CN114589316B - 层叠造形装置及其校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的层叠造形装置的校正方法包括：照射痕形成工序、摄像工序、确定工序以及修正工序。所述照射痕形成工序是由多个扫描装置的各个对设置于造形区域的校正板的多个目标位置扫描激光，并针对所述多个扫描装置的每一个形成不同形状的多个照射痕的工序。所述摄像工序是同时拍摄针对同一目标位置形成的多个所述照射痕的工序。所述确定工序是确定由所述多个扫描装置的各个扫描的所述激光的多个照射位置的工序。所述修正工序是生成确定了所述多个扫描装置各自的激光坐标系的任意地点处的偏移量的修正数据的工序。

Description

层叠造形装置及其校正方法
技术领域
本发明涉及一种层叠造形装置及其校正方法(additive manufacturingapparatus and calibration method thereof)。
背景技术
层叠造形有各种方式，例如已知一种利用流电扫描仪(galvano scanner)等扫描装置扫描激光的层叠造形方法。具体而言，实施粉末床熔融结合(powder bed fusion)的层叠造形装置在规定的造形区域形成材料层，扫描激光并向材料层的规定的照射区域照射激光而形成固化层。然后，重复进行材料层的形成与固化层(solidified layer)的形成，并层叠规定数量的固化层来形成所期望的三维造形物(three-dimensional molded object)。
在控制装置上识别的激光的控制位置与实际上被激光照射的实际位置之间可能会产生不可避免的偏移。因此，如美国专利申请公开US5,832,415A所公开那样，理想的是在造形所期望的三维造形物之前测定偏移量，来对照射激光的位置进行修正。例如，进行激光坐标系的校正的层叠造形装置对配置于造形区域的校正板(calibration plate)上所设定的目标位置(target position)照射激光而形成照射痕(irradiation trace)，测定作为实际上形成有照射痕的位置的照射位置，计算照射痕的目标位置与照射位置的偏移量，并基于偏移量进行修正。
此处，如美国专利申请公开US2019/0151945A1所示，已知一种包括多个扫描装置的层叠造形装置。在包括多个扫描装置的层叠造形装置中，需要对各扫描装置的激光坐标系分别进行校正。
发明内容
[发明所要解决的问题]
在包括多个扫描装置的层叠造形装置中，在降低扫描装置间的相互误差方面，理想的是各个扫描装置的照射痕的目标位置一致。另外，以往，依次进行基于多个扫描装置的激光坐标系的校正。即，首先将校正板设置于造形区域，使用多个扫描装置中的一个在校正板形成照射痕，拍摄照射痕来计算偏移量。然后，更换校正板，使用其他扫描装置在另一校正板形成照射痕，拍摄照射痕来计算偏移量。
如此，在现有的校正方法中，针对每个扫描装置实施校正板的设置、照射痕的形成、照射痕的拍摄、偏移量的计算。在所述方法中，对于一次照射痕的形成及照射位置的测定，只能进行一个扫描装置的激光坐标系的修正，因此在搭载有多个扫描装置的层叠造形装置中效率差。
鉴于所述情况，在本发明中提供一种可降低扫描装置间的相互误差(mutualerror)、更有效地进行激光坐标系的校正的层叠造形装置及其校正方法。
[解决问题的技术手段]
根据本发明，提供一种层叠造形装置的校正方法，所述层叠造形装置重复进行在形成所期望的三维造形物的区域即造形区域形成材料层的材料层形成工序(materiallayer forming step)、与将由多个扫描装置分别扫描的激光照射至所述材料层而形成固化层的固化工序(solidifying step)，来形成所述三维造形物，且所述层叠造形装置的校正方法包括：照射痕形成工序(irradiation trace forming step)，由所述多个扫描装置的各个对设置于所述造形区域的校正板的多个目标位置扫描所述激光，并针对所述多个扫描装置的每一个形成不同形状的多个照射痕；摄像工序，利用包括摄像元件的摄像装置，同时拍摄针对所述多个目标位置中的同一目标位置形成的所述多个照射痕；确定工序(specifying step)，基于在所述摄像工序中所拍摄的所述多个照射痕，来确定由所述多个扫描装置的各个扫描的所述激光的多个照射位置；以及修正工序(correction step)，基于在所述确定工序中所确定的所述多个照射位置，生成确定了所述多个扫描装置各自的激光坐标系(laser coordinate system)的任意地点处的偏移量的修正数据。
另外，根据本发明，提供一种层叠造形装置，包括：材料层形成装置，在形成所期望的三维造形物的区域即造形区域形成材料层；照射装置，包括输出激光的至少一个激光光源、以及分别扫描所述激光并照射至所述材料层而形成固化层的多个扫描装置；摄像装置，包括摄像元件，且构成为能够拍摄所述造形区域；以及控制装置，对所述材料层形成装置、所述照射装置及所述摄像装置进行控制，所述控制装置对所述照射装置进行控制，由所述多个扫描装置的各个对设置于所述造形区域的校正板的多个目标位置扫描所述激光，并针对所述多个扫描装置的每一个形成不同形状的多个照射痕，所述控制装置对所述摄像装置进行控制，同时拍摄针对所述多个目标位置中的同一目标位置形成的所述多个照射痕，所述控制装置基于由所述摄像装置拍摄的所述多个照射痕，来确定由所述多个扫描装置的每一个的各个扫描中的所述激光的多个照射位置，所述控制装置基于所确定的所述照射位置，生成确定了所述多个扫描装置各自的激光坐标系的任意地点处的偏移量的修正数据。
[发明的效果]
根据本发明，由多个扫描装置的各个对多个目标位置扫描激光，而形成照射痕。在各目标位置重叠形成多个照射痕，照射痕针对每个扫描装置具有不同的形状。然后，同时拍摄针对同一目标位置形成的多个照射痕，计算照射位置。由此，即便在包括多个扫描装置的层叠造形装置中，也可降低扫描装置间的相互误差，并且可比较高速地获取目标位置与照射位置的偏移量，可高效地进行激光坐标系的校正。
附图说明
图1是本发明的实施方式的层叠造形装置的概略结构图，且表示校正中的状态。
图2是本发明的实施方式的层叠造形装置的概略结构图，且表示造形中的状态。
图3是照射装置的概略结构图。
图4是控制装置的框图。
图5表示目标位置的配置例。
图6A表示十字形的照射痕。
图6B表示X字形的照射痕。
图6C表示圆形的照射痕。
图6D表示正三角形的照射痕。
图6E表示倒正三角形的照射痕。
图7A表示十字形的照射痕与X字形的照射痕重叠的状态。
图7B表示十字形的照射痕与圆形的照射痕重叠的状态。
图7C表示X字形的照射痕与圆形的照射痕重叠的状态。
图7D表示十字形的照射痕与正三角形的照射痕重叠的状态。
图7E表示十字形的照射痕、X字形的照射痕、圆形的照射痕、正三角形的照射痕重叠的状态。
图8A是十字形的照射痕与圆形的照射痕各自的照射位置的确定方法的说明图。
图8B是十字形的照射痕与圆形的照射痕各自的照射位置的确定方法的说明图。
图8C是十字形的照射痕与圆形的照射痕各自的照射位置的确定方法的说明图。
图9A表示圆形的照射痕的重心。
图9B表示变形的圆形的照射痕的重心。
图9C表示正三角形的照射痕的重心。
图9D表示变形的三角形的照射痕的重心。
图10是表示层叠造形装置的动作的流程的活动图。
[符号的说明]
1：层叠造形装置
2：造形平台
3：造形平台驱动装置
4：材料层形成装置
5：照射装置
6：加工装置
7：摄像装置
8：控制装置
11：腔室
12：窗口
41：基底台
42：涂覆机头
43：涂覆机头驱动装置
61：加工头
63：加工头驱动装置
65：主轴
67：主轴马达
69：切削工具
81：主控制装置
83：照射控制装置
85：摄像控制装置
91：基底板
93：材料层
95：固化层
511、521：激光光源
512、522：聚焦控制单元
512a、522a：可动透镜
512b、522b：透镜致动器
512c、522c：聚光透镜
513、523：扫描装置
513a、523a：X轴电流镜
513b、523b：X轴反射镜致动器
513c、523c：Y轴电流镜
513d、523d：Y轴反射镜致动器
870、871、872、873、874、875、876、877、878、879：驱动器
A101、A102、A103、A104、A105、A106、A107：步骤
L1、L2：激光
R：造形区域
T：校正板
t1-t25：目标位置
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。以下所示的实施方式中所示的各种特征事项能够相互组合。再者，以下说明的校正方法是在层叠造形装置1中实施，所述层叠造形装置1重复进行在形成所期望的三维造形物的区域即造形区域R形成材料层93的材料层形成工序、与将由多个扫描装置的各个扫描的激光L1、激光L2照射至材料层93而形成固化层95的固化工序，来形成三维造形物。
如图1及图2所示，本实施方式的层叠造形装置1包括：腔室11、造形平台2、材料层形成装置4、照射装置5、加工装置6以及摄像装置7。
腔室11构成为实质上密闭，并覆盖作为形成所期望的三维造形物的区域的造形区域R。在造形中，在腔室11内充满了规定浓度的惰性气体。另外，包含在固化层95的形成时产生的烟尘的惰性气体从腔室11内排出。理想的是从腔室11排出的惰性气体在去除烟尘(fume)之后被返送至腔室11内。
造形平台2设置于造形区域R中，且构成为能够通过造形平台驱动装置3沿铅直方向移动。在形成三维造形物时，可在造形平台2上载置基底板91。即，可在基底板91上形成第一层的材料层93。另外，在进行层叠造形装置1的激光坐标系的校正时，在造形平台2上载置校正板T。再者，作为造形平台驱动装置3，可采用包括可使造形平台2沿着铅直方向往复移动的任意的致动器的装置。
材料层形成装置4设置于腔室11内。材料层形成装置4在造形区域R上、即造形平台2上形成规定厚度的材料层93。材料层形成装置4可为形成材料层93的任意装置，但本实施方式的材料层形成装置4包括：基底台41，具有造形区域R；涂覆机头(recoater head)42，配置于基底台41上且构成为能够沿水平单轴(horizontal uniaxial direction)方向移动；以及涂覆机头驱动装置43，为驱动涂覆机头42的任意的致动器。在涂覆机头42的两侧面分别设置叶片。涂覆机头42从未图示的材料供给装置供给材料粉体，将收容于内部的材料粉体从底面排出同时沿水平单轴方向往复移动。此时，叶片将所排出的材料粉体平坦化而形成材料层93。
照射装置5设置于腔室11的上方，并通过窗口12向材料层93照射激光L1及激光L2，而使材料层93烧结(sinter)或熔融(melt)来形成固化层95。在进行层叠造形装置1的激光坐标系的校正时，激光L1及激光L2照射至校正板T。
如图3所示，照射装置5包括：激光光源511、聚焦控制单元512以及扫描装置513，并通过它们来照射激光L1。另外，照射装置5包括：激光光源521、聚焦控制单元522以及扫描装置523，并通过它们来照射激光L2。
激光光源511输出激光L1。激光L1能够烧结或熔融材料层93，且例如为CO2激光器、光纤激光器或钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet，YAG)激光器。从激光光源511输出的激光L1通过未图示的准直器被转换为平行光。聚焦控制单元512包括：可动透镜512a、透镜致动器512b以及聚光透镜512c。可动透镜512a能够通过透镜致动器512b沿激光L1的光轴方向移动，且随着移动而调整激光L1的焦点位置。聚光透镜512c对通过了可动透镜512a的激光L1进行聚光。利用可动透镜512a及聚光透镜512c将由准直器转换为平行光的激光L1调整为规定的光斑直径。在本实施方式中，可动透镜512a为扩散透镜，但也可为聚光透镜。在本实施方式中，扫描装置513为流电扫描仪。扫描装置513包括：X轴电流镜(galvano mirror)513a、使X轴电流镜513a旋转的X轴反射镜致动器513b、Y轴电流镜513c、以及使Y轴电流镜513c旋转的Y轴反射镜致动器513d。扫描装置513扫描激光L1并向材料层93的规定的照射区域照射激光L1而形成固化层95。具体而言，通过对X轴电流镜513a的旋转角度进行控制来对激光L1在X轴方向上的扫描进行控制，通过对Y轴电流镜513c的旋转角度进行控制来对激光L1在Y轴方向上的扫描进行控制。
激光光源521输出激光L2。激光L2能够烧结或熔融材料层93，且例如为CO2激光器、光纤激光器或YAG激光器。从激光光源521输出的激光L2通过未图示的准直器转换为平行光。聚焦控制单元522包括：可动透镜522a、透镜致动器522b以及聚光透镜522c。可动透镜522a能够通过透镜致动器522b沿激光L2的光轴方向移动，且随着移动而调整激光L2的焦点位置。聚光透镜522c对通过了可动透镜522a的激光L2进行聚光。利用可动透镜522a及聚光透镜522c将由准直器(collimator)转换为平行光的激光L2调整为规定的光斑直径(spotdiameter)。在本实施方式中，可动透镜522a为扩散透镜，但也可为聚光透镜。在本实施方式中，扫描装置523为流电扫描仪。扫描装置523包括：X轴电流镜523a、使X轴电流镜523a旋转的X轴反射镜致动器523b、Y轴电流镜523c、以及使Y轴电流镜523c旋转的Y轴反射镜致动器523d。扫描装置523扫描激光L2并向材料层93的规定的照射区域照射激光L2而形成固化层95。具体而言，通过对X轴电流镜523a的旋转角度进行控制来对激光L2在X轴方向上的扫描进行控制，通过对Y轴电流镜523c的旋转角度进行控制来对激光L2在Y轴方向上的扫描进行控制。
再者，在本实施方式中，针对每个扫描装置513、扫描装置523分别设置了激光光源511及激光光源521，但也可构成为通过光束分离器等使从一个光源输出的激光分光。换言之，照射装置只要包括至少一个激光光源及多个扫描装置即可。另外，照射装置可包括三个以上的扫描装置，也可构成为能够同时扫描三个以上的激光。再者，照射装置5不仅用于固化层95的形成，还用于在校正板T形成规定的照射痕。
加工装置6对固化层95的表面或不需要的部分进行切削。加工装置6包括：加工头61、加工头驱动装置63以及切削工具69。加工头驱动装置63只要包括任意的驱动器即可，并使加工头61移动至腔室11内的造形区域R上的任意位置。例如，加工头驱动装置63包括：X轴驱动装置，使加工头61沿规定的水平方向即X轴方向移动；Y轴驱动装置，使加工头61沿与X轴正交的水平方向即Y轴方向移动；以及Z轴驱动装置，使加工头61沿规定的铅直方向即Z轴方向移动。
加工头61包括主轴65。主轴65握持立铣刀等切削工具69，且构成为可通过主轴马达67旋转。通过由主轴65旋转的切削工具69，对固化层95的表面或不需要的部分进行切削加工。
再者，层叠造形装置1也可不包括切削装置，切削装置也可为其他结构。例如，切削装置也可包括：加工头，设置有握持车刀等切削工具并且使切削工具沿着铅直方向的旋转轴转动的回转机构；以及加工头驱动装置，用于水平驱动加工头。此时，加工头驱动装置例如包括：一对第一水平移动机构、设置于一对第一水平移动机构的台架(gantry)、以及安装于台架且固定有加工头的第二水平移动机构。
摄像装置7构成为能够拍摄造形区域R的至少一部分，且在后述的激光坐标系的校正时，拍摄照射痕，而获取照射痕的位置信息。照射痕为通过激光L1、激光L2的照射而形成于校正板T的能够由摄像装置7识别的刻印(marks)。摄像装置7只要包括能够拍摄照射痕的任意的摄像元件即可，例如为电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)照相机。
在本实施方式中，摄像装置7设置于加工装置6的加工头61，且通过利用加工头驱动装置63使加工头61移动，而移动至腔室11内的任意位置。若如此，则不需要为了使摄像装置7移动而另外设置驱动装置，因此优选。但是，也可另外设置使摄像装置7移动的驱动装置。另外，若能够由摄像装置7拍摄的区域包含所有的照射痕，则摄像装置7也可固定于腔室11内的规定位置。
此处，对层叠造形装置1的控制装置8进行说明。如图4所示，本实施方式的控制装置8包括：主控制装置81、照射控制装置83、摄像控制装置85、以及驱动器870、驱动器871、驱动器872、驱动器873、驱动器874、驱动器875、驱动器876、驱动器877、驱动器878、驱动器879。主控制装置81、照射控制装置83及摄像控制装置85也可分别任意组合硬件与软件而构成。例如，主控制装置81、照射控制装置83及摄像控制装置85分别包括：中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、辅助存储装置、输入输出接口。另外，在本实施方式中，主控制装置81、照射控制装置83及摄像控制装置85分别独立地构成，但主控制装置81、照射控制装置83及摄像控制装置85中的至少两个以上也可构成为一体。
主控制装置81按照未图示的计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing，CAM)装置所制作的项目文件，经由驱动器870、驱动器871、驱动器872、驱动器873，对涂覆机头42、造形平台2、加工头61及主轴65进行控制。另外，主控制装置81将项目文件(projectfile)中的包含与激光L1、激光L2的扫描等相关的指令的造形程序发送至照射控制装置83。
进而，在激光坐标系的校正时，主控制装置81驱动加工头61而使摄像装置7移动至能够拍摄照射痕的位置，并且向照射控制装置83发送照射痕的形成的激光L1、激光L2的照射指令，并向摄像控制装置85发送照射痕的摄像指令。再者，主控制装置81的所述控制也可由照射控制装置83或摄像控制装置85进行。
照射控制装置83基于从主控制装置81发送的造形程序及激光坐标系的修正数据，对照射装置5进行控制。具体而言，照射控制装置83经由驱动器874、驱动器875对X轴电流镜513a及Y轴电流镜513c的旋转角度进行控制，来对激光L1的位置进行控制。另外，照射控制装置83经由驱动器876对可动透镜512a的位置进行控制，来调节激光L1的焦点位置。另外，照射控制装置83对激光光源511进行控制，来进行激光L1的强度的调节或接通/断开的切换。照射控制装置83经由驱动器877、驱动器878对X轴电流镜523a及Y轴电流镜523c的旋转角度进行控制，来对激光L2的位置进行控制。另外，照射控制装置83经由驱动器879对可动透镜522a的位置进行控制，来调节激光L2的焦点位置。另外，照射控制装置83对激光光源521进行控制，来进行激光L2的强度的调节或接通/断开的切换。
进而，在激光坐标系的校正时，照射控制装置83基于从主控制装置81发送的照射指令对照射装置5进行控制，以在校正板T的所期望的位置形成照射痕。此时，对于校正板T的多个相同的目标位置，通过由扫描装置513、扫描装置523的各个扫描的激光L1、激光L2分别形成不同形状的照射痕。另外，照射控制装置83将照射痕的目标位置的坐标数据与从摄像控制装置85获取的照射痕的实际照射位置的坐标数据进行比较，生成确定了激光坐标系的各地点处的偏移量的修正数据。再者，照射控制装置83的所述控制也可由主控制装置81或摄像控制装置85进行。
在激光坐标系的校正时，摄像控制装置85基于从主控制装置81发送的摄像指令拍摄照射痕，而获取照射痕的位置信息。此时，摄像控制装置85对摄像装置7进行控制，以同时拍摄针对同一目标位置形成的多个照射痕。摄像控制装置85对所获取的位置信息进行分析，将其数值化为坐标数据并发送至主控制装置81及照射控制装置83。再者，摄像控制装置85的所述控制也可由主控制装置81或照射控制装置83进行。
作为校正板T，只要可形成照射痕，则能够使用任意的校正板，但理想的是表面平坦且比较难以受到温度或湿度等的影响的校正板。校正板T也可包括照射目标与安装照射目标的基板而构成。照射目标为能够通过激光L1、激光L2的照射而形成照射痕的片状的构件，且例如是黑纸或热敏纸。基板为具有所期望的平面度的板状构件，且例如为玻璃板。校正板T载置于造形平台2上，以使多个目标位置位于校正板T上。
接着，对在进行层叠造形装置1的激光坐标系的校正时，成为照射激光L1及激光L2的目标的目标位置进行说明。目标位置为设定于造形区域R上的多个坐标，每个目标位置是在控制装置8上识别的造形区域R中的一个坐标。对各目标位置照射激光L1及激光L2，从而形成照射痕。换言之，在照射痕的形成时，以使具有规定形状的照射痕中的能够由摄像装置检测的规定的一点的坐标与目标位置的坐标一致的方式被激光L1及激光L2照射。目标位置的数量及位置无特别限定，但理想的是均等地分布于造形区域R上。在本实施方式中，如图5所示，纵向5个、横向5个、共计25个目标位置t1-t25以规定的间隔呈格子状配置于造形区域R上、即校正板T上。
接着，对形成于校正板T的照射痕进行说明。照射痕具有能够确定照射痕内的规定的至少一点的形状。以下，只要无特别说明，则照射痕的照射位置是指其能够确定的一点。对照射装置5进行控制，以使照射痕的照射位置与目标位置一致，从而在校正板T形成照射痕。但是，实际上，照射位置与目标位置可能会产生偏移。如图6A至图6E例示性所示，激光L1与激光L2分别形成的照射痕从十字形、X字形、圆形、正三角形、倒正三角形等多个形状图案中选择任意的形状图案。十字形与X字形的照射痕由交叉的两条线段构成。由交叉的两条线段构成的照射痕形成为其交点与目标位置一致。另外，圆形、正三角形、倒正三角形等无法取得线段的交点的形状的照射痕形成为例如其重心与目标位置一致。再者，此处所示的照射痕的形状为一例，且可使用矩形、菱形、梯形、等腰三角形等各种形状的照射痕。
另外，在规定的目标位置处，由激光L1形成的照射痕与由激光L2形成的照射痕具有不同的形状。因此，如图7A至图7D例示性地所示，由激光L1与激光L2此两者形成的照射痕为十字形与X字形重叠的形状、十字形与圆形重叠的形状、十字形与正三角形重叠的形状等。再者，由激光L1及激光L2分别形成的照射痕的形状不需要在所有的目标位置处相同。另外，即便在层叠造形装置构成为能够同时扫描三个以上的激光的情况下，在规定的目标位置处，由各激光形成的照射痕也分别具有不同的形状。在构成为能够同时扫描四个激光的情况下，照射痕也可如图7E例示性地所示为十字形、X字形、圆形、正三角形重叠的形状。当然，照射痕也可为其他形状重叠的形状。
控制装置8的摄像控制装置85根据多个重叠的照射痕确定各个照射位置。在照射痕由两条线段形成的情况下，摄像控制装置85可将线段的交点确定为照射位置。再者，由激光L1、激光L2形成的线段具有规定的宽度，因此也可在交点的计算时，计算线段的中心线，并将各中心线的交点作为线段的交点。另外，在照射痕为圆形、正三角形、倒正三角形等无法取得线段的交点的形状的情况下，控制装置8的摄像控制装置85也可将照射痕的重心确定为照射位置。
此处，以图7B所示的十字形的照射痕与圆形的照射痕重叠的烧结痕为例，对照射位置的确定方法进行说明。如图8A所示，摄像控制装置85根据摄像装置7所拍摄的照射痕来确定线段的中心线与圆形的轮廓。然后，如图8B所示，摄像控制装置85着眼于线段的中心线，并将中心线的交点确定为十字形的照射痕的照射位置。另外，如图8C所示，摄像控制装置85着眼于圆的轮廓，并将圆的重心确定为圆形的照射痕的照射位置。
如图9A至图9D所示，校正前的激光坐标系有时变形，因此照射痕也有可能产生变形。通过将圆形或正三角形等照射痕的重心确定为照射位置，照射痕为正常的圆形的情况自不必说，在变形而成为椭圆形的照射痕的情况下，也可适宜地确定照射位置。同样地，无论照射痕是正常的正三角形的情况，还是变形而成为并非正三角形的三角形的照射痕的情况，均可适宜地确定照射位置。
在通过以上说明的层叠造形装置1形成所期望的三维造形物时，事先进行激光坐标系的校正。激光坐标系的校正只要在机械调整后或造形开始前等任意的时机进行即可。优选为激光坐标系的校正是在每次造形开始时实施。此处，参照图10对层叠造形装置1的激光坐标系的校正时的动作流程进行说明。
首先，在腔室11内的造形区域R、即造形平台2上设置校正板T。优选为调整造形平台2的位置，以使校正板T的上表面位置与之后的层叠造形时的材料层93的上表面位置一致。另外，为了使腔室11内接近之后的层叠造形时的环境，理想的是在腔室11内充满与之后的层叠造形时相同种类的惰性气体。
接着，实施照射痕形成工序。照射装置5将激光L1照射至校正板T的目标位置t1而形成照射痕(A101)，并且将激光L2照射至校正板T的目标位置t1而形成照射痕(A102)。此时，在目标位置t1处由激光L1形成的照射痕的形状与在目标位置t1处由激光L2形成的照射痕的形状不同。重复进行同样的处理，直至对所有的目标位置照射激光L1及激光L2而形成照射痕为止。
优选为在照射痕形成工序中，由照射装置5的扫描装置的各个扫描的激光L1及激光L2同时照射至校正板T。换言之，基于激光L1的照射痕形成工序与基于激光L2的照射痕形成工序并行地进行。再者，激光L1与激光L2可同时照射至相同的目标位置，也可同时照射至不同的目标位置。通过并行地进行基于激光L1的照射痕的形成与基于激光L2的照射痕的形成，可缩短照射痕的形成所花费的时间。
继而，实施摄像工序。通过移动加工头61，摄像装置7移动至目标位置t1的正上方(A103)。然后，利用摄像装置7拍摄校正板T的目标位置t1处所形成的照射痕，来获得图像数据(A104)。此时，在目标位置t1的附近重叠存在由激光L1及激光L2形成的照射痕，因此摄像装置7同时拍摄针对同一目标位置形成的多个照射痕。
然后，实施确定工序。摄像控制装置85对图像数据进行分析，来确定照射痕的实际照射位置(A105)。如此，基于在摄像工序中所拍摄的照射痕，来确定由照射装置5的扫描装置的各个扫描的激光L1与激光L2的照射位置。
摄像工序及确定工序重复进行，直至确定所有的照射痕的照射位置为止。再者，确定工序也可在结束了所有的照射痕的摄像工序之后实施。另外，也可在激光L1、激光L2不与加工头61等干涉的范围内，并行地进行照射痕形成工序与摄像工序。
接着，实施修正工序。照射控制装置83将由激光L1形成的照射痕的目标位置的坐标与由激光L1形成的照射痕的实际的照射位置的坐标进行比较，来求出目标位置与实际的照射位置的偏移量。另外，照射控制载置83还基于照射痕的偏移量来推定并求出形成了照射痕的坐标以外的偏移量。如此，照射控制装置83生成确定了扫描装置513的激光坐标系的各地点处的偏移量的修正数据(A106)。按照同样的顺序，照射控制装置83生成确定了扫描装置523的激光坐标系的各地点处的偏移量的修正数据(A107)。这些修正数据是在之后的层叠造形中利用。
然后，当结束修正工序后，层叠造形装置1结束激光坐标系的校正处理。再者，此处说明的各工序的处理顺序为一例，也能够按照其他顺序进行处理。
如此，在本实施方式的校正方法中，使用多个扫描装置513、523，在校正板T的相同目标位置形成形状分别不同的照射痕，并同时拍摄这些照射痕。由此，在包括多个扫描装置513、523的层叠造形装置1中，也可并行地进行各扫描装置513、扫描装置523的激光坐标系的校正。进而，可降低扫描装置513、扫描装置523间的相互误差，并且可比较高速地获取目标位置与照射位置的偏移量。另外，在使用加工头驱动装置63等驱动装置拍摄照射痕时，在使摄像装置7移动至目标位置的正上方的情况下，可同时拍摄通过一次的移动重叠的照射痕，因此也可降低加工头驱动装置63等驱动装置引起的机械误差。
通过如以上那样校正的层叠造形装置1，实施用于获得所期望的三维造形物的层叠造形。
首先，在造形平台2设置基底板91，在腔室11充满规定浓度的惰性气体。
继而，进行在造形区域R形成材料层93的材料层形成工序。造形平台2被调整至可形成规定厚度的材料层93的适当的高度，涂覆机头42在造形区域R上沿水平方向移动。从涂覆机头42散布的材料被叶片整平，从而形成材料层93。
然后，进行通过照射装置5将激光L1、激光L2照射至材料层93的规定的照射区域而形成固化层95的固化工序。此时，造形程序中所规定的激光L1、激光L2的扫描的指令是通过激光坐标系的修正数据修正。
重复进行如以上那样的材料层形成工序与固化工序，层叠多个固化层95来制造所期望的三维造形物。
再者，也可在每次形成规定数量的固化层95时，实施对固化层95的表面进行切削的切削工序。通过实施切削工序，可获得更高精度的三维造形物。
如已经具体地示出了若干例子那样，本发明不限定于附图中所示的实施方式的结构，能够在不脱离本发明的技术思想的范围内进行各种变形或应用。

Claims (8)

1.一种层叠造形装置的校正方法，所述层叠造形装置重复进行材料层形成工序与固化工序来形成三维造形物，所述材料层形成工序在形成所期望的三维造形物的区域即造形区域形成材料层，所述固化工序将由多个扫描装置分别扫描的激光照射至所述材料层而形成固化层，且所述层叠造形装置的校正方法包括：
照射痕形成工序，由所述多个扫描装置的各个对设置于所述造形区域的校正板的多个目标位置扫描所述激光，并针对所述多个扫描装置的每一个形成具有不同形状的、多个重叠存在的照射痕；
摄像工序，利用包括摄像元件的摄像装置，同时拍摄针对所述多个目标位置中的同一目标位置形成的多个重叠存在的所述照射痕；
确定工序，基于在所述摄像工序中所拍摄的所述多个照射痕，来确定由所述多个扫描装置的各个扫描的所述激光的多个照射位置；以及
修正工序，基于在所述确定工序中所确定的所述多个照射位置，生成确定了所述多个扫描装置各自的激光坐标系的任意地点处的偏移量的修正数据。
2.根据权利要求1所述的层叠造形装置的校正方法，其中，在所述照射痕形成工序中，由所述多个扫描装置的各个扫描的所述激光同时照射至所述校正板上。
3.根据权利要求1所述的层叠造形装置的校正方法，其中，在所述摄像工序中，所述摄像装置移动至多个目标位置的每一个的正上方。
4.根据权利要求3所述的层叠造形装置的校正方法，其中，所述层叠造形装置包括对所述固化层进行切削的加工装置，
所述加工装置包括：切削工具；加工头，握持所述切削工具；以及加工头驱动装置，具有致动器，且使所述加工头移动至所述造形区域上方的任意位置，
所述摄像装置设置于所述加工头。
5.根据权利要求1所述的层叠造形装置的校正方法，其中，在所述确定工序中，将通过由所述多个扫描装置中的至少一个扫描装置扫描的至少一个所述激光形成的所述多个照射痕的每一个的重心确定为所述多个照射位置中的一个。
6.根据权利要求1所述的层叠造形装置的校正方法，其中，通过由所述多个扫描装置中的至少一个扫描装置扫描的至少一个所述激光形成的所述多个照射痕的每一个为交叉的两条线段，
在所述确定工序中，将所述线段的交点确定为所述照射位置。
7.根据权利要求1所述的层叠造形装置的校正方法，其中，所述多个目标位置以规定的间隔呈格子状配置于所述造形区域上。
8.一种层叠造形装置，包括：
材料层形成装置，在形成所期望的三维造形物的区域即造形区域形成材料层；
照射装置，包括输出激光的至少一个激光光源、以及分别扫描所述激光并照射至所述材料层而形成固化层的多个扫描装置；
摄像装置，包括摄像元件，且构成为能够拍摄所述造形区域；以及
控制装置，对所述材料层形成装置、所述照射装置及所述摄像装置进行控制，
所述控制装置对所述照射装置进行控制，由所述多个扫描装置的各个对设置于所述造形区域的校正板的多个目标位置扫描所述激光，并针对所述多个扫描装置的每一个形成具有不同形状的、多个重叠存在的照射痕，
所述控制装置对所述摄像装置进行控制，同时拍摄针对所述多个目标位置中的同一目标位置形成的多个重叠存在的所述照射痕，
所述控制装置基于由所述摄像装置拍摄的所述多个照射痕，来确定由所述多个扫描装置的各个扫描的所述激光的多个照射位置，
所述控制装置基于所确定的所述多个照射位置，生成确定了所述多个扫描装置各自的激光坐标系的任意地点处的偏移量的修正数据。
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