也可以在开口324与光束检测器325之间和/或开口324的入射侧配置使加工光EL或引导光GL扩散的扩散板。另外,也可以在开口324的入射侧配置用于保护开口324的罩玻璃。
光束检测部件32如上所述可以具有单一的光束检测器325,也可以具有多个光束检测器325。在光束检测部件32具有多个光束检测器325的情况下,也可以在遮光部件323上形成与多个光束检测器325分别对应的多个开口324。在该情况下,各光束检测器325检测经由与各光束检测器325对应的开口324入射到各光束检测器325的加工光EL。
光束检测器325的检测结果也可以包含与入射到光束检测器325的加工光EL的状态相关的信息。例如,光束检测器325的检测结果包含与入射到光束检测器325的加工光EL的强度(具体而言,与XY平面交叉的面内的强度)相关的信息。更具体而言,光束检测器325的检测结果包含与沿着XY平面的面内的加工光EL的强度分布相关的信息。光束检测器325的检测结果输出至控制装置7。
再次在图4中,在光束检测部件32载置于载置面311之后,加工装置2朝向光束检测部件32照射加工光EL(步骤S112)。特别是,加工装置2朝向配置于光束检测部件32的光束检测器325照射加工光EL。在光束检测部件32具有多个光束检测器325的情况下,加工装置2朝向多个光束检测器325依次照射加工光EL。具体而言,头驱动系统22以朝向光束检测器325照射加工光EL的方式使加工头21移动。此时,头驱动系统22也可以以在沿着XY平面的面内加工光EL(更具体而言,加工光EL的照射区域EA)横穿开口324的方式使加工头21移动。加工头21在通过头驱动系统22而移动的期间中照射加工光EL。其结果,在加工头21移动的期间中的某个定时,加工光EL照射到开口324。即,在加工头21移动的期间中的某个定时,通过光束检测器325检测加工光EL。
之后,控制装置7基于步骤S112中的光束检测器325的检测结果,将加工坐标系与工作台坐标系建立关联(步骤S113)。具体而言,光束检测器325的检测结果表示与加工光EL未照射到开口324的期间中的加工光EL的强度相比,加工光EL的至少一部分照射到开口324的期间中的加工光EL的强度变大。因此,控制装置7能够基于光束检测器325的检测结果来确定加工光EL照射到开口324的时刻(即,加工光EL照射到光束检测器325的时刻)。进而,控制装置7能够基于加工光EL照射到开口324的时刻和位置测量装置23的测量结果,确定加工光EL照射到光束检测器325的时刻的加工头21的位置。另外,控制装置7也可以基于光束检测器325的输出和位置测量装置23的测量结果,确定处于能够向光束检测器325照射加工光EL的状态的加工头21的位置。即,控制装置7能够在加工坐标系内确定处于能够向光束检测器325照射加工光EL的状态的加工头21的位置。另外,这里所说的加工头21的位置可以包含加工头21本身的位置,也可以包含加工头21所固有的位置。作为加工头21所固有的位置的一例,可列举加工头21进行附加加工的附加加工位置(即,加工光EL的聚焦位置)。而且,如上所述,与开口324和贯通孔322之间的位置关系相关的信息是对于控制装置7而言已知的信息。因此,控制装置7能够基于与处于能够向开口324照射加工光EL的状态的加工头21的位置相关的信息和与开口324和贯通孔322之间的位置关系相关的信息,在加工坐标系内确定处于能够向贯通孔322照射加工光EL的状态的加工头21的位置。并且,如上所述,在载置面311上载置有光束检测部件32的状况下,贯通孔322与销312在Z轴方向上重叠。因此,处于能够对贯通孔322照射加工光EL的状态的加工头21的位置可视为与处于能够对销312照射加工光EL的状态的加工头21的位置等价。而且,如上所述,与工作台坐标系内的销312的位置相关的信息是对于控制装置7而言已知的信息。因此,控制装置7能够将处于能够对销312照射加工光EL的状态的加工头21在加工坐标系内的位置与工作台坐标系内的形成有销312的位置确定为应该相互建立关联的位置。即,控制装置7能够确定为加工坐标系内的某个确定的位置与工作台坐标系内的某个确定的位置是应该相互建立关联的位置。其结果,控制装置7能够基于加工坐标系内的某个确定的位置与工作台坐标系内的某个确定的位置是应该相互建立关联的位置这一确定结果,将加工坐标系与工作台坐标系建立关联。其结果,控制装置7能够在加工坐标系中确定处于能够向工作台坐标系内的任意位置照射加工光EL的状态的加工头21的位置。进而,控制装置7能够在工作台坐标系中确定配置于加工坐标系内的任意位置的加工头21照射加工光EL的位置(例如,附加加工位置)。
接着,为了将测量坐标系与工作台坐标系建立关联,首先,在工作台31的载置面311上载置基准部件34。特别是,基准部件34以基准部件34与载置面311的位置关系成为所希望的第2位置关系的方式载置于载置面311。在本实施方式中,为了以基准部件34与载置面311的位置关系成为所希望的第2位置关系的方式将基准部件34载置于载置面311,在基准部件34与载置面311双方形成有对位用的记号。具体而言,在将基准部件34载置于载置面311的情况下,也可以与将光束检测部件32载置于载置面311的情况同样地,将形成于载置面311的销312用作记号。因此,以下,在省略对形成有对位用的记号的载置面311的说明的基础上,参照图11至图12,对形成有对位用的记号的基准部件34的一例进行说明。图11是示出形成有对位用的记号的基准部件34的俯视图。图12是示出载置于载置面311的基准部件34的俯视图。但是,也可以将与形成于载置面311的销312不同的记号用作用于将基准部件34载置于载置面311的记号。
如图11所示,基准部件34具有基座部件341。基座部件341是板状的部件。基座部件341具有能够载置于载置面311的形状以及尺寸。在基座部件341上,作为对位用的记号,形成有多个贯通孔342。在图11所示的例子中,在基座部件341上形成有2个贯通孔342。贯通孔342沿着Z轴方向贯通基座部件341。
在本实施方式中,如图12所示,基准部件34以销312插入贯通孔342的方式载置于载置面311上。因此,贯通孔342的排列图案与销312的排列图案相同。而且,贯通孔342的数量与销312的数量相同(或者也可以较多)。其结果,基准部件34以相对于载置面311具有所希望的第2位置关系的方式载置于载置面311。基准部件34以相对于载置面311上的销312具有所希望的第2位置关系的方式载置于载置面311。基准部件34以满足载置面311的销312与基准部件34的贯通孔342在Z轴方向上重叠这样的期望的第2位置关系的方式载置于载置面311。基准部件34以满足某个销312的X轴方向上的位置和与该某个销312对应的贯通孔342的X轴方向上的位置相同且某个销312的Y轴方向上的位置和与该某个销312对应的贯通孔342的Y轴方向上的位置相同这样的期望的第2位置关系的方式载置于载置面311。
形成有销312的位置也可以用作将基准部件34载置于载置面311时的载置面311上的基准位置。在该情况下,基准部件34以相对于载置面311上的基准位置具有所希望的第2位置关系的方式对位的状态载置于载置面311。
在基座部件341的上表面形成有至少一个基准标记343。在基座部件341上可以形成有1个基准标记343,也可以形成有2个基准标记343,也可以形成有3个基准标记343,也可以形成有4个基准标记343,还可以形成有5个以上的基准标记343。图11示出在基座部件341的上表面形成有5个基准标记343的例子。基准标记343是能够由测量装置8测量的标记。例如,基准标记343是能够由测量装置8所具有的拍摄装置82拍摄的标记。与基准标记343和贯通孔342之间的位置关系相关的信息是对于控制装置7而言已知的信息。
基准标记343也可以以在基准部件34以销312插入贯通孔342的方式载置于载置面311的情况下基准标记343配置于载置面311上的规定位置(例如载置面311的中心)的方式形成于基座部件341上的规定位置。在该情况下,与配置有基准标记343的载置面311上的规定位置(即,工作台坐标系中的载置面311上的规定位置)相关的信息也可以是对于控制装置7而言已知的信息。另外,在该情况下,配置基准标记343的载置面311上的规定位置也可以用作将基准部件34载置于载置面311时的载置面311上的基准位置。在该情况下,基准部件34在以将基准标记343配置于载置面311上的基准位置的方式对位的状态下载置于载置面311。此外,在该情况下,与配置有基准标记343的位置和贯通孔342之间的位置关系相关的信息也可以不是对于控制装置7而言已知的信息。
另外,也可以将图7至图9所示的光束检测部件32和图11以及图12所示的基准部件34设置于同一部件。
再次在图4中,在基准部件34载置于载置面311之后,测量装置8测量基准部件34(步骤S114)。特别是,测量装置8对形成于基准部件34的基准标记343进行测量。
之后,控制装置7基于步骤S115中的测量装置8的测量结果,将测量坐标系与工作台坐标系建立关联(步骤S116)。具体而言,控制装置7能够根据测量装置8的测量结果来确定测量坐标系中的基准标记343的位置。而且,如上所述,与基准标记343和贯通孔342之间的位置关系相关的信息是对于控制装置7而言已知的信息。因此,控制装置7能够基于与测量坐标系中的基准标记343的位置相关的信息和与基准标记343和贯通孔342之间的位置关系相关的信息,确定测量坐标系内的贯通孔322的位置。并且,如上所述,在载置面311上载置有基准部件34的状况下,贯通孔342的位置与销312的位置相同。因此,测量坐标系内的贯通孔342的位置可视为与测量坐标系内的销312的位置等价。而且,如上所述,与工作台坐标系内的销312的位置相关的信息是对于控制装置7而言已知的信息。因此,控制装置7能够将测量坐标系内的销312的位置与工作台坐标系内的销312的位置确定为应相互建立关联的位置。即,控制装置7能够将测量坐标系内的某个确定的位置与工作台坐标系内的某个确定的位置确定为应相互建立关联的位置。其结果是,控制装置7能够基于测量坐标系内的某个确定的位置与工作台坐标系内的某个确定的位置是应该相互建立关联的位置这一确定结果,将测量坐标系与工作台坐标系建立关联。其结果,控制装置7能够确定测量对象物在工作台坐标系中的位置。
或者,如上所述,在以将基准标记343配置于载置面311上的规定位置(例如,载置面311的中心)的方式将基准标记343形成于基座部件341的情况下,与配置有基准标记343的工作台坐标系内的规定位置相关的信息是对于控制装置7而言已知的信息。因此,控制装置7能够确定为与测量坐标系中的基准标记343的位置相关的信息和配置有基准标记343的工作台坐标系内的规定位置是应相互建立关联的位置。即,控制装置7能够确定为测量坐标系内的某个确定的位置与工作台坐标系内的某个确定的位置是应相互建立关联的位置。其结果是,控制装置7能够基于测量坐标系内的某个确定的位置与工作台坐标系内的某个确定的位置是应该相互建立关联的位置这一确定结果,将测量坐标系与工作台坐标系建立关联。
另外,也可以使用光束检测部件32来测量加工光EL与引导光GL的位置偏移。在照射多个引导光GL的情况下,也可以使用光束检测部件32测量多个引导光GL交叉的位置与加工光EL的聚焦位置(附加加工位置)的位置偏移。在加工光EL与引导光GL发生了位置偏移的情况下,也可以变更加工光EL的聚焦位置和/或引导光GL的位置(在使用多个引导光GL时为多个引导光的交叉位置)。
(2-2)工件模型对准动作
接着,对工件模型对准动作进行说明。工件模型对准动作是进行应形成3维构造物ST的工件W的3维模型即工件模型WM与实际的工件W的对位的动作。特别是,工件模型对准动作是在基准坐标系中进行工件模型WM与工件W的对位的动作。基准坐标系是成为加工系统SYS的基准的坐标系。基准坐标系是在控制装置7的控制时使用的坐标系。在本实施方式中,工作台坐标系被用作基准坐标系。在该情况下,工件模型对准动作是在工作台坐标系中进行工件模型WM与工件W的对位的动作。但是,也可以将测量坐标系或加工坐标系用作基准坐标系。也可以将与工作台坐标系、测量坐标系以及加工坐标系不同的其他坐标系用作基准坐标系。
工件模型WM与工件W的对位的结果,生成与相对于工件W对位后的工件模型WM相关的工件信息。工件信息包含与工件模型WM的位置相关的工件位置信息和与工件模型WM的形状相关的工件形状信息这两者。工件信息是工件位置信息与工件形状信息对应的信息。工件模型WM的位置与实际的工件W的位置一致(或者,即使不一致,实质上也大致一致)。因此,工件位置信息可视为与工件W的位置相关的信息等价。工件模型WM的形状与实际的工件W的形状一致(或者,即使不一致,实质上也大致一致)。因此,工件形状信息可视为与实际的工件W的形状相关的信息等价。此外,“工件位置信息与工件形状信息对应的工件信息”与“测量位置信息与测量形状信息对应的测量状态信息”同样地,是指处于能够确定工件模型WM的各部分的位置以及形状双方的状态的信息。此外,这样的工件信息也可以不包含工件位置信息和工件形状信息作为分别独立的不同的信息,只要能够确定工件模型WM的各部分的位置以及形状双方,则工件信息也可以具有任意的数据结构。
如果参照工件位置信息和工件形状信息对应的工件信息,则控制装置7如作为表示工作台坐标系内的载置面311和工件模型WM的立体图的图13所示,在工作台坐标系内,能够确定工件模型WM的各部分(例如,工件模型WM的表面的各部分)的位置以及朝向(换言之,姿势)。即,控制装置7能够在工作台坐标系内确定工件W的各部分(例如,工件W的表面的各部分)的位置以及朝向(换言之,姿势)。其结果,加工系统SYS能够基于工件信息,在后述的加工动作中,对根据工件信息判明了位置以及朝向的工件W适当地进行附加加工。
在本实施方式中,作为工件模型对准动作,加工系统SYS进行第1工件模型对准动作、第2工件模型对准动作以及第3工件模型对准动作中的至少一个。因此,以下,依次对第1工件对准动作至第3工件对准动作进行说明。
此外,在工件信息是对于控制装置7而言已经已知的信息的情况下,加工系统SYS也可以不进行工件模型对准动作。例如,在工件信息经由输入装置92输入至加工系统SYS的情况下,加工系统SYS也可以不进行工件模型对准动作。
(2-2-1)第1工件模型对准动作
首先,参照图14对第1工件模型对准动作进行说明。图14是示出第1工件模型对准动作的流程的流程图。
如图14所示,首先,在工作台31的载置面311上载置工件W(步骤S121)。然后,测量装置7测量工件W(步骤S122)。
之后,控制装置7基于步骤S122中的测量装置8的测量结果,生成工件信息(步骤S123)。具体而言,如上所述,控制装置7基于测量装置8的测量结果(即,拍摄装置82的拍摄结果),生成与测量装置8测量出的工件W相关的测量信息。测量信息中包含与工件W的形状相关的测量形状信息。该测量形状信息直接用作工件形状信息。而且,在测量信息中包含有与工件W的位置相关的测量位置信息。其中,测量位置信息是与测量坐标系内的工件W的位置相关的信息。因此,控制装置7将测量位置信息所表示的测量坐标系内的工件W的位置转换为工作台坐标系内的工件W的位置。将通过转换而取得的与工作台坐标系内的工件W的位置相关的信息用作工件位置信息。其结果,控制装置7能够生成工件位置信息与工件形状信息对应的工件信息。即,控制装置7能够生成与实际的工件W对应的工件模型WM相关的工件信息。
(2-2-2)第2工件模型对准动作
接着,参照图15对第2工件模型对准动作进行说明。图15是示出第2工件模型对准动作的流程的流程图。
如图15所示,首先,在工作台31的载置面311上载置工件W(步骤S131)。然后,测量装置7测量工件W的状态(步骤S132)。
与步骤S131至步骤S132的处理先后或并行地,控制装置7取得与载置于载置面311的工件W的形状对应的工件模型数据(步骤S133)。具体而言,控制装置7取得表示具有与工件W的形状相同或相似的形状的工件模型WM的工件模型数据。工件模型数据包含与工件模型WM的特征相关的工件模型特征信息。特别是,工件模型数据至少包含与作为工件模型WM的特征的一例的工件模型WM的形状相关的工件模型形状信息。
工件模型数据也可以记录于控制装置7所具有的存储器(即,记录介质)。工件模型数据也可以记录在内置于控制装置7中或者能够外置于控制装置7的任意的记录介质(例如,硬盘、半导体存储器)中。在该情况下,控制装置7也可以根据需要使用输入装置92,从这些记录介质读出工件模型数据,由此取得工件模型数据。工件模型数据也可以记录于控制装置7的外部的装置。工件模型数据也可以记录于加工系统SYS的外部的装置。在该情况下,控制装置7也可以根据需要使用输入装置92,从外部的装置下载工件模型数据,由此取得工件模型数据。
在记录介质(或者外部的装置)中,也可以记录有表示分别具有多个不同形状的多个工件模型WM的多个工件模型数据。在该情况下,控制装置7也可以从多个工件模型数据中取得与工件W的形状对应的一个工件模型数据。其结果,即使在载置于载置面311的工件W的形状改变的情况下,控制装置7也能够适当地取得与工件W的形状对应的一个工件模型数据。或者,在载置于载置面311的工件W的形状始终相同的情况下,也可以在记录介质(或者外部的装置)中记录单一的工件模型数据。
控制装置7也可以基于加工系统SYS的用户的指示来取得工件模型数据。具体而言,控制装置7也可以以显示多个工件模型WM的方式控制显示器91。进而,控制装置7也可以控制显示器91,以显示用于使用户将多个工件模型WM中的任意一个选择为具有与工件W的形状相同或相似的形状的工件模型WM的GUI。用户也可以通过目视确认工件W来掌握工件W的形状,并且使用输入装置92来选择具有与所掌握的工件W的形状相同或相似的形状的工件模型WM。其结果,控制装置7取得表示用户所选择的工件模型WM的工件模型数据。或者,在预先决定载置于载置面311的工件W的形状的情况下,控制装置7也可以取得表示具有与预先决定的工件W的形状相同或相似的形状的工件模型WM的工件模型数据。
控制装置7也可以基于用户的指示,对取得到的工件模型数据所表示的工件模型WM进行修正。例如,控制装置7也可以基于用户的指示,修正工件模型WM的特征(例如,形状以及尺寸的至少一方)。在修正了工件WM模型的情况下,在以后的处理中使用与修正后的工件模型WM相关的工件模型数据。
然后,控制装置7基于步骤S132中的测量装置8的测量结果和在步骤S133中取得的工件模型数据,生成工件信息(步骤S134)。
具体而言,控制装置7从工件模型数据取得与工件模型WM的形状相关的工件模型形状信息。由于工件模型WM的形状与工件W的形状相同或相似,因此工件模型形状信息可视为和与工件W的形状相关的信息等价。另一方面,基于测量装置8的测量结果而生成的测量状态信息也包含与工件W的形状相关的测量形状信息。然而,由于测量装置8的测量误差等,测量形状信息所表示的工件W的形状的精度有可能比工件模型形状信息所表示的工件模型WM的形状的精度低。因此,在本实施方式中,控制装置7取代测量状态信息所包含的测量形状信息,而将从工件模型数据取得的工件模型形状信息用作工件形状信息。
但是,工件模型形状信息是与基于测量装置8的测量结果而生成的测量信息不同的信息。因此,与载置面311上的工件W的位置相关的信息不与工件模型形状信息对应。即,仅参照工件模型形状信息,控制装置7无法确定工件模型WM(即,工件W)配置于载置面311上的哪个位置。另外,仅参照工件模型形状信息,控制装置7无法确定工件模型WM(即,工件W)在载置面311上以怎样的姿势配置。另外,仅参照工件模型形状信息,控制装置7无法确定工件模型WM(即,工件W)在载置面311上具有何种程度的尺寸。因此,控制装置7将测量状态信息所包含的与工件W的位置相关的测量位置信息和工件模型形状信息建立关联。具体而言,控制装置7通过将测量位置信息与工件模型形状信息建立关联,生成除了能够确定工件模型WM的形状之外还能够确定工件模型WM在载置面311上的位置的工件信息。工件模型WM在载置面311上的位置能够分别用作工件W在载置面311上的位置。因此,控制装置7能够生成能够确定工件W在载置面311上的位置(进而,当然也能够确定形状)的工件信息。在该情况下,控制装置7能够作为将测量位置信息与工件模型形状信息建立关联的运算装置发挥功能。
具体而言,控制装置7基于测量装置8的测量结果,生成以相互关联的状态包含测量形状信息和测量位置信息的测量信息。之后,控制装置7进行用于将工件模型WM配置于测量位置信息所表示的工件W的位置的对位处理。即,控制装置7进行使工件模型WM平行移动、放大、缩小和/或旋转而接近测量形状信息所表示的工件W的对位处理。其结果,判明工件模型WM在载置面311上的位置(即,工件W在载置面311上的位置)。因此,控制装置7能够基于对位处理的结果来生成工件信息。
作为对位处理的一部分,控制装置7也可以进行图案匹配处理。以下,对包含图案匹配处理的对位处理的一个具体例进行说明。控制装置7基于工件模型WM,提取作为工件模型WM的多个特征点的工件模型特征点。控制装置7提取多个(例如,3个以上的)工件模型特征点。控制装置7也可以基于用户使用输入装置92进行的用于指定工件模型特征点的操作,提取工件模型特征点。控制装置7也可以不需要用户的操作,而按照规定的提取基准来提取工件模型特征点。另外,控制装置7基于测量状态信息,还提取工件W的特征点(具体而言,能够根据测量状态信息确定的工件W的特征点)且与工件模型提取点对应的测量特征点。控制装置7提取多个(例如,3个以上的)测量特征点。控制装置7也可以基于用户使用输入装置92进行的用于指定测量特征点的操作,提取测量特征点。控制装置7也可以不需要用户的操作,而按照规定的提取基准来提取测量特征点。之后,控制装置7基于工件模型特征点和测量特征点,对工件模型WM和测量状态信息所表示的工件W进行图案匹配。具体而言,控制装置7如概念性地示出对工件模型WM与测量状态信息所表示的工件W进行图案匹配的情形的概念图即图16所示,以工件模型特征点接近测量特征点的方式使工件模型WM平行移动、放大、缩小以及/或旋转。控制装置7使工件模型WM平行移动、放大、缩小和/或旋转,直到工件模型特征点与测量特征点的偏差成为规定量以下为止(典型地,直到成为最少为止)。其结果,在测量坐标系内,工件模型WM配置于与配置有测量状态信息所示的工件W的位置相同的位置。因此,对位处理的结果是,控制装置7能够确定测量坐标系内的工件模型WM的位置。但是,在生成工件信息时,如上所述,测量坐标系内的工件模型WM的位置被转换为工作台坐标系内的工件模型WM的位置。其结果,取得与能够用作工件位置信息的工件模型WM的位置相关的信息。即,取得能够用作工件形状信息的工件模型形状信息和与能够用作工件位置信息的工件模型WM的位置相关的信息对应的工件信息,作为与工件模型WM相关的信息。
控制装置7也可以使用用于进行对位处理的任意的算法来进行对位处理。作为这样的算法的一例,可举出用于进行多个点群(例如,包含上述的工件模型特征点的点群和包含测量特征点的点群)的对位的ICP(Interative Closest Point:迭代最近点算法)算法。
根据以上说明的第2工件模型对准动作,与第1工件模型对准动作相比,工件信息所表示的工件模型WM的形状(即,工件W的形状)有可能变得更高精度。其理由在于,如上所述,测量形状信息所表示的工件W的形状的精度有可能比工件模型形状信息所表示的工件模型WM的形状的精度低。因此,通过使用由第2工件模型对准动作生成的工件信息,加工系统SYS有可能能够通过后述的加工动作更高精度地形成3维构造物ST。
此外,在上述的说明中,控制装置7在图15的步骤S134中,基于加工系统SYS所具有的测量装置8的测量结果(特别是测量位置信息)和在步骤S133中取得的工件模型数据(特别是工件模型形状信息)来生成工件信息。即,控制装置7将根据加工系统SYS所具有的测量装置8的测量结果生成的测量位置信息与工件模型形状信息建立关联。然而,控制装置7也可以从加工系统SYS的外部经由输入装置92取得测量位置信息,并且基于该取得的测量位置信息和工件模型形状信息来生成工件信息。即,控制装置7也可以将从加工系统SYS的外部经由输入装置92取得的测量位置信息与工件模型形状信息建立关联。
在上述的说明中,在图15的步骤S134中,加工系统SYS所具有的控制装置7将测量位置信息与工件模型形状信息建立关联。然而,加工系统SYS的外部的装置也可以将测量位置信息与工件模型形状信息建立关联。在该情况下,控制装置7也可以经由网络将测量位置信息、模型形状信息向加工系统SYS的外部的装置发送(即,输出)。
(2-2-3)第3工件模型对准动作
接着,参照图17对第3工件模型对准动作进行说明。图17是示出第3工件模型对准动作的流程的流程图。
如图17所示,首先,在工作台31的载置面311上载置工件W(步骤S141)。然后,测量装置7测量工件W的状态(步骤S142)。
之后,控制装置7取得与载置于载置面311的工件W的形状对应的工件模型数据(步骤S142)。此外,步骤S142的处理也可以与上述的第2工件模型对准动作中的步骤S133的处理相同,因此省略其详细的说明。
之后,由用户将工件模型WM的表面上的某点指定为用户指定点(步骤S143)。具体而言,用户使用输入装置92来指定用户指定点。因此,输入装置92也可以称为指定用户指定点的指定装置。在该情况下,控制装置7也可以以显示在步骤S142中取得的工件模型数据表示的工件模型WM的方式控制显示器91,用户在显示器91所显示的工件模型WM上指定用户指定点。用户指定点也可以是工件模型WM的表面的特征性的点。作为工件模型WM的表面的特征点的一例,可以举出顶点、角、位于最靠+Z侧的点、位于最靠-Z侧的点、位于最靠+X侧的点、位于最靠-X侧的点、位于最靠+Y侧的点以及位于最靠-Y侧的点中的至少一个。但是,用户指定点只要是工件模型WM的表面上的点,则可以是任意的点。
之后,头驱动系统22使加工头21移动,以满足与在步骤S143中指定的用户指定点对应的工件W上的点(以下,称为“工件指定点”)与加工装置2具有期望的第3位置关系这样的位置条件(步骤S144)。典型地,工件指定点是与用户指定点相同的点。例如,在工件模型WM的顶点被指定为用户指定点的情况下,工件W的顶点成为工件指定点。在该情况下,与第3位置关系相关的信息是对于控制装置7而言已知的信息。
作为工件指定点与加工装置2具有期望的第3位置关系的状态的一例,可举出加工装置2能够对工件指定点进行加工的状态。加工装置2主要在附加加工位置(即,加工光EL的聚焦位置)对物体进行加工,因此作为工件指定点与加工装置2具有所希望的第3位置关系的状态的一例,可举出附加加工位置被设定为工件指定点的状态。如上所述,从多个引导光射出装置24分别射出的多个引导光GL在附加加工位置交叉。因此,作为工件指定点与加工装置2具有期望的第3位置关系的状态的一例,可列举多个引导光GL在工件指定点交叉的状态。即,作为工件指定点与加工装置2具有期望的第3位置关系的状态的一例,可以举出多个引导光GL照射到工件指定点的状态。
在将多个引导光GL在工件指定点交叉这样的条件用作位置条件的情况下,多个引导光射出装置24分别射出多个引导光GL,头驱动系统22以多个引导光GL在工件指定点交叉的方式使加工头21移动(步骤S144)。即,头驱动系统22通过使加工头21移动,以多个引导光GL在工件指定点交叉的方式变更工件W与附加加工位置的相对位置关系。
图18是示出多个引导光GL在工件指定点交叉的情况的剖视图。另一方面,图19是示出在工件指定点多个引导光GL不交叉的情形的剖视图。头驱动系统22以多个引导光GL的状态从图19所示的状态向图18所示的状态变化的方式(即,以多个引导光GL交叉的点接近工件指定点的方式)使加工头21移动。
在该情况下,引导光GL能够作为用于以工件指定点与加工装置2具有期望的第3位置关系的方式进行工件指定点与加工装置2的对位的引导光发挥功能。由于工件指定点被指定为工件W的表面,因此引导光GL能够作为用于以工件指定点与加工装置2具有期望的第3位置关系的方式进行工件W与加工装置2的对位的引导光发挥功能。
控制装置7也可以根据使加工头21移动的用户的指示来控制头驱动系统22,以使加工头21移动。即,也可以是,用户通过目视确认在工件指定点处多个引导光GL是否交叉,并且头驱动系统22根据用户的确认结果使加工头21移动。在该情况下,用户的指示也可以经由输入装置92输入。
在使加工头21移动的情况下,控制装置7也可以以拍摄工件W上的引导光GL的状态的方式控制拍摄装置82,并且以显示拍摄装置82的拍摄结果的方式控制显示器91。或者,在加工系统SYS具有与拍摄装置82不同的拍摄装置的情况下,控制装置7也可以以拍摄工件W上的引导光GL的状态的方式控制其他拍摄装置,并且以显示其他拍摄装置的拍摄结果的方式控制显示器91。在该情况下,用户也可以一边参照显示器91的显示内容,一边使用输入装置92输入使加工头21移动的指示。或者,控制装置7也可以根据拍摄装置82的拍摄结果(或者其他拍摄装置的拍摄结果,以下相同)控制头驱动系统22,以使加工头21移动。另外,引导光GL的波长也可以与加工光EL的波长不同。在引导光GL的波长与加工光EL的波长不同的情况下,也可以在拍摄装置82或其他拍摄装置的光学系统的最靠工件W侧设置反射加工光EL并使引导光GL透过的滤波器。例如,在加工光为红外光的波段时,也可以使用红外反射滤波器作为滤波器。
具体而言,在多个引导光GL在工件指定点交叉的情况下,如图20的(a)所示,拍摄装置82的拍摄结果表示多个引导光GL的光束点在工件W的表面(特别是工件指定点)重叠。即,如图20的(a)所示,拍摄装置82的拍摄结果表示在工件W的表面(特别是工件指定点)形成有单一的光束点。另一方面,在工件指定点处多个引导光GL不交叉的情况下,如图20的(b)所示,拍摄装置82的拍摄结果表示在工件W的表面(特别是工件指定点)上多个引导光GL的光束点不重叠。即,如图20的(b)所示,拍摄装置82的拍摄结果表示在工件W的表面(特别是工件指定点)形成有多个光束点。因此,控制装置7能够基于拍摄装置82的拍摄结果,判定在工件指定点多个引导光GL是否交叉。如果在工件指定点多个引导光GL不交叉,则用户或控制装置7使加工头21移动,以使工件W的表面上的多个引导光GL的状态从图20的(b)所示的状态向图20的(a)所示的状态变化(即,使多个光束点接近)。
然后,在加工头21移动以满足工件指定点与加工装置2具有期望的第3位置关系这样的位置条件之后,位置测量装置23测量满足了位置条件的时刻的加工头21的位置(步骤S145)。在上述的例子中,位置测量装置23测量多个引导光GL在工件指定点交叉时的加工头21的位置(步骤S145)。如上所述,多个引导光GL在附加加工位置交叉。因此,在步骤S145中,可以说位置测量装置23测量处于在工件指定点设定有附加加工位置的状态的加工头21的位置。即,在步骤S145中,可以说位置测量装置23测量处于能够在工件指定点加工的状态的加工头21的位置。另外,附加加工位置具有相对于加工头21固定的位置关系,因此测量加工头21的位置的动作可视为与间接地测量附加加工位置的动作等价。另外,由于在附加加工位置被设定为工件指定点的状态下测量加工头21的位置,因此测量加工头21的位置(即,间接地测量附加加工位置)的动作可视为与间接地测量工件W上的工件指定点的位置的动作等价。
之后,控制装置7判定是否应指定新的用户指定点(步骤S146)。具体而言,控制装置7也可以判定是否指定了期望数量的用户指定点且以期望数量的用户指定点的每一个为对象进行了上述的步骤S144以及S145的处理。期望数量可以是1个,也可以是2个,也可以是3个,也可以是4个,也可以是5个以上。在判定为未指定期望数量的用户指定点(其结果,未以期望数量的用户指定点的每一个为对象进行上述的步骤S144以及S145的处理)的情况下,控制装置7也可以判定为应指定新的用户指定点。另一方面,在判定为指定了期望数量的用户指定点且以期望数量的用户指定点的每一个为对象进行了上述的步骤S144以及S145的处理的情况下,控制装置7也可以判定为可以不指定新的用户指定点。此外,在用户指定点的数量为1个时,能够求出工件W的X轴方向的位置、Y轴方向的位置以及Z轴方向的位置。而且,在工件形状已知且用户指定点的数量为2个时,除了XYZ位置之外,还能够求出绕Z轴的旋转θz。另外,在工件形状已知且用户指定点的数量为3个以上时,能够求出XYZ位置以及θx、θy、θz。
另外,在步骤S146中的判定结果是判定为应该指定新的用户指定点的情况下(步骤S147:是),由用户将工件模型WM的表面上的某点(但是,到目前为止没有被指定为用户指定点的点)指定为新的用户指定点(步骤S147)。之后,以新的用户指定点为对象,进行上述的步骤S144以及S145的处理。
另一方面,在步骤S146中的判定结果是判定为可以不指定新的用户指定点的情况下(步骤S147:否),控制装置7基于步骤S145中的位置测量装置23的测量结果和在步骤S142中取得的工件模型数据,生成工件信息(步骤S148)。
具体而言,如上所述,步骤S145中的位置测量装置23的测量结果表示工件指定点与加工装置2具有所希望的第3位置关系时的加工头21的位置。因此,控制装置7能够根据位置测量装置23的测量结果来确定加工坐标系中的工件指定点的位置。这是因为,工件指定点与加工装置2具有所希望的第3位置关系,因此工件指定点与加工头21当然具有能够根据与作为对于控制装置7而言已知的信息的第3位置关系相关的信息来确定的一定的位置关系。
之后,控制装置7进行用于将工件模型WM的用户指定点配置于根据位置测量装置23的测量结果确定出的工件指定点的位置的对位处理。即,控制装置7使工件模型形状信息表示的工件模型WM平行移动、放大、缩小和/或旋转,进行使用户指定点接近工件指定点的位置的对位处理。其结果,判明工件模型WM在载置面311上的位置。因此,控制装置7基于对位处理的结果来生成工件信息。此外,作为对位处理,控制装置7也可以进行与在上述的第2工件模型对准动作中使用的对位处理相同的处理。例如,控制装置7也可以使用用于进行多个点群(例如,包含模型指定点的点群和包含用户指定点的点群)的对位的ICP(InterativeClosest Point:迭代最近点算法)算法来进行对位处理。因此,省略第3工件模型对准动作中的对位处理的详细情况。
根据以上说明的第3工件模型对准动作,控制装置7不需要由测量装置8进行的工件W的测量,就能够生成工件信息。因此,即使在工件W具有测量装置8难以测量或者无法测量的形状的情况下,控制装置7也能够生成工件信息。
(2-3)加工模型对准动作
接着,对加工模型对准动作进行说明。加工模型对准动作是进行应通过附加加工形成的3维构造物ST的3维模型即加工模型PM与通过工件模型对准动作生成的工件信息所示的工件模型WM的对位的动作。特别是,加工模型对准动作是在基准坐标系中进行加工模型PM与工件模型WM的对位的动作。如上所述,在本实施方式中,工作台坐标系被用作基准坐标系。因此,加工模型对准动作是在工作台坐标系中进行加工模型PM与工件模型WM的对位的动作。
加工模型PM与工件模型WM的对位的结果,生成与相对于工件模型WM对位后的加工模型PM相关的加工信息。加工模型信息是与加工模型PM的位置相关的加工位置信息和与加工模型PM的形状相关的加工形状信息对应的信息。此外,“加工位置信息与加工形状信息对应的加工信息”是指处于能够确定加工模型PM的各部分的位置以及形状双方的状态的信息。此外,这样的加工信息也可以不包含加工位置信息和加工形状信息作为分别独立的不同的信息,只要能够确定加工模型PM的各部分的位置以及形状双方,则加工信息也可以具有任意的数据结构。
参照加工信息,如作为表示工作台坐标系内的工件W和3维构造物ST的立体图的图21所示,控制装置7能够在工作台坐标系内确定工件W与应形成在该工件W上的3维构造物ST的位置关系。即,控制装置7能够确定在工作台坐标系内应在工件W上的哪个位置形成3维构造物ST。控制装置7能够确定在工作台坐标系内应在工件W上形成具有怎样的姿势的3维构造物ST。控制装置7能够确定在工作台坐标系内应在工件W上形成具有何种尺寸的3维构造物ST。其结果,加工系统SYS能够基于加工信息,在后述的加工动作中,在工件W上的适当的位置形成3维构造物ST。即,加工系统SYS能够在与加工信息对应的工件W上的适当的位置形成具有与加工信息对应的适当的形状的3维构造物ST。
另外,在加工信息是对于控制装置7而言已经已知的信息的情况下,加工系统SYS也可以不进行加工模型对准动作。例如,在加工信息经由输入装置92输入到加工系统SYS的情况下,加工系统SYS也可以不进行加工模型对准动作。
以下,参照图22对加工模型对准动作进行说明。图22是示出加工模型对准动作的流程的流程图。
如图22所示,控制装置7取得与应通过附加加工形成的3维构造物ST的形状对应的加工模型数据(步骤S151)。具体而言,控制装置7取得表示具有与3维构造物ST的形状相同或相似的形状的加工模型PM的加工模型数据。加工模型数据包含与加工模型PM的特征相关的加工模型特征信息。特别是,加工模型数据至少包含与作为加工模型PM的特征的一例的加工模型PM的形状相关的加工模型形状信息。
加工模型数据也可以记录于控制装置7所具有的存储器(即,记录介质)。加工模型数据也可以记录在内置于控制装置7中或者能够外置于控制装置7的任意的记录介质(例如硬盘、半导体存储器)中。在该情况下,控制装置7也可以根据需要使用输入装置92,从这些记录介质读出加工模型数据,由此取得加工模型数据。加工模型数据也可以记录于控制装置7的外部的装置。加工模型数据也可以记录在加工系统SYS的外部的装置中。在该情况下,控制装置7也可以经由输入装置92从外部的装置下载加工模型数据,由此取得加工模型数据。
在记录介质(或者外部的装置)中,也可以记录有表示分别具有多个不同的形状的多个加工模型WM的多个加工模型数据。在该情况下,控制装置7也可以从多个加工模型数据中取得与3维构造物ST的形状对应的一个加工模型数据。其结果,即使在载置于载置面311的3维构造物ST的形状改变的情况下,控制装置7也能够适当地取得与3维构造物ST的形状对应的一个加工模型数据。或者,在载置于载置面311的3维构造物ST的形状始终相同的情况下,也可以在记录介质(或者外部的装置)中记录单一的加工模型数据。
控制装置7也可以基于加工系统SYS的用户的指示,取得加工模型数据。具体而言,控制装置7也可以以显示多个加工模型PM的方式控制显示器91。进而,控制装置7也可以控制显示器91,以显示用于使用户将多个加工模型PM中的任意一个选择为具有与3维构造物ST的形状相同或相似的形状的加工模型PM的GUI。用户也可以使用输入装置92来选择具有与想要通过附加加工形成的3维构造物ST的形状相同或相似的形状的工件模型WM。其结果,控制装置7取得表示用户所选择的加工模型PM的加工模型数据。或者,在预先确定了应通过附加加工形成的3维构造物ST的形状的情况下,控制装置7也可以取得表示具有与预先确定的3维构造物ST的形状相同或相似的形状的加工模型PM的加工模型数据。
控制装置7也可以基于用户的指示,对所取得的加工模型数据表示的加工模型PM进行修正。例如,控制装置7也可以基于用户的指示来修正加工模型PM的特征(例如,形状以及尺寸中的至少一方)。在修正了加工模型PM的特征的情况下,在以后的处理中使用与修正后的加工模型PM相关的加工模型数据。
之后,控制装置7基于工件信息,控制显示器91以显示工件模型WM(步骤S152)。即,控制装置7控制显示器91,使得在工作台坐标系内,将表示具有工件信息所示的形状的工件模型WM的图像显示于工件信息所示的位置(即,实际的工件W的位置)。此时,控制装置7也可以以与工作台3(特别是载置面311)一起显示工件模型WM的方式控制显示器91。或者,控制装置7也可以以显示实际的工件W(即,表示实际的工件W的图像)的方式控制显示器91。例如,控制装置7也可以控制显示器91,以显示拍摄实际的工件W的拍摄装置82的拍摄结果。另外,图23示出工件模型WM的显示例。
之后,控制装置7从用户受理用于进行工件模型WM与加工模型PM的对位(即,工件W与加工模型PM的对位)的输入(步骤S153)。具体而言,在步骤S152中,将工件模型WM显示于显示器91。因此,在步骤S153中,控制装置7也可以从用户受理用于指定显示于显示器91的加工模型PM相对于工件模型WM的位置的输入。因此,输入装置92也可以被称为指定装置。
用户也可以将应该通过附加加工形成3维构造物ST的至少一部分的位置(即,应该造型3维构造物ST的至少一部分的造型位置)指定为加工模型PM的位置。造型位置也可以包含通过附加加工形成的3维构造物ST的至少一部分分布的位置。造型位置也可以包含进行用于形成3维构造物ST的至少一部分的附加加工的位置。附加加工在上述附加加工位置(典型的是加工光EL的聚焦位置)进行,因此造型位置也可以包含为了形成3维构造物ST的至少一部分而设定附加加工位置的位置。由于附加加工在加工光EL照射的位置(即,设定照射区域EA的位置)进行,因此造型位置也可以包含为了形成3维构造物ST的至少一部分而照射加工光EL的位置(即,设定照射区域EA的位置)。由于附加加工在供给造型材料M的位置(即,设定供给区域MA的位置)进行,因此造型位置也可以包含为了形成3维构造物ST的至少一部分而供给造型材料M的位置(即,设定供给区域MA的位置)。
用户也可以将能够用作形成3维构造物ST时的基准的基准位置指定为加工模型PM的位置。基准位置也可以包含开始用于形成3维构造物ST的附加加工的位置(即,造型开始位置)。基准位置也可以包含用于形成3维构造物ST的附加加工结束的位置(即,造型结束位置)。基准位置也可以包含3维构造物ST的特征点存在的位置。作为3维构造物ST的特征点的一例,可以举出顶点、角、位于最靠+Z侧的点、位于最靠-Z侧的点、位于最靠+X侧的点、位于最靠-X侧的点、位于最靠+Y侧的点以及位于最靠-Y侧的点中的至少一个。
用户也可以除了将上述的造型位置以及/或者基准位置本身指定为加工模型PM的位置之外或者取而代之,将与上述的造型位置以及/或者基准位置具有规定的位置关系的位置指定为加工模型PM的位置。例如,用户也可以将从上述的造型位置和/或基准位置向规定方向偏移了规定距离的位置指定为加工模型PM的位置。
用户也可以使用输入装置92来指定加工模型PM的位置。此时,用户也可以在步骤S152中显示有工件模型WM的显示器91的显示画面上指定加工模型PM的位置。例如,如上述的图23所示,用户也可以使用输入装置92,使用于指定加工模型PM的位置的指针911移动,并且在指针911位于在加工模型PM的位置指定的位置的定时将该指针911的位置指定为加工模型PM的位置。
用户也可以使用上述的引导光射出装置24射出的引导光GL来指定加工模型PM的位置。例如,用户也可以使用输入装置92,通过使加工头21移动而使多个引导光GL相对于工件W移动,并且在想要指定为加工模型PM的位置的位置,在多个引导光GL交叉的定时将该多个引导光GL交叉的位置指定为加工模型PM的位置。
控制装置7也可以以将作为加工模型PM的位置而指定的位置与工件模型WM建立关联地显示的方式控制显示器91。例如,如表示工件模型WM的显示例的图24所示,控制装置7也可以控制显示器91,以将表示被指定为加工模型PM的位置的位置的显示物912(在图24所示的例子中,表示白圈的显示物)以能够确定该显示物与工件模型WM的位置关系的显示方式进行显示。
另外,如图24所示,用户也可以指定单一的位置作为加工模型PM的位置。在该情况下,也可以将由用户指定的位置指定为加工模型PM的某部分的位置(即,应形成3维构造物ST的某部分的位置)。或者,也可以将根据由用户指定的位置而确定的区域指定为加工模型PM的位置(即,应形成3维构造物ST的位置(区域))。作为根据由用户指定的位置而确定的区域的一例,可以举出包含由用户指定的位置的区域、以由用户指定的位置为中心的区域、以由用户指定的位置为顶点的区域、以及由包含由用户指定的位置的边界规定的区域中的至少一个。
或者,如表示工件模型WM的显示例的图25所示,用户也可以指定多个位置作为加工模型PM的位置。在该情况下,由用户指定的多个位置所包围的区域(图25中的虚线所包围的区域)也可以被指定为加工模型PM的位置(即,应形成3维构造物ST的位置(区域))。
另外,用户也可以指定单一的位置作为加工模型PM的位置,并且指定加工模型PM的姿势。
另外,所指定的加工模型的位置可以称为指定位置,也可以称为造型基准位置。该指定位置(造型基准位置)可以是加工模型PM的原点,也可以是基于加工模型形成的3维造型物ST的造型开始点,还可以是与这些点(原点、造型开始点)处于确定的已知关系的点。
这里,如上所述,3维构造物ST形成在工件W上。因此,用户将工件W的表面上的位置指定为造型位置的可能性高。另一方面,根据工件W的表面的状态,存在工件W的表面上的某个位置不适合作为造型位置的可能性。具体而言,工件W的表面中产生缺陷的面部分有可能不适合作为造型位置。另外,这里所说的缺陷也可以是指对于3维构造物ST的适当的形成而言成为障碍的缺陷。因此,为了减少工件W的表面中的产生了缺陷的面部分被指定为造型位置的可能性,控制装置7也可以如表示显示器91的显示例的图26所示,以能够区别工件W的表面中的产生了缺陷的面部分和工件W的表面中的未产生缺陷的面部分的显示方式显示工件模型WM。此外,在工件W的产生了缺陷的部分上造型3维构造物ST来修补工件W的情况下,也可以将工件W的表面中的产生了缺陷的面部分指定为造型位置。
在受理了指定加工模型PM的位置的输入的情况下,如表示显示器91中的显示例的图27所示,控制装置7也可以以除了显示工件模型WM(或者,实际的工件W)之外还显示加工模型PM(即,加工模型PM的图像)的方式控制显示器91。即,控制装置7也可以控制显示器91以显示配置于由用户指定的位置的加工模型PM。在该情况下,用户也可以在显示有加工模型PM的显示器91的显示画面上,使用输入装置92使加工模型PM移动,从而指定加工模型PM的位置。其结果,用户能够直观地指定加工模型PM的位置。
控制装置7除了用于指定加工模型PM相对于工件模型WM的位置的输入之外,还可以从用户受理用于指定加工模型PM相对于工件模型WM的姿势的输入。控制装置7除了用于指定加工模型PM相对于工件模型WM的位置的输入之外,还可以从用户受理用于指定加工模型PM相对于工件模型WM的尺寸的输入。无论在哪种的情况下,用户都可以使用输入装置92来指定加工模型PM的姿势和/或尺寸。例如,用户也可以在显示有加工模型PM的显示器91的显示画面上,使用输入装置92使加工模型PM平行移动、旋转、放大和/或缩小,由此指定加工模型PM的位置、姿势和/或姿势。
当步骤S153中的工件模型WM与加工模型PM的对位完成时,工作台坐标系内的加工模型PM的位置(进而,姿势和/或尺寸)确定。因此,控制装置7能够生成与工作台坐标系内的加工模型PM的位置相关的加工位置信息。其结果,控制装置7生成与加工模型PM的位置相关的加工位置信息和与加工模型PM的形状相关的加工形状信息对应的加工信息(步骤S154)。即,控制装置7生成与在工作台坐标系内的位置以及形状已确定的加工模型PM相关的加工信息。
但是,控制装置7也可以根据需要对在步骤S154中生成的加工信息进行修正。例如,如上所述,3维构造物ST形成在工件W上。即,以将加工模型PM配置在工件模型WM上的方式进行加工模型PM与工件模型WM的对位。在该情况下,根据加工模型PM的朝向工件模型WM侧的表面的形状与工件模型WM的朝向加工模型PM侧的表面的形状的关系,有可能产生无法使用在步骤S154中生成的加工信息在工件W上形成3维构造物ST这样的技术问题。具体而言,如表示工件模型WM以及加工模型PM的剖视图即图28所示,在加工模型PM的朝向工件模型WM侧的表面(在图28中为朝向-Z侧的表面)PMa的形状与工件模型WM的朝向加工模型PM侧的表面(在图28中为朝向+Z侧的表面)WMa的形状不处于互补的关系的情况下,若使用加工信息,则存在在3维构造物ST与工件W之间产生间隙的可能性。或者,若使用加工信息,则有可能形成部分地进入工件W的3维构造物ST。因此,在表面PMa的形状与表面WMa的形状不处于互补的关系的情况下,控制装置7也可以修正加工信息。具体而言,如与加工模型PM以及工件模型WM一起概念性地示出加工信息的修正例的剖视图即图29所示,控制装置7也可以以修正后的加工信息所表示的加工模型PM的表面PMa的形状成为与工件模型WM的表面WMa的形状互补的关系的方式修正加工信息(特别是加工形状信息)。
如图29所示的那样修正加工信息的方法的一例在图30的(a)至图30的(c)中示出。图30的(a)至图30的(c)分别是将修正加工信息的方法的一例与工件模型WM以及加工模型PM一起概念性地示出的剖视图。在该情况下,如图30的(a)所示,控制装置7使加工模型PM与工件模型WM接近,直到加工模型PM的表面PMa与工件模型WM的表面WMa之间的间隙消失为止。即,控制装置7使加工模型PM进入工件模型WM,直到加工模型PM的表面PMa与工件模型WM的表面WMa之间的间隙消失为止。之后,控制装置7计算加工模型PM与工件模型WM的重复部分的厚度(即,加工模型PM相对于工件模型WM的进入量)D。之后,如图30的(b)所示,控制装置7对加工模型PM的修正前的表面PMa附加相当于具有厚度D的造型物的3维模型即切削量模型CM。之后,如图30的(c)所示,控制装置7以使切削量模型CM的朝向工件模型WM的表面CMa成为与工件模型WM的表面WMa的形状互补的关系的方式局部地对切削量模型CM进行切削。其结果是,包含被局部切削的切削量模型CM和加工模型PM的3维模型被用作新的(即,修正后)加工模型PM。因此,控制装置7也可以修正加工信息(特别是加工形状信息),以使修正后的加工信息包含与包含被局部切削的切削量模型CM和修正前的加工模型PM的3维模型(即,修正后的加工模型PM)的位置以及形状相关的信息。
如图29所示的那样修正加工信息的方法的其他例在图31的(a)至图31的(c)中示出。图31的(a)至图31的(c)分别是将修正加工信息的方法的其他例与工件模型WM以及加工模型PM一起概念性地示出的剖视图。在该情况下,如图31的(a)所示,控制装置7使加工模型PM与工件模型WM接近,直到加工模型PM的表面PMa与工件模型WM的表面WMa之间的间隙消失为止。之后,控制装置7计算加工模型PM与工件模型WM的重复部分的厚度(即,加工模型PM相对于工件模型WM的进入量)D。之后,如图31的(b)所示,控制装置7切削加工模型PM中的与工件模型WM重复的部分。进而,控制装置7对加工模型PM中的具有厚度D的下端部分以外的部分进行切削。其结果,加工模型PM中的具有厚度D的下端部分且不与工件模型WM重复的部分作为修补模型RM而残存。修补模型RM的朝向工件模型WM的表面RMa的形状与工件模型WM的表面WMa的形状处于互补的关系。该修补模型RM可视为与用于填埋加工模型PM的表面PMa与工件模型WM的表面WMa之间的间隙的造型物的3维模型等价。之后,如图31的(c)所示,对加工模型PM的下端附加修补模型RM。其结果,包含修补模型RM和加工模型PM的3维模型被用作新的(即,修正后的)加工模型PM。因此,控制装置7也可以修正加工信息(特别是加工形状信息),以使修正后的加工信息包含与包含修补模型RM和修正前的加工模型PM的3维模型(即,修正后的加工模型PM)的位置以及形状相关的信息。
另外,关于加工信息的修正,也可以对加工模型PM附加关于用于从工件W切取在工件W上造型的3维构造物ST的切削量的模型。
(2-4)加工动作
接着,对加工动作进行说明。加工动作是用于在工件W上实际形成3维构造物ST的动作。
如上所述,加工系统SYS通过激光堆焊法形成3维构造物ST。因此,加工系统SYS也可以通过进行基于激光堆焊法的已有的加工动作(在该情况下为造型动作)来形成3维构造物ST。以下,对使用激光堆焊法形成3维构造物ST的加工动作的一例进行简单说明。
加工系统SYS在通过上述的工件模型对准动作来确定位置以及形状的工件W上,形成通过上述的加工模型对准动作来确定位置以及形状的3维构造物ST。即,加工系统SYS基于通过上述的工件模型对准动作生成的工件信息以及通过上述的加工模型对准动作生成的加工信息,在工件W上的期望位置形成期望形状的3维构造物ST。
加工系统SYS为了形成3维构造物ST,例如依次形成沿着Z轴方向排列的多个层状的部分构造物(以下,称为“构造层”)SL。例如,加工系统SYS各1层地依次形成通过将3维构造物ST沿着Z轴方向环切而得到的多个构造层SL。其结果,形成层叠有多个构造层SL的层叠构造体即3维构造物ST。以下,对通过各1层地依次形成多个构造层SL来形成3维构造物ST的动作的流程进行说明。
首先,参照图32的(a)至图32的(e)对形成各构造层SL的动作进行说明。加工系统SYS在控制装置7的控制下,在工件W的表面或相当于已形成的构造层SL的表面的造型面MS上的期望区域设定照射区域EA,从照射光学系统211对该照射区域EA照射加工光EL。另外,也可以将从照射光学系统211照射的加工光EL在造型面MS上所占的区域称为照射区域EA。在本实施方式中,加工光EL的聚焦位置(即,聚光位置)与造型面MS一致。其结果,如图32的(a)所示,通过从照射光学系统211射出的加工光EL在造型面MS上的期望区域形成熔融池(即,通过加工光EL熔融的金属的池)MP。进而,加工系统SYS在控制装置7的控制下,在造型面MS上的期望区域设定供给区域MA,从材料喷嘴212对该供给区域MA供给造型材料M。这里,如上所述,由于照射区域EA与供给区域MA一致,因此供给区域MA被设定为形成有熔融池MP的区域。因此,如图32的(b)所示,加工系统SYS从材料喷嘴212对熔融池MP供给造型材料M。其结果,供给到熔融池MP的造型材料M熔融。当随着加工头21的移动而不对熔融池MP照射加工光EL时,在熔融池MP中熔融的造型材料M被冷却而再次固化(即,凝固)。其结果,如图32的(c)所示,固化的造型材料M堆积在造型面MS上。即,由固化的造型材料M的堆积物形成造型物。
如图32的(d)所示,一边使加工头21相对于造型面MS沿着XY平面相对地移动,一边反复进行包含这样的基于加工光EL的照射的熔融池MP的形成、造型材料M向熔融池MP的供给、所供给的造型材料M的熔融以及熔融的造型材料M的固化的一系列的造型处理。即,当加工头21相对于造型面MS相对地移动时,照射区域EA也相对于造型面MS相对地移动。因此,一边使照射区域EA相对于造型面MS沿着XY平面(即,在二维平面内)相对地移动一边反复进行一系列的造型处理。此时,加工光EL选择性地照射在造型面MS上设定于想要形成造型物的区域的照射区域EA,另一方面,不选择性地照射在造型面MS上设定于不想形成造型物的区域的照射区域EA(也可以说在不想形成造型物的区域不设定照射区域EA)。即,加工系统SYS在使照射区域EA在造型面MS上沿着规定的移动轨迹移动的同时,在与想要形成造型物的区域的分布的形态对应的定时向造型面MS照射加工光EL。需要说明的是,也可以将想要形成造型物的区域的分布的形态称为分布模式和构造层SL的模式。其结果,熔融池MP也沿着与照射区域EA的移动轨迹对应的移动轨迹在造型面MS上移动。具体而言,熔融池MP在造型面MS上依次形成于沿着照射区域EA的移动轨迹的区域中的被照射了加工光EL的部分。并且,如上所述,由于照射区域EA与供给区域MA一致,因此供给区域MA也沿着与照射区域EA的移动轨迹对应的移动轨迹在造型面MS上移动。其结果,如图32的(e)所示,在造型面MS上形成与由凝固的造型材料M形成的造型物的集合体相当的构造层SL。即,以与熔融池MP的移动轨迹对应的图案形成相当于在造型面MS上形成的造型物的集合体的构造层SL(即,在俯视时,具有与熔融池MP的移动轨迹对应的形状的构造层SL)。此外,在不希望形成造型物的区域设定有照射区域EA的情况下,也可以向照射区域EA照射加工光EL,并且停止造型材料M的供给。另外,在不想形成造型物的区域设定有照射区域EA的情况下,也可以将造型材料M向照射区域EL供给,并且将无法形成熔融池MP的强度的加工光EL向照射区域EL照射。此外,在上述的说明中,使照射区域EA相对于造型面MS移动,但也可以使造型面MS相对于照射区域EA移动。
加工系统SYS在控制装置7的控制下,基于加工信息(即,与加工模型PM相关的信息)反复进行用于形成这样的构造层SL的动作。具体而言,首先,以层叠间距对加工信息所示的加工模型PM进行切片处理而制作切片数据。另外,也可以使用根据加工系统SYS的特性对该切片数据进行了一部分修正的数据。加工系统SYS基于与构造层SL#1相对应的3D模型数据(即,与构造层SL#1相对应的切片数据)来执行用于在与工件W的表面相对应的造型面MS上形成第1层构造层SL#1的动作。例如,加工系统SYS可以使用与工具路径有关的信息来动作,该工具路径是通过与构造层SL#1对应的切片数据中的构造层SL#1存在的区域的照射区域EA(供给区域MA)的轨迹。结果,如图33的(a)所示,在造型面MS上形成构造层SL#1。然后,加工系统SYS将构造层SL#1的表面(即,上表面)设置为新的造型面MS,然后在新的造型面MS上形成第2层构造层SL#2。为了形成构造层SL#2,控制装置7首先控制头驱动系统22,以使加工头21沿着Z轴移动。具体而言,控制装置7控制头驱动系统22,使加工头21朝向+Z侧移动,以将照射区域EA以及供给区域MA设定于构造层SL#1的表面(即,新的造型面MS)。由此,加工光EL的聚焦位置与新的造型面MS一致。然后,加工系统SYS在控制装置7的控制下,通过与形成构造层SL#1的动作相同的动作,基于与构造层SL#2对应的切片数据,在构造层SL#1上形成构造层SL#2。结果,如图33的(b)所示,形成构造层SL#2。之后,重复同样的动作,直到形成构成应形成在工件W上的3维构造物ST的全部的构造层SL为止。其结果,如图33的(c)所示,由多个构造层SL层叠而成的层叠构造物形成3维构造物ST。
(3)加工系统SYS的技术的效果
如以上说明的那样,根据本实施方式的加工系统SYS,能够对工件W适当地进行附加加工。
加工系统SYS能够通过工件模型对准动作来生成工件信息,并且能够在基于所生成的工件信息来确定位置以及形状的工件W上形成3维构造物ST。因此,与不使用工件信息的情况相比,加工系统SYS能够在工件W上适当地形成3维构造物ST。另外,工件信息主要由加工系统SYS生成,因此与用户自身生成工件信息的情况相比,用户的负荷降低。
加工系统SYS能够通过加工模型对准动作生成加工位置信息,并且能够在工件W上形成基于所生成的加工位置信息来确定位置的3维构造物ST。因此,与不使用加工位置信息的情况相比,加工系统SYS能够在工件W上适当地形成3维构造物ST。另外,由于加工位置信息主要由加工系统SYS生成,因此与用户自身生成加工位置信息的情况相比,降低了用户的负荷。
(4)变形例
(4-1)与工作台驱动系统32相关的变形例
如表示加工系统SYS的系统结构的其他例的图34所示,工作台装置3也可以具有用于使工作台31移动的工作台驱动系统32。工作台驱动系统32例如也可以使工作台31在腔室空间63IN内移动。工作台驱动系统32也可以使工作台31沿着X轴、Y轴以及Z轴中的至少一个移动。当工作台31沿着X轴和Y轴中的至少一方移动时,照射区域EA和供给区域MA分别在工件W上沿着X轴和Y轴中的至少一方移动。此外,除了X轴、Y轴和Z轴中的至少一个之外,工作台驱动系统32还可以沿着θX方向、θY方向和θZ方向中的至少一个移动工作台31。工作台驱动系统32例如包含电动机等。
在加工系统SYS具有工作台驱动系统32的情况下,工作台装置3还可以具有位置测量装置33。位置测量装置33能够测量工作台31的位置。位置测量装置33例如也可以包含编码器以及激光干涉仪中的至少一方。
在加工系统SYS具有工作台驱动系统32的情况下,加工装置2也可以不具有头驱动系统22。但是,即使在加工系统SYS具有工作台驱动系统32的情况下,加工装置2也可以具有头驱动系统22。在加工装置2不具有头驱动系统22的情况下,加工装置2也可以不具有位置测量装置23。
在加工系统SYS具有工作台驱动系统32的情况下,在表示用于将上述的加工坐标系与工作台坐标系建立关联的坐标匹配动作的流程的上述的图4的步骤S112中,工作台驱动系统32也可以以朝向光束检测器325(开口324)照射加工光EL的方式使工作台31移动。并且,在图4的步骤S113中,控制装置7也可以在根据工作台31的移动量对作为对于控制装置7而言已知的信息的工作台坐标系内的销312的位置进行校正之后,将处于能够对销312照射加工光EL的状态的加工头21在加工坐标系内的位置与工作台坐标系内的形成有销312的位置确定为应该相互关联的位置。但是,在加工系统SYS不具有头驱动系统22(即,加工头21不移动)的情况下,也可以不使用加工坐标系,在该情况下,也可以不进行表示用于将加工坐标系与工作台坐标系建立关联的坐标匹配动作的流程的上述的图4的步骤S111至步骤S113的处理。
在加工系统SYS具有工作台驱动系统32的情况下,在表示用于将上述的测量坐标系与工作台坐标系建立关联的坐标匹配动作的流程的上述的图4的步骤S115中,位置测量装置33也可以对测量装置8测量基准部件34时的工作台31的位置进行测量。而且,在图4的步骤S116中,控制装置7也可以基于步骤S115中的测量装置8的测量结果和在步骤S115中测量装置8测量基准部件34时的工作台31的位置的测量结果,将测量坐标系与工作台坐标系建立关联。具体而言,控制装置7能够根据测量装置8的测量结果来确定测量坐标系中的基准标记343的位置。而且,如上所述,与基准标记343和贯通孔322之间的位置关系(即,基准标记343和销312之间的位置关系)相关的信息是对于控制装置7而言已知的信息。因此,控制装置7能够基于与测量坐标系中的基准标记343的位置相关的信息和与基准标记343和贯通孔322之间的位置关系相关的信息,确定测量坐标系内的贯通孔322以及销312的位置。而且,如上所述,与工作台坐标系内的销312的位置相关的信息是对于控制装置7而言已知的信息。其结果,控制装置7能够确定为测量坐标系内的销312的位置与工作台坐标系内的销312的位置是应相互建立关联的位置。但是,在工作台31通过工作台驱动系统32而移动的情况下,工作台坐标系内的销312的位置被校正了基于工作台驱动系统32的工作台31的移动量。在该情况下,控制装置7能够确定为测量坐标系内的销312的位置与工作台坐标系内的销312的校正后的位置是应相互建立关联的位置。其结果是,控制装置7能够基于测量坐标系内的某个确定的位置与工作台坐标系内的某个确定的位置是应该相互建立关联的位置这一确定结果,将测量坐标系与工作台坐标系建立关联。
在加工系统SYS具有工作台驱动系统32的情况下,在表示上述的第3工件模型对准动作的流程的上述的图17的步骤S144中,工作台驱动系统32也可以以满足在图17的步骤S143中指定的用户指定点与加工装置2具有期望的第3位置关系这样的位置条件的方式使工作台31移动。并且,在图17的步骤S145中,在工作台31移动以满足用户指定点与加工装置2具有期望的第3位置关系这样的位置条件之后,位置测量装置33也可以测量满足了位置条件的时刻的工作台31的位置。进而,在图17的步骤S148中,控制装置7也可以基于图17的步骤S145中的位置测量装置23和/或33的测量结果、以及在步骤S142中取得的工件模型数据,生成工件信息。具体而言,步骤S145中的位置测量装置23和/或33的测量结果表示用户指定点与加工装置2具有期望的第3位置关系时的加工头21和/或工作台31的位置。因此,控制装置7能够根据位置测量装置23和/或33的测量结果来确定加工坐标系中的用户指定点的位置和/或工作台坐标系中的用户指定点的位置。这是因为,由于用户指定点与加工装置2具有期望的第3位置关系,因此用户指定点与载置有加工头21和/或工件W的工作台31当然也具有能够根据与作为对于控制装置7而言已知的信息的第3位置关系相关的信息来确定的一定的位置关系。之后,控制装置7也可以进行用于将工件模型WM中的与用户指定点对应的点即工件模型指定点配置于根据位置测量装置23和/或33的测量结果确定出的用户指定点的位置的对位处理。之后,控制装置7也可以基于对位处理的结果来生成工件信息。
(4-2)关于坐标匹配动作的变形例
在上述的说明中,为了进行坐标匹配动作,将光束检测部件32载置于载置面311。但是,光束检测部件32(特别是遮光部件323以及光束检测器325)也可以形成于工作台31(例如载置面311)。同样地,在上述的说明中,为了进行坐标匹配动作,将基准部件34载置于载置面311。然而,基准部件34(特别是基准标记343)也可以形成于工作台31(例如载置面311)。
在上述的说明中,作为将光束检测部件32载置于载置面311时的对位用的记号,使用销312以及贯通孔322。然而,销312以及贯通孔322只不过是对位用的记号的一个例子,也可以使用与销312以及贯通孔322不同的记号。例如,也可以是,在载置面311形成有作为记号的一例的凸状的构造物,在光束检测部件32形成有作为记号的一例的凹状的构造物,以凸状的构造物嵌入凹状的构造物的方式将光束检测部件32载置于载置面311,由此将光束检测部件32与载置面311对位。例如,也可以是,在载置面311上形成有作为记号的一例的凹状的构造物,在光束检测部件32上形成有作为记号的一例的凸状的构造物,以凸状的构造物嵌入凹状的构造物的方式将光束检测部件32载置于载置面311,由此将光束检测部件32与载置面311对位。例如,也可以将具有沿着光束检测部件32的外缘的至少一部分的形状的引导部件作为记号而形成于载置面311,以光束检测部件32的外缘与该引导部件接触的方式将光束检测部件32载置于载置面311,由此使光束检测部件32与载置面311对位。关于将基准部件34载置于载置面311时的对位用的记号也是同样的。
在上述的说明中,为了将测量坐标系与工作台坐标系建立关联,使用与用于将加工坐标系与工作台坐标系建立关联的光束检测部件32不同的基准部件34。但是,光束检测部件32也可以用作用于将测量坐标系与工作台坐标系建立关联的基准部件34。在该情况下,例如也可以将形成于光束检测部件32的遮光部件323、开口324以及光束检测器325中的至少一个用作基准标记343。或者,也可以在光束检测部件32的基座部件321上形成基准标记343。
在上述的说明中,在基准部件34形成有能够由测量装置8测量的标记作为基准标记343。但是,如果考虑测量装置8能够对测量对象物进行测量的形状(特别是3维形状),则在基准部件34上,如作为表示基准部件34的其他例的剖视图的图35的(a)以及作为沿图35的(a)中的A-A’线的剖视图的图35的(b)所示,也可以形成具有3维构造的立体部件344作为基准标记343的替代物。例如,图35的(a)以及图35的(b)表示球体的至少一部分(具体而言为半球)作为立体部件344而形成于基准部件34的例子。立体部件344除了具有3维构造这一点以外,也可以具有与基准标记343同样的特征。其结果,即使在形成有立体部件344的情况下,也能够将测量坐标系与工作台坐标系适当地建立关联。
在上述的说明中,为了进行坐标匹配动作,将光束检测部件32载置于载置面311。另外,在上述的说明中,为了进行坐标匹配动作,将基准部件34载置于载置面311。但是,也可以不使用光束检测部件32或基准部件34而进行坐标匹配动作。例如,在工作台31(例如载置面311)配置表面设置有感光性材料或者热敏性材料的感光/热敏部件(作为一个例子是热敏纸),在使加工头21位于加工坐标系(头坐标系)的原点位置的状态下,通过加工装置2朝向感光/热敏部件照射加工光EL。由此,在感光/热敏部件上曝光记号,该记号成为加工光基准原点。接着,使从多个引导光射出装置24射出的多个引导光GL的交叉位置与感光/热敏部件上的被曝光的记号的位置一致。由此,能够使加工坐标系与测量坐标系相互关联。另外,也可以代替使用多个引导光GL的情况或在此基础上,使用测量装置8测量曝光后的记号的位置。
(4-3)其他变形例
在上述的说明中,加工装置2通过对造型材料M照射加工光EL而使造型材料M熔融。然而,加工装置2也可以通过对造型材料M照射任意的能量光束来使造型材料M熔融。在该情况下,加工装置2也可以除了照射光学系统211之外或者代替照射光学系统211而具有能够照射任意的能量光束的光束照射装置。任意的能量光束没有限定,包含电子束、离子束等带电粒子束或电磁波。
在上述的说明中,加工系统SYS能够通过激光堆焊法形成3维构造物ST。然而,加工系统SYS也可以利用能够通过对造型材料M照射加工光EL(或者任意的能量光束)来形成3维构造物ST的其他方式来由造型材料M形成3维构造物ST。作为其他方式,例如可举出粉末烧结层叠造型法(SLS:Selective Laser Sintering)等粉末床熔融结合法(Powder BedFusion)、结合材料喷射法(Binder Jetting)或激光金属融合法(LMF:Laser MetalFusion)。或者,加工系统SYS也可以利用与能够通过对造型材料M照射加工光EL(或者任意的能量光束)来形成3维构造物ST的方式不同的、用于附加加工的任意的方式来形成3维构造物ST。
在上述的说明中,加工系统SYS通过从材料喷嘴212朝向照射光学系统211照射加工光EL的照射区域EA供给造型材料M,从而形成3维构造物ST。然而,加工系统SYS也可以不从照射光学系统211照射加工光EL,而通过从材料喷嘴212供给造型材料M来形成3维构造物ST。例如,加工系统SYS也可以通过从材料喷嘴212对造型面MS吹送造型材料M,在造型面MS使造型材料M熔融,并且使熔融的造型材料M固化,从而形成3维构造物ST。例如,加工系统SYS也可以通过从材料喷嘴212对造型面MS以超高速吹送包含造型材料M的气体,在造型面MS使造型材料M熔融,并且使熔融的造型材料M固化,从而形成3维构造物ST。例如,加工系统SYS也可以通过从材料喷嘴212对造型面MS吹送加热后的造型材料M,从而在造型面MS使造型材料M熔融,并且使熔融后的造型材料M固化,从而形成3维构造物ST。在这样不从照射光学系统211照射加工光EL而形成3维构造物ST的情况下,加工系统SYS(特别是加工头21)也可以不具有照射光学系统211。
或者,加工系统SYS也可以在附加加工的基础上或者代替附加加工,进行对工件W等物体照射加工光EL(或者任意的能量光束)而能够去除物体的至少一部分的去除加工。或者,加工系统SYS也可以在附加加工和去除加工中的至少一方的基础上或者代替附加加工和去除加工中的至少一方,进行能够对工件W等物体照射加工光EL(或者,任意的能量光束)而在物体的至少一部分形成标记(例如,文字、数字或者图形)的标记加工。即使在该情况下,也能够享有上述的效果。
(5)附记
关于以上说明的实施方式,进一步公开以下的附记。
[附记1]
一种加工系统,其具有:
载置装置,其包含载置物体的载置面;
信息生成装置,其生成与所述载置面上的所述物体的位置相关的物体位置信息和与所述物体的形状相关的物体形状信息对应的物体信息;以及
加工装置,其根据所述物体信息对所述物体进行加工。
[附记2]
根据附记1所述的加工系统,其中,
所述物体信息是与所述加工系统的基准坐标系中的所述物体的位置相关的所述物体位置信息和所述物体形状信息对应的信息。
[附记3]
根据附记2所述的加工系统,其中,
所述基准坐标系包含用于表示所述载置面上的位置的载置位置坐标系。
[附记4]
根据附记1至3中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述加工系统还具有测量所述载置面上的所述物体的状态的物体测量装置。
[附记5]
根据附记4所述的加工系统,其中,
所述信息生成装置基于所述物体测量装置的测量结果来生成所述物体位置信息。
[附记6]
根据附记5所述的加工系统,其中,
所述物体测量装置测量用于表示所述物体测量装置的测量范围内的位置的测量位置坐标系内的所述物体的位置,
所述信息生成装置基于所述物体测量装置的测量结果,根据所述测量位置坐标系内的所述物体的位置,计算所述加工系统的基准坐标系中的所述物体的位置,由此生成与所述载置位置坐标系中的所述物体的位置相关的所述物体位置信息。
[附记7]
根据附记6所述的加工系统,其中,
所述基准坐标系包含用于表示所述载置面上的位置的载置位置坐标系。
[附记8]
根据附记4至7中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述信息生成装置基于所述物体测量装置的测量结果,生成所述物体形状信息。
[附记9]
根据附记4至8中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述信息生成装置基于所述物体测量装置的测量结果来生成所述物体信息。
[附记10]
根据附记4至9中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述物体的状态包含所述物体的3维形状。
[附记11]
根据附记4至10中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述物体测量装置包含3D扫描仪。
[附记12]
根据附记4至11中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述物体测量装置包含:
投影装置,其对所述物体投影规定的投影图案;以及
拍摄装置,其对投影有所述投影图案的所述物体进行拍摄。
[附记13]
附记12所述的加工系统,其中,
所述物体测量装置包含多个所述拍摄装置。
[附记14]
根据附记4至13中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述物体测量装置配置于通过隔壁部件与收纳所述物体的空间隔离的空间。
[附记15]
根据附记4至14中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述信息生成装置基于所述物体测量装置的测量结果,生成所述物体位置信息,从与所述物体的形状对应的模型数据取得所述物体形状信息,通过将所述取得的物体形状信息与所述生成的物体位置信息建立对应来生成所述物体信息。
[附记16]
根据附记15所述的加工系统,其中,
所述信息生成装置从与多个不同的形状对应的多个所述模型数据中选择与所述物体的形状对应的一个模型数据,从所述一个模型数据中取得所述物体形状信息。
[附记17]
根据附记15或16所述的加工系统,其中,
所述信息生成装置从所述模型数据取得用作所述物体形状信息的第1物体形状信息,
所述信息生成装置基于所述物体测量装置的测量结果,以比所述第1物体形状信息低的精度生成表示所述物体的形状的第2物体形状信息与所述物体位置信息对应的暂定物体信息,
所述信息生成装置通过对所述第1物体形状信息和所述第2物体形状信息进行图案匹配,生成与所述第1物体形状信息所表示的所述物体的一个部分的形状有关的信息和与所述物体位置信息所表示的所述一个部分的位置有关的信息对应的所述物体信息。
[附记18]
根据附记1至17中的任意一项所述的加工系统,其中,
该加工系统还具有:
加工位置变更装置,其使所述加工装置相对于所述载置装置移动来变更所述物体与所述加工装置的相对位置;以及
加工位置测量装置,其测量所述加工装置的位置,
所述信息生成装置基于所述加工位置测量装置的测量结果来生成所述物体位置信息。
[附记19]
根据附记18所述的加工系统,其中,
所述加工位置测量装置测量所述物体中的至少一个对象部分相对于所述加工装置具有规定的位置关系的情况下的所述加工装置的位置。
[附记20]
根据附记19所述的加工系统,其中,
所述加工位置测量装置测量至少两个所述对象部分分别相对于所述加工装置具有规定的位置关系的情况下的所述加工装置的位置。
[附记21]
根据附记19或20所述的加工系统,其中,
所述加工位置测量装置测量至少四个所述对象部分分别相对于所述加工装置具有规定的位置关系的情况下的所述加工装置的位置。
[附记22]
根据附记19至21中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述加工装置包含射出装置,该射出装置射出用于进行所述加工装置与所述物体的对位的引导光。
[附记23]
根据附记22所述的加工系统,其中,
该加工系统还具有观察装置,该观察装置对所述物体的表面上的所述引导光的状态进行观察,
所述加工位置变更装置基于所述观察装置的观察结果,变更所述相对位置,以使所述对象部分相对于所述加工装置具有所述规定的位置关系。
[附记24]
根据附记1至23中的任意一项所述的加工系统,其中,
该加工系统还具有:
载置位置变更装置,其使所述载置装置相对于所述加工装置移动来变更所述物体与所述加工装置的相对位置;以及
载置位置测量装置,其测量所述载置装置的位置,
所述信息生成装置基于所述载置位置测量装置的测量结果来生成所述物体位置信息。
[附记25]
根据附记24所述的加工系统,其中,
所述载置位置测量装置测量所述物体中的至少一个对象部分相对于所述加工装置具有规定的位置关系的情况下的所述载置装置的位置。
[附记26]
根据附记25所述的加工系统,其中,
所述载置位置测量装置测量至少两个所述对象部分分别相对于所述加工装置具有规定的位置关系的情况下的所述载置装置的位置。
[附记27]
根据附记25或26所述的加工系统,其中,
所述载置位置测量装置测量至少四个所述对象部分分别相对于所述加工装置具有规定的位置关系的情况下的所述载置装置的位置。
[附记28]
根据附记25至27中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述加工装置包含射出装置,该射出装置射出用于进行所述加工装置与所述物体的对位的引导光。
[附记29]
根据附记28所述的加工系统,其中,
该加工系统还具有观察装置,该观察装置对所述物体的表面上的所述引导光的状态进行观察,
所述载置位置变更装置基于所述观察装置的观察结果,变更所述相对位置,以使所述对象部分相对于所述加工装置具有所述规定的位置关系。
[附记30]
根据附记22至23以及28至29中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述对象部分相对于所述加工装置具有所述规定的位置关系的状态包含对所述对象部分照射所述引导光的状态。
[附记31]
根据附记22至23以及28至29中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述加工装置包含多个所述射出装置。
[附记32]
根据附记31所述的加工系统,其中,
所述对象部分相对于所述加工装置具有所述规定的位置关系的状态包含所述对象部分位于所述多个射出装置分别射出的多个所述引导光的交点的状态。
[附记33]
根据附记19至23以及25至32中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述对象部分由用户指定。
[附记34]
根据附记1至33中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述信息生成装置将用于表示所述加工装置的位置的加工位置坐标系与用于表示所述载置面上的位置的载置位置坐标系建立关联。
[附记35]
根据附记34所述的加工系统,其中,
所述信息生成装置在将所述加工位置坐标系与所述载置位置坐标系建立关联之后生成所述物体信息。
[附记36]
根据附记34或35所述的加工系统,其中,
所述加工装置照射能量光束来对所述物体进行加工,
所述加工装置对相对于所述载置面上的载置基准位置进行了对位的光束检测装置照射所述能量光束,
所述信息生成装置基于所述光束检测装置的检测结果、所述载置基准位置以及与对所述光束检测装置照射所述能量光束时的所述加工装置的位置以及所述载置装置的位置中的至少一方相关的信息,将所述加工位置坐标系与所述载置位置坐标系建立关联。
[附记37]
根据附记36所述的加工系统,其中,
所述光束检测装置具有:
开口部件,其形成有所述能量光束的至少一部分能够通过的开口;以及
检测元件,检测经由所述开口通过的所述能量光束的至少一部分。
[附记38]
根据附记36或37所述的加工系统,其中,
所述光束检测装置载置于所述载置面。
[附记39]
根据附记36或37所述的加工系统,其中,
所述光束检测装置的至少一部分与所述载置面一体化。
[附记40]
根据附记36至39中的任意一项所述的加工系统,其中,
该加工系统还具有位置变更装置,该位置变更装置变更所述加工装置与所述载置装置的相对位置,以使所述加工装置能够对所述光束检测装置照射所述能量光束。
[附记41]
根据附记1至40中的任意一项所述的加工系统,其中,
该加工系统还具有测量所述载置面上的所述物体的状态的物体测量装置,
所述信息生成装置将用于表示所述物体测量装置的测量范围内的位置的测量位置坐标系与用于表示所述载置面上的位置的位置坐标系建立关联。
[附记42]
根据附记41所述的加工系统,其中,
所述信息生成装置在将所述测量位置坐标系与所述载置位置坐标系建立关联之后生成所述物体信息。
[附记43]
根据附记41或42所述的加工系统,其中,
所述物体测量装置测量相对于所述载置面上的载置基准位置进行了对位的基准部件的状态,
所述信息生成装置基于所述物体测量装置对所述基准部件的测量结果和所述载置基准位置,将所述测量位置坐标系与所述载置位置坐标系建立关联。
[附记44]
根据附记43所述的加工系统,其中,
所述基准部件包含形成有所述物体测量装置能够测量的基准标记的部件。
[附记45]
根据附记43或44所述的加工系统,其中,
所述基准部件包含具有3维构造的部件。
[附记46]
根据附记43至45中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述基准部件包含球体的至少一部分。
[附记47]
根据附记43至46中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述基准部件载置于所述载置面。
[附记48]
根据附记43至46中的任意一项所述的加工系统,其中,
所述基准部件的至少一部分与所述载置面一体化。
[附记49]
一种加工方法,其中,
该加工方法使用附记1至48中的任意一项所述的加工系统对加工对象物进行加工。
[附记50]
一种加工方法,其中,该加工方法包含如下步骤:
生成与载置于载置装置的载置面的物体的位置相关的物体位置信息和与所述物体的形状相关的物体形状信息对应的物体信息;以及
根据所述物体信息,控制对所述物体进行加工的加工装置。
[附记51]
一种计算机程序,其使计算机执行加工方法,该加工方法包含如下步骤:
生成与载置于载置装置的载置面的物体的位置相关的物体位置信息和与所述物体的形状相关的物体形状信息对应的物体信息;以及
根据所述物体信息,控制对所述物体进行加工的加工装置。
[附记52]
一种记录介质,其记录有附记51所述的计算机程序。
[附记53]
一种加工系统,其中,
该加工系统具有:
载置装置,其包含载置物体的载置面;
加工装置,其对所述物体进行加工;以及
接收装置,其接收控制信号,该控制信号控制所述加工装置,使得基于与所述载置面上的所述物体的位置有关的物体位置信息和与所述物体的形状有关的物体形状信息对应的物体信息来加工所述物体。
[附记54]
一种控制装置,其对加工系统进行控制,该加工系统具有:载置装置,其包含载置物体的载置面;以及加工装置,其对所述物体进行加工,其中,
该控制装置生成与所述载置面上的所述物体的位置相关的物体位置信息和与所述物体的形状相关的物体形状信息对应的物体信息,控制所述加工装置以基于所述物体信息对所述物体进行加工。
[附记55]
一种在物体上造型出造型物的造型方法,该造型方法包含如下步骤:
显示与所述物体有关的图像;以及
基于使用所显示的所述图像而指定的造型基准位置,在所述物体上造型出造型物。
[附记56]
一种在物体上造型出造型物的造型方法,该造型方法包含如下步骤:
显示与所述物体相关的图像和与所述物体的所述图像相关联地显示的造型基准位置;
输入用于指定所述物体上的所述造型基准位置的信息;以及
使用与输入的所述造型基准位置相关的信息,在所述物体上造型出造型物。
[附记57]
一种造型系统,其在物体上造型出造型物,其中,该造型系统具有:
载置装置,其载置所述物体;以及
造型装置,其基于造型基准位置在所述物体上造型出造型物,该造型基准位置是使用显示与载置于所述载置装置的所述物体相关的图像的显示装置所显示的所述图像而指定的位置。
[附记58]
一种造型系统,其在物体上造型出造型物,其中,该造型系统具有:
输出装置,其向显示装置输出信号,该显示装置显示与所述物体相关的图像和与所述物体的所述图像相关联地显示的造型基准位置;
输入装置,其输入用于指定所述物体上的所述造型基准位置的信息;以及
造型装置,其使用与输入的所述造型基准位置相关的信息,在所述物体上造型出造型物。
[附记59]
一种造型系统,其在物体上造型出造型物,其中,该造型系统具有:
显示装置,其显示与所述物体相关的图像和与所述物体的所述图像相关联地显示的造型基准位置;以及
造型装置,其使用与使用输入装置输入的所述物体上的所述造型基准位置相关的信息,在所述物体上造型出造型物。
[附记60]
一种造型系统,其在物体上造型出造型物,其中,该造型系统具有:
输出装置,其向显示装置输出信号,该显示装置显示与所述物体相关的图像和与所述物体的所述图像相关联地显示的造型基准位置;以及
造型装置,其使用与使用输入装置输入的所述造型基准位置相关的信息,在所述物体上造型出造型物。
[附记61]
一种显示装置,其与在物体上造型出造型物的造型系统连接,其中,
该显示装置显示与所述物体相关的图像,
所述造型系统具有造型装置,该造型装置基于使用所显示的所述图像而指定的造型基准位置,在所述物体上造型出造型物。
[附记62]
一种显示装置,其与在物体上造型出造型物的造型系统连接,其中,
该显示装置显示与所述物体相关的图像和与所述物体的所述图像相关联地显示的造型基准位置,
所述造型系统具有:
输入装置,其输入用于指定所述物体上的所述造型基准位置的信息;以及
造型装置,其使用与输入的所述造型基准位置相关的信息,在所述物体上造型出造型物。
[附记63]
一种输入装置,其在与在物体上造型出造型物的造型系统连接,其中,
该输入装置输入用于指定所述物体上的造型基准位置的信息,
所述造型系统具有:
显示装置,其显示与所述物体相关的图像和与所述物体的所述图像相关联地显示的所述造型基准位置;以及
造型装置,其使用与输入的所述造型基准位置相关的信息,在所述物体上造型出造型物。
[附记64]
一种造型方法,该造型方法包含如下步骤:
指定在物体上造型的造型物位置;以及
使用关于载置在载置装置上的所述物体的部位的位置信息和与所述造型物位置有关的信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物。
[附记65]
一种造型方法,该造型方法包含如下步骤:
将物体载置于载置装置;
生成关于载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置信息;
使用与在所述物体上造型的造型物位置相关的信息和所述物体的所述位置信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物;以及
将与所述物体的形状有关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联。
[附记66]
一种造型方法,该造型方法包含如下步骤:
将物体载置于载置装置;
使用附加加工装置对所述物体进行附加加工;
变更所述载置装置与基于所述附加加工装置的附加加工位置的相对位置关系;
使用设置于所述附加加工装置的位置测量装置来测量载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置;
指定在所述物体上造型的造型物位置;以及
使用所述位置测量装置的测量结果和与所述造型物位置相关的信息来控制所述附加加工装置和所述位置变更装置。
[附记67]
一种计算机程序,其使计算机执行附记64至66中的任意一项所述的造型方法。
[附记68]
一种记录介质,其记录有附记67所述的计算机程序。
[附记69]
一种造型系统,其具有:
造型装置,其使用关于载置在载置装置上的所述物体的部位的位置信息和与在经由输入装置指定的物体上造型的造型物位置有关的信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物;以及
接收装置,其接收来自所述输入装置的信息。
[附记70]
一种造型系统,其具有:
载置装置,其载置有物体;
造型装置,其使用与在所述物体上造型的造型物位置相关的信息和关于载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物;以及
运算装置,其将与所述物体的形状相关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联。
[附记71]
一种造型系统,其具有:
载置装置,其载置有物体;
信息生成装置,其生成关于载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置信息;
造型装置,其使用与在所述物体上造型的造型物位置相关的信息和所述物体的所述位置信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物;以及
输出装置,其向将与所述物体的形状有关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联的运算装置输出与所述物体的形状有关的所述物体形状信息和所述物体的所述位置信息。
[附记72]
一种造型系统,其具有:
载置装置,其载置有物体;
造型装置,其使用与在所述物体上造型的造型物位置相关的信息和关于载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物;以及
输出装置,其向将与所述物体的形状有关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联的运算装置输出与所述物体的形状有关的所述物体形状信息和所述物体的所述位置信息。
[附记73]
一种造型系统,其具有:
载置装置,其载置有物体;
附加加工装置,其对所述物体进行附加加工;
位置变更装置,其变更所述载置装置与基于所述附加加工装置的附加加工位置的相对位置关系;
位置测量装置,其设置于所述附加加工装置,对载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置进行测量;
输入装置,其指定在所述物体上造型的造型物位置;以及
输出装置,其将所述位置测量装置的测量结果和与所述造型物位置相关的信息输出到控制所述附加加工装置和所述位置变更装置的控制装置。
[附记74]
一种输入装置,其向在载置于载置装置的物体上造型出造型物的造型装置输入信息,其中,
该输入装置输入指定在物体上造型的造型物位置的信息,
将与所述造型物位置相关的所述信息输出到所述造型装置,以使所述造型装置使用关于载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置信息和与所述造型物位置相关的信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物。
[附记75]
一种信息生成装置,其与在载置于载置装置的物体上造型出造型物的造型装置连接,其中,该信息生成装置具有:
信息生成部,其生成关于载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置信息;以及
输出部,其将生成的所述位置信息输出到所述造型装置,使得所述造型装置使用关于在所述物体上造型的造型物位置的信息和所述物体的所述位置信息在所述物体上造型出造型物,
所述造型装置包含运算装置,该运算装置将与所述物体的形状相关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联。
[附记76]
一种运算装置,其与造型系统连接,该造型系统具有:载置装置,其载置有物体;信息生成装置,其生成关于载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置信息;以及造型装置,其使用与在所述物体上造型的造型物位置有关的信息和所述物体的所述位置信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物,其中,
该运算装置将与所述物体的形状相关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联。
[附记77]
一种控制装置,其控制造型系统,该造型系统具有:载置装置,其载置有物体;附加加工装置,其对所述物体进行附加加工;位置变更装置,其变更所述载置装置与基于所述附加加工装置的附加加工位置的相对位置关系;位置测量装置,其设置于所述附加加工装置,测量载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置;以及输入装置,其指定在所述物体上造型的造型物位置,其中,
该控制装置使用所述位置测量装置的测量结果和与所述造型物位置相关的信息来控制所述附加加工装置和所述位置变更装置。
[附记78]
一种输入装置,其与在载置于载置装置的物体上造型出造型物的造型装置连接,其中,该输入装置具有:
指定部,其将在所述物体上造型的造型物位置与关于载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置信息相关联地进行指定;以及
输出部,其将来自所述指定部的输出向所述造型装置输出。
[附记79]
一种造型系统,其具有在物体上造型出造型物的造型装置,其中,该造型系统具有:
第1接收装置,其接收与在物体上造型的造型物位置相关的信息;以及
第2接收装置,其接收控制信号,该控制信号控制所述造型装置,以使得使用关于载置在载置装置上的所述物体的部位的位置信息和与所述造型物位置有关的信息来在所述物体上造型出造型物。
[附记80]
根据附记79所述的造型系统,其中,
所述第1接收装置接收与所述物体的形状有关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联的信息。
[附记81]
一种计算机程序,其使计算机执行控制造型系统的程序,该造型系统具有在物体上造型出造型物的造型装置,该造型系统具有指定在物体上造型的造型物位置的输入装置和在载置于载置装置的所述物体上造型出造型物的造型装置,其中,
该计算机程序使所述计算机执行控制所述造型装置的处理,以使得使用关于载置于载置装置的所述物体的部位的位置信息和与所述造型物位置有关的信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物。
[附记82]
一种计算机程序,其使计算机执行控制造型系统的程序,该造型系统具有在物体上造型出造型物的造型装置,该造型系统具有:载置装置,其载置有物体;信息生成装置,其生成关于载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置信息;以及造型装置,其在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物,该计算机程序使计算机执行如下处理:
控制所述造型装置,使得使用与在所述物体上造型的造型物位置相关的信息和所述物体的所述位置信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物;以及
控制所述信息生成装置,使得与所述物体的形状有关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联。
[附记83]
一种记录介质,其记录有附记81或82所述的计算机程序。
[附记84]
一种控制装置,其控制造型系统,该造型系统具有在物体上造型出造型物的造型装置,该造型系统具有:输入装置,其指定在物体上造型的造型物位置;以及造型装置,其在载置于载置装置的所述物体上造型出造型物,其中,
该控制装置进行控制所述造型装置的处理,以使得使用关于载置于载置装置的所述物体的部位的位置信息和与所述造型物位置相关的信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物。
[附记85]
一种控制装置,其控制造型系统,该造型系统具有在物体上造型出造型物的造型装置,该造型系统具有:载置装置,其载置物体;信息生成装置,其生成关于载置于所述载置装置的所述物体的部位的位置信息;以及造型装置,其在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物,其中,
该控制装置进行如下处理:
控制所述造型装置,使得使用与在所述物体上造型的造型物位置相关的信息和所述物体的所述位置信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物;以及
控制所述信息生成装置,使得与所述物体的形状有关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联。
[附记86]
一种造型方法,该造型方法包含如下步骤:
指定在物体上造型的造型物位置;以及
使用关于载置在载置装置上的所述物体的部位的位置信息和与所述造型物位置有关的信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物。
[附记87]
一种造型方法,该造型方法包含如下步骤:
生成关于载置于载置装置的物体的部位的位置信息;以及
使用与在所述物体上造型的造型物位置相关的信息和所述物体的所述位置信息,在载置于所述载置装置的所述物体上造型出造型物,
所述生成包含将与所述物体的形状相关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联。
上述的各实施方式的结构要件的至少一部分能够与上述的各实施方式的结构要件的至少其他一部分适当组合。也可以不使用上述的各实施方式的结构要件中的一部分。另外,在法令允许的范围内,引用在上述各实施方式中引用的全部公开公报以及美国专利的公开而作为本文的记载的一部分。
本发明不限于上述的实施例,在不违反从权利要求书和说明书整体读取的发明的主旨或思想的范围内能够适当变更,伴随这样的变更的造型系统、造型方法、显示装置、输入装置、加工系统、加工方法、计算机程序、记录介质、接收装置和控制装置也包含在本发明的技术范围内。
标号说明
SYS:加工系统;1:材料供给装置;2:加工装置;21:加工头;22:头驱动系统;24:引导光射出装置;3:工作台装置;31:工作台;311:载置面;7:控制装置;8:测量装置;81:投影装置;82:拍摄装置;91:显示器;92:输入装置;W:工件;M:造型材料;SL:构造层;MS:造型面;EA:照射区域;MA:供给区域;MP:熔融池;EL:加工光;DL:测量光;GL:引导光;WM:工件模型;PM:加工模型。

Claims (29)

1.一种造型系统,其在物体上造型出造型物,其中,
该造型系统具有:
显示装置,其显示与所述物体相关的图像;以及
造型装置,其根据使用显示在所述显示装置上的所述图像而指定的指定位置,在所述物体上造型出造型物。
2.根据权利要求1所述的造型系统,其中,
该造型系统具有输入装置,该输入装置输入用于指定所述物体上的所述指定位置的信息。
3.根据权利要求2所述的造型系统,其中,
所述输入装置能够在显示所述图像的画面上输入所述信息。
4.根据权利要求2或3所述的造型系统,其中,
所述输入装置具有输入所述信息的键盘。
5.根据权利要求2至4中的任意一项所述的造型系统,其中,
所述输入装置输入与造型物的3D模型相关的信息,
所述显示装置与所述3D模型相关联地显示所述指定位置。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的造型系统,其中,
所述造型装置具有向造型位置供给材料的供给装置,
所述指定位置与所述造型位置之间的位置关系是规定的关系。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的造型系统,其中,
所述造型装置具有向造型位置供给材料的供给装置,
所述指定位置是所述造型位置。
8.根据权利要求6或7所述的造型系统,其中,
所述造型装置具有向所述造型位置照射能量光束的光束照射装置。
9.根据权利要求6至8中的任意一项所述的造型系统,其中,
该造型系统还具有:
引导光照射装置,其向所述造型位置照射引导光;以及
拍摄装置,其对所述物体和照射到所述物体的引导光进行拍摄。
10.根据权利要求9所述的造型系统,其中,
所述显示装置显示所述物体的所述图像和照射到所述物体的引导光的图像。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的造型系统,其中,
所述显示装置显示与存在缺损部位的物体相关的图像和与所述缺损部位的图像相关联地显示的所述指定位置。
12.一种造型系统,其在物体上造型出造型物,其中,
该造型系统具有:
显示装置,其显示与所述物体相关的图像和与所述物体的所述图像相关联地显示的指定位置;
输入装置,其输入用于指定所述物体上的所述指定位置的信息;以及
造型装置,其使用与输入的所述指定位置相关的信息在所述物体上造型出造型物。
13.一种造型系统,其具有:
输入装置,其指定在物体上造型的造型物位置;以及
造型装置,其使用关于所述物体的部位的位置信息和与所述造型物位置相关的信息在所述物体上造型出造型物。
14.根据权利要求13所述的造型系统,其中,
该造型系统还具有信息生成装置,该信息生成装置生成关于所述物体的所述部位的所述位置信息。
15.根据权利要求13或14所述的造型系统,其中,
该造型系统还具有显示装置,该显示装置根据所述物体的所述位置信息来显示所述物体的图像。
16.根据权利要求15所述的造型系统,其中,
所述显示装置与显示的所述物体的所述图像相关联地显示所述造型物位置信息。
17.根据权利要求15或16所述的造型系统,其中,
所述输入装置使用户在显示的所述物体的所述图像上输入所述造型物位置信息。
18.根据权利要求13至17中的任意一项所述的造型系统,其中,
所述物体的所述位置信息包含坐标系内的位置信息。
19.根据权利要求18所述的造型系统,其中,
与所述造型物位置相关的信息包含与所述造型物在所述坐标系内的位置相关的信息。
20.根据权利要求13至19中的任意一项所述的造型系统,其中,
所述造型装置在对应于输入的与所述造型物位置相关的信息的所述物体上的位置造型出所述造型物。
21.根据权利要求13至20中的任意一项所述的造型系统,其中,
所述输入装置输入与所述造型物的形状相关的信息。
22.根据权利要求21所述的造型系统,其中,
该造型系统还具有信息修正装置,该信息修正装置使用关于所述物体的所述部位的所述位置信息、与所述造型物位置相关的信息以及与所述造型物的形状相关的信息来修正与所述造型物的形状相关的信息并输出与造型物的形状相关的修正信息。
23.根据权利要求22所述的造型系统,其中,
所述造型装置使用与所述造型物的形状相关的修正信息,在所述物体上造型出造型物。
24.一种造型系统,其具有:
支承装置,其支承物体;
信息生成装置,其生成关于所述物体的部位的位置信息;
造型装置,其使用与在所述物体上造型的造型物位置相关的信息和所述物体的所述位置信息,在所述物体上造型出造型物;以及
运算装置,其将与所述物体的形状相关的物体形状信息和所述物体的所述位置信息相关联。
25.根据权利要求26所述的造型系统,其中,
所述运算装置从与所述物体的形状对应的模型数据取得所述物体形状信息,通过将取得的所述物体形状信息与关于所述物体的部位的所述位置信息相关联来生成所述物体信息。
26.一种造型系统,其具有:
支承装置,其支承物体;
附加加工装置,其对所述物体进行附加加工;
位置变更装置,其变更所述附加加工装置的附加加工位置与所述支承装置之间的相对位置关系;
位置测量装置,其测量所述物体的部位的位置;
指定装置,其指定在所述物体上造型的造型物位置;以及
控制装置,其使用所述位置测量装置的测量结果和与所述造型物位置相关的信息来控制所述附加加工装置和所述位置变更装置。
27.根据权利要求26所述的造型系统,其中,
所述位置测量装置的测量部位是所述附加加工位置。
28.根据权利要求27所述的造型系统,其中,
所述附加加工装置的所述附加加工位置能够相对于所述支承装置移动,
所述位置测量装置测量所述物体的所述部位位于所述测量部位时的所述附加加工装置的位置。
29.根据权利要求27所述的造型系统,其中,
所述支承装置能够相对于所述附加加工位置移动,
所述位置测量装置测量所述物体的所述部位位于所述测量部位时的所述支承装置的位置。
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