DE102020205640A1 - Monitoring device for a manufacturing plant, manufacturing plant and process - Google Patents

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Lukas Loeber
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Abstract

Überwachungseinrichtung 17 für eine pulverbettbasierte Fertigungsanlage 1, wobei die Fertigungsanlage 1 einen Anlagenraum 5 aufweist und ausgebildet ist, im Anlagenraum 5 mittels Aufschmelzens und Erstarrens eines Pulverbettes 4 ein Bauteil 2 generativ und/oder schichtweise herzustellen, mit einem Dynamic-Vision-Sensor 18 und einem Auswertemodul 19, wobei der Dynamic-Vision-Sensor 18 einen Erfassungsbereich 20 aufweist und angeordnet ist, mindestens einen Abschnitt des Pulverbetts 4 mit dem Erfassungsbereich 20 sensortechnisch zu erfassen und ausgebildet ist, eine lokale Helligkeitsänderung als Ereignisdaten zu detektieren und bereitzustellen, wobei dem Auswertemodul 19 die Ereignisdaten bereitgestellt sind und das Auswertemodul 19 ausgebildet ist, basierend auf den Ereignisdaten die Fertigungsanlage 1, den Anlagenraum 5, das Aufschmelzen, das Erstarren, das Pulverbett 4, das Herstellen und/oder einen Prozessschritt des Herstellens zu überwachen.Monitoring device 17 for a powder bed-based production plant 1, the production plant 1 having a plant room 5 and being designed to produce a component 2 generatively and / or in layers in the plant room 5 by means of melting and solidification of a powder bed 4, with a dynamic vision sensor 18 and a Evaluation module 19, wherein the dynamic vision sensor 18 has a detection area 20 and is arranged to detect at least one section of the powder bed 4 with the detection area 20 by sensors and is designed to detect and provide a local change in brightness as event data, the evaluation module 19 the event data are provided and the evaluation module 19 is designed to monitor the manufacturing plant 1, the plant room 5, the melting, the solidification, the powder bed 4, the manufacture and / or a manufacturing process step based on the event data.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für eine Fertigungsanlage, wobei die Fertigungsanlage ausgebildet ist, ein Bauteil schichtweise basierend auf einem selektiven Aufschmelzen eines Pulverbetts mit einem energiereichen Strahl herzustellen, wobei die Überwachungseinrichtung ausgebildet ist, die Fertigungsanlage und/oder den Herstellungsprozess zu überwachen.The invention relates to a monitoring device for a manufacturing plant, the manufacturing plant being designed to produce a component layer by layer based on selective melting of a powder bed with an energy-rich beam, the monitoring device being designed to monitor the manufacturing plant and / or the manufacturing process.

Eine Vorrichtung zur schichtweisen, generativen Fertigung eines Bauteils ist aus der Druckschrift DE 10 2016 225 616 A1 bekannt. Die beschriebene Vorrichtung weist zwei Heizeinrichtung auf, die an zwei räumlich getrennten Einwirkbereichen die Temperatur des Pulverbetts erhöhen, wobei ein energiereicher Strahl das Pulverbett lokal aufschmilzt. Die Vorrichtung sieht dabei vor, dass bei der Herstellung der Bauteile mittels der Heizeinrichtung eine gezielte, lokale Anwärmung des Pulverbetts an der Stelle erfolgt, die unmittelbar anschließend mittels des Strahls aufgeschmolzen werden soll.A device for the layer-by-layer, generative production of a component is from the publication DE 10 2016 225 616 A1 known. The device described has two heating devices which increase the temperature of the powder bed at two spatially separate areas of action, with a high-energy beam locally melting the powder bed. The device provides that, during the production of the components by means of the heating device, targeted, local heating of the powder bed takes place at the point that is to be melted immediately afterwards by means of the jet.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Im Rahmen der Erfindung wird eine Überwachungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Ferner wird eine Fertigungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und ein Verfahren zur Überwachung einer Fertigungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 15 Vorgeschlagen. Weitere Vorteile, Wirkungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.In the context of the invention, a monitoring device having the features of claim 1 is proposed. Furthermore, a production plant with the features of claim 10 and a method for monitoring a production plant with the features of claim 15 are proposed. Further advantages, effects and configurations emerge from the subclaims, the description and the attached figures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Überwachungseinrichtung für eine Fertigungsanlage bereitzustellen, welche einen wirtschaftlich effizienten Einsatz der Fertigungsanlage ermöglicht, insbesondere auch für die Serienfertigung. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine geregelte Prozessführung des Fertigungsverfahrens basierend auf einer Sensorüberwachung des Fertigungsverfahrens zur ermöglichen. Insbesondere ermöglicht die Überwachungseinrichtung eine kostengünstige Sensorüberwachung mit hoher zeitlicher Auflösung und reduzierter Datenmenge, insbesondere reduzierter Bilddatenmenge. Im Speziellen ist durch eine reduzierte Datenmenge auch eine Sensorüberwachung und Datenspeicherung, beispielsweise zu Qualitätssicherungszwecken, auch für Fertigungsprozesse möglich, die mehrere Stunden oder Tage dauern.The invention is based on the object of providing a monitoring device for a production plant which enables the production plant to be used in an economically efficient manner, in particular also for series production. It is also an object of the invention to enable a controlled process control of the manufacturing method based on sensor monitoring of the manufacturing method. In particular, the monitoring device enables cost-effective sensor monitoring with high temporal resolution and a reduced amount of data, in particular a reduced amount of image data. In particular, with a reduced amount of data, sensor monitoring and data storage, for example for quality assurance purposes, is also possible for manufacturing processes that last several hours or days.

Es wird eine Überwachungseinrichtung für eine pulverbettbasierte Fertigungsanlage vorgeschlagen. Die Überwachungseinrichtung ist insbesondere integrierbar, integriert und/oder nachrüstbar in die Fertigungsanlage. Die Überwachungseinrichtung ist zur Überwachung der Fertigungsanlage, eines Fertigungsverfahrens der Fertigungsanlage und/oder eines Prozessschrittes ausgebildet. Beispielsweise ist die Überwachungseinrichtung ausgebildet, eine Überwachung zur Qualitätssicherung, Regelung, insbesondere Prozessregelung, und/oder Betriebssicherheit durchzuführen und/oder zu unterstützen.A monitoring device for a powder bed-based production system is proposed. The monitoring device can, in particular, be integrated, integrated and / or retrofitted into the production system. The monitoring device is designed to monitor the manufacturing plant, a manufacturing method of the manufacturing plant and / or a process step. For example, the monitoring device is designed to carry out and / or support monitoring for quality assurance, regulation, in particular process regulation, and / or operational safety.

Die Fertigungsanlage weist einen Anlagenraum auf. Insbesondere ist die Fertigungsanlage als eine Fertigungsanlage zur additiven Fertigung eines Bauteils ausgebildet. Beispielsweise ist die Fertigungsanlage als eine Anlage zum selektiven Laserschmelzen oder zum selektiven Elektronenstrahlschmelzen ausgebildet. Die Fertigungsanlage ist zur Herstellung des Bauteils im Anlagenraum ausgebildet. Die Fertigungsanlage ist ausgebildet, basierend auf einem Aufschmelzen eines Pulverbetts und anschließendem Erstarren das Bauteil im Analgenraum schichtweise herzustellen und/oder aufzubauen. Beispielsweise umfasst die Fertigungsanlage hierzu eine Beschichtungseinheit zum Abgeben und/oder Auftragen einer obersten Pulverschicht auf das Pulverbett. Die Fertigungsanlage weist vorzugsweise eine Strahlungsquelle auf, wobei die Strahlungsquelle ausgebildet ist, einen energiereichen Strahl auszugeben, wobei mittels des energiereichen Strahls die oberste Pulverschicht punktuell und/oder selektiv erwärmt und aufgeschmolzen wird. Der Anlagenraum kann insbesondere mit einem Inertgas geflutet und/oder gespült sein. Die Herstellung des Bauteils durch die Fertigungsanlage erfolgt insbesondere generativ, additiv und/oder schichtweise.The manufacturing plant has a plant room. In particular, the manufacturing system is designed as a manufacturing system for additive manufacturing of a component. For example, the production system is designed as a system for selective laser melting or for selective electron beam melting. The production plant is designed for the production of the component in the plant room. The production system is designed to produce and / or build up the component in layers in the system space based on a melting of a powder bed and subsequent solidification. For example, for this purpose the production plant comprises a coating unit for dispensing and / or applying a top powder layer to the powder bed. The production plant preferably has a radiation source, the radiation source being designed to emit an energy-rich beam, the uppermost powder layer being heated and melted punctually and / or selectively by means of the high-energy beam. The plant room can in particular be flooded and / or flushed with an inert gas. The production of the component by the production system takes place in particular generatively, additively and / or in layers.

Die Überwachungseinrichtung weist einen Dynamic-Vision-Sensor auf. Der Dynamic-Vision-Sensor wird insbesondere auch bezeichnet als Eventkamera, neuromorphische Kamera und/oder silicon retina. Der Dynamic-Vision-Sensor weist eine Mehrzahl an Pixeln auf und ist im Speziellen ausgebildet, für die einzelnen Pixel unabhängig und/oder asynchron von den anderen Pixeln eine Helligkeitsänderung im jeweiligen Pixel zu detektieren und/oder auszugeben, wobei Pixel für die keine Helligkeitsänderung feststellbar ist stumm bleiben und/oder kein Signal ausgeben. Es ist eine Überlegung des Dynamic-Vision-Sensors für Pixel unabhängig eine auf Helligkeitsänderung basierende Ausgabesignal und/oder Reaktion vorzusehen, sodass insbesondere nur Veränderungen detektiert und ausgegeben werden, wobei statische Szenen oder Pixel stumm bleiben ohne eine Ausgabe. Insbesondere ist der Dynamic-Vision-Sensor ausgebildet, eine Helligkeitsänderung ab einem vorgegebenen und/oder einstellbaren Schwellenwert als solche zu detektieren. Vorzugsweise ist der Dynamic-Vision-Sensor ausgebildet, zur Ausgabe eines Pixels Zusatzinformationen zu bestimmen und/oder anzugeben, beispielsweise eine Pixeladresse, einen Zeitstempel, eine Polarität und/oder ein Ansteige/Absteigeverhalten der Helligkeitsänderung. Der Dynamic-Vision-Sensor weist vorzugsweise eine Zeitauflösung besser als eine Mikrosekunde und/oder eine Dynamik besser als 120 dB auf.The monitoring device has a dynamic vision sensor. The dynamic vision sensor is also referred to in particular as an event camera, neuromorphic camera and / or silicon retina. The dynamic vision sensor has a plurality of pixels and is specifically designed to detect and / or output a change in brightness in the respective pixel for the individual pixels independently and / or asynchronously from the other pixels, with pixels for which no change in brightness can be determined remains silent and / or does not emit a signal. A consideration of the dynamic vision sensor is to provide an output signal and / or reaction based on a change in brightness independently for pixels, so that in particular only changes are detected and output, with static scenes or pixels remaining mute without an output. In particular, the dynamic vision sensor is designed to detect a change in brightness as such from a predetermined and / or adjustable threshold value. The dynamic vision sensor is preferably designed to determine and / or specify additional information for outputting a pixel, for example a pixel address, a time stamp, a polarity and / or an increase / decrease behavior of the change in brightness. The dynamic vision sensor preferably has a time resolution better than a microsecond and / or a dynamic range better than 120 dB.

Der Dynamic-Vision-Sensor ist insbesondere im Anlagenraum der Fertigungsanlage anordenbar und/oder montierbar. Der Dynamic-Vision-Sensor weist einen Erfassungsbereich auf. Der Dynamic-Vision-Sensor ist ausgebildet, Helligkeitsänderungen für Abschnitte die vom Erfassungsbereich erfassbar und/oder abbildbar sind zu detektieren. Der Dynamic-Vision-Sensor ist im Speziellen so angeordnet und/oder zur Überwachung anordenbar, einen Abschnitt oder das gesamte Pulverbett, insbesondere die oberste Pulverschicht sensortechnisch zu überwachen. Mit anderen Worten ist der Dynamic-Vision-Sensor angeordnet und/oder für den Betrieb so anzuordnen, dass das Pulverbett oder mindestens ein Abschnitt des Pulverbetts im Erfassungsbereich des Dynamic-Vision-Sensor liegt. Insbesondere ist der Dynamic-Vision-Sensor angeordnet, einen Auftreffbereich des energiereichen Strahls auf dem Pulverbett zu erfassen. Beispielsweise weist die Überwachungsrichtung ein Ausrichtungsmodul auf, wobei das Ausrichtungsmodul ausgebildet ist, den Dynamic-Vision-Sensor so auszurichten und/oder nachzuführen, dass das Pulverbett, ein Abschnitt des Pulverbetts und/oder der Auftreffbereich im Erfassungsbereich liegen.The dynamic vision sensor can in particular be arranged and / or mounted in the plant room of the production plant. The dynamic vision sensor has a detection area. The dynamic vision sensor is designed to detect changes in brightness for sections that can be detected and / or mapped by the detection area. The dynamic vision sensor is specifically arranged and / or can be arranged for monitoring in such a way that a section or the entire powder bed, in particular the uppermost powder layer, is monitored by sensor technology. In other words, the dynamic vision sensor is arranged and / or arranged for operation in such a way that the powder bed or at least a section of the powder bed lies in the detection range of the dynamic vision sensor. In particular, the dynamic vision sensor is arranged to detect an impact area of the high-energy beam on the powder bed. For example, the monitoring direction has an alignment module, the alignment module being designed to align and / or track the dynamic vision sensor in such a way that the powder bed, a section of the powder bed and / or the area of impact are in the detection area.

Der Dynamic-Vision-Sensor ist ausgebildet, die lokale Helligkeitsänderung als Ereignisdaten bereitzustellen. Insbesondere umfassen die Ereignisdaten Signale und/oder Informationen aus Pixeln für die eine Helligkeitsänderung detektiert ist, wobei die Ereignisdaten vorzugsweise keine Daten oder Informationen aus Pixeln umfassen die keine Helligkeitsänderung detektiert haben. Im Vergleich zu üblichen optischen Bildern und/oder Aufnahmen umfassen die Ereignisdaten damit im Speziellen nur Informationen Signale und/oder Daten aus Pixeln die Änderungen insbesondere Helligkeitsänderungen, detektiert haben und keine Informationen, Signale und/oder Daten aus Pixeln für die die Szene statisch bleibt, so dass die Ereignisdaten im Vergleich zu üblichen Bilddaten einer optischen Aufnahme datenreduziert sind.The dynamic vision sensor is designed to provide the local change in brightness as event data. In particular, the event data include signals and / or information from pixels for which a change in brightness is detected, the event data preferably not including any data or information from pixels that have not detected a change in brightness. In comparison to conventional optical images and / or recordings, the event data thus specifically only includes information, signals and / or data from pixels that have detected changes, in particular changes in brightness, and no information, signals and / or data from pixels for which the scene remains static, so that the event data is reduced in data compared to the usual image data of an optical recording.

Die Überwachungseinrichtung weist ein Auswertemodul auf. Das Auswertemodul kann softwaretechnisch oder hardwaretechnisch ausgebildet sein. Insbesondere kann das Auswertemodul integriert oder Teil des Dynamic-Vision-Sensor sein. Dem Auswertemodul sind die Ereignisdaten bereitgestellt.The monitoring device has an evaluation module. The evaluation module can be designed in terms of software or hardware. In particular, the evaluation module can be integrated or part of the dynamic vision sensor. The event data is made available to the evaluation module.

Das Auswertemodul ist ausgebildet, basierend auf den Ereignisdaten eine Überwachung durchzuführen. Beispielsweise ist das Auswertemodul ausgebildet, basierend auf den Ereignisdaten die Fertigungsanlage, im Speziellen Funktion, Betriebsstatus und/oder Prozessschritte der Fertigungsanlage, zu überwachen. Alternativ und/oder ergänzend ist das Auswertemodul ausgebildet, das Aufschmelzen, den Auftreffbereich, dass Schmelzbad, beispielsweise dessen Geometrie, und/oder das Erstarren zu überwachen. Ferner kann das Auswertemodul ausgebildet sein, das Pulverbett, beispielsweise dessen Intaktheit und/oder Glattheit, und/oder das Auftragen des Pulverbetts zu überwachen. Im Speziellen ist das Auswertemodul ausgebildet, den Anlagenraum, Verfahrens- und/oder Prozessschritte der Herstellung des Bauteils innerhalb des Anlagenraums, zu überwachen. Im Speziellen wird als Überwachen das Abweichen von einer Norm oder einem Durchschnitt untersucht. Beispielsweise weist das Auswertemodul Daten zu Durchschnitten wie Glattheit des Pulverbetts, Form des Schmelzbades und/oder üblicher Rauchentwicklung auf, wobei das Überwachungsmodul ausgebildet ist, Abweichungen von diesen Durchschnitten festzustellen. Insbesondere kann das Auswertemodul ausgebildet sein, zu Abweichungen, insbesondere solche die über einen Toleranzwert hinausgehen, zu melden, beispielsweise als Alarm, oder Regelungs- und/oder Steuerwerte zu bestimmen, die den Abweichungen entgegenwirken und/oder diese bereinigen.The evaluation module is designed to carry out monitoring based on the event data. For example, the evaluation module is designed to monitor the production plant, in particular the function, operating status and / or process steps of the production plant, based on the event data. Alternatively and / or in addition, the evaluation module is designed to monitor the melting, the impact area, the weld pool, for example its geometry, and / or the solidification. Furthermore, the evaluation module can be designed to monitor the powder bed, for example its intactness and / or smoothness, and / or the application of the powder bed. In particular, the evaluation module is designed to monitor the plant room, method and / or process steps in the manufacture of the component within the plant room. In particular, the deviation from a norm or an average is examined as monitoring. For example, the evaluation module has data on averages such as the smoothness of the powder bed, shape of the melt pool and / or usual smoke development, the monitoring module being designed to determine deviations from these averages. In particular, the evaluation module can be designed to report deviations, in particular those that exceed a tolerance value, for example as an alarm, or to determine regulation and / or control values that counteract and / or correct the deviations.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, eine Überwachungseinrichtung bereitzustellen die eine Prozessüberwachung einer Fertigungsanlage ermöglicht, die datenreduziert den Anlagenraum überwacht und somit insbesondere eine geringe Datenrate aufweist und Anforderungen an Speicher und Überwachungsbandbreite reduziert. Ferner ermöglicht die Überwachungseinrichtung ein hohes zeitliches Auflösungsvermögen. Insbesondere zeichnet sich die Überwachungsvorrichtung durch geringe Kosten und geringen Bauraum aus, im Speziellen im Vergleich zu konventionellen High-Speed-Kameras mit zeitlicher Auflösung im Mikrosekundenbereich. Damit trägt die Erfindung dazu bei, die Störanfälligkeit von generative Fertigungsanlagen und Fertigungsverfahren zu reduzieren. Beispielsweise können Unebenheiten oder Riefen im Pulverbett, Abweichungen im Schmelzbad, Strahlabweichungen, Rauch, Spritzer und/oder Schmauchentwicklung zu Fehlern im Bauteil führen, die durch die beschriebene Erfindung erkannt werden. Insgesamt trägt dies zu einer Reduzierung von Bauteilfehler bei.The invention is based on the idea of providing a monitoring device which enables process monitoring of a production plant, which monitors the plant room with reduced data and thus in particular has a low data rate and reduces requirements for memory and monitoring bandwidth. Furthermore, the monitoring device enables a high temporal resolution. In particular, the monitoring device is characterized by low costs and small installation space, especially in comparison to conventional high-speed cameras with temporal resolution in the microsecond range. The invention thus contributes to reducing the susceptibility of additive manufacturing systems and manufacturing processes to failure. For example, unevenness or grooves in the powder bed, deviations in the weld pool, beam deviations, smoke, splashes and / or the development of smoke can lead to defects in the component, which are detected by the described invention. Overall, this contributes to a reduction in component defects.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Dynamic-Vision-Sensor ein pixelliertes Sensorelement aufweist. Das pixelliertes Sensorelement weist eine Mehrzahl an Pixeln auf. Die Pixel können beispielsweise matrixartig angeordnet sein. Die Pixel sind jeweils ausgebildet, eine Helligkeitsänderung zu detektieren, insbesondere eine Helligkeitsänderung die einen vorgegebenen und/oder einstellbaren Schwellenwert überschreitet. Im Speziellen sind die Pixel ausgebildet, eine festgestellte Helligkeitsänderung als Signal auszugeben und bei Nichtvorliegen einer Helligkeitsänderung oder einer Helligkeitsänderung kleiner als der Schwellenwert kein Signal auszugeben. Beispielsweise umfassen die Ereignisdaten die ausgegebenen Signale der Pixel, beispielsweise als Signal des Pixels und Pixeladresse. Es ist eine Überlegung der Ausgestaltung, eine Prozessüberwachung mittels des Dynamic-Vision-Sensors durchzuführen, sodass Ereignisse in Form von Veränderungen und/oder Abweichungen im Erfassungsbereich detektiert und ausgegeben werden, jedoch ein Großteil des Erfassungsbereichs nicht als Daten zu übertragen sind, wenn dieser Bereich statisch verbleibt.One embodiment of the invention provides that the dynamic vision sensor has a pixellated sensor element. The pixelated sensor element has a plurality of pixels. The pixels can, for example, be arranged in the manner of a matrix. The pixels are each designed to detect a change in brightness, in particular a change in brightness that is predetermined and / or the adjustable threshold. In particular, the pixels are designed to output a detected change in brightness as a signal and, if there is no change in brightness or a change in brightness less than the threshold value, no signal is output. For example, the event data include the output signals of the pixels, for example as a signal of the pixel and the pixel address. It is a consideration of the embodiment to carry out process monitoring by means of the dynamic vision sensor, so that events in the form of changes and / or deviations in the detection area are detected and output, but a large part of the detection area cannot be transmitted as data when this area is in this area remains static.

Optional ist es vorgesehen, dass der Dynamic-Vision-Sensor ausgebildet ist, Helligkeitsänderungen zu detektieren die auf Spritzern, Schmauch, Rauch und/oder einer Schmelzbadveränderung basieren. Als Spritzer werden insbesondere Spritzer im Bereich des Schmelzbades verstanden. Als Rauch kann insbesondere ein Rauch im Bereich des Schmelzbades oder in einem anderen Abschnitt oder dem gesamten Anlagenraum detektiert und/oder überwacht werden. Als Schmelzbadveränderung wird von der Überwachungsvorrichtung beispielsweise eine Änderung und/oder Abweichung der Form, Kontur, Fläche und/oder Farbe überwacht und/oder detektiert.It is optionally provided that the dynamic vision sensor is designed to detect changes in brightness that are based on splashes, smoke, smoke and / or a change in the melt pool. Splashes are understood to mean, in particular, splashes in the area of the melt pool. In particular, smoke in the area of the melt pool or in another section or the entire plant room can be detected and / or monitored as smoke. As a change in the melt pool, the monitoring device monitors and / or detects, for example, a change and / or deviation in shape, contour, surface and / or color.

Besonders bevorzugt ist es, dass das Auswertemodul ausgebildet ist, basierend auf den Ereignisdaten eine Auswertung des Ereignisses und/oder der Abweichung durchzuführen. Insbesondere kann das Auswertemodul ausgebildet sein eine Auswertung des Ereignisses basierend auf Angrenzenden und/oder umliegenden Pixel und/oder einer Pixelgruppe durchzuführen. Insbesondere ist das Auswertemodul ausgebildet, basierend auf den Ereignisdaten für einen Spritzer, für Rauch und/oder Schmauch eine Geschwindigkeit zu bestimmen. Als Geschwindigkeit kann hierbei insbesondere eine betragsmäßige Geschwindigkeit, eine Geschwindigkeitsrichtung oder eine vektorielle Geschwindigkeit bestimmt werden. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zu Grunde, eine Überwachung der Fertigungsanlage durchzuführen, die eine datenreduziert und/oder eine geringe Bandbreite zur Datenübertragung benötig und dennoch globalere Zusammenhänge zur Überwachung nutzen kann.It is particularly preferred that the evaluation module is designed to carry out an evaluation of the event and / or the deviation based on the event data. In particular, the evaluation module can be designed to carry out an evaluation of the event based on adjacent and / or surrounding pixels and / or a pixel group. In particular, the evaluation module is designed to determine a speed based on the event data for a splash, for smoke and / or smoke. In particular, an absolute speed, a speed direction or a vectorial speed can be determined as the speed. This refinement is based on the consideration of carrying out a monitoring of the production plant which requires reduced data and / or a low bandwidth for data transmission and can nevertheless use more global relationships for monitoring.

Optional weist die Überwachungseinrichtung eine Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung des mindestens einen Abschnitt des Pulverbetts auf. Insbesondere ist die Beleuchtungseinheit koaxial zur Strahlquelle angeordnet, alternativ ist die Beleuchtungseinheit off-axis punktuell oder großflächig angeordnet. Die Beleuchtungseinheit ist beispielsweise eine Beleuchtungsdiode, OLED oder ein Beleuchtungslaser. Die Beleuchtungseinheit ist insbesondere zur besseren Darstellung und/oder Erfassung von dunklen, kalten und/oder nicht glühenden Partikeln.The monitoring device optionally has a lighting unit for illuminating the at least one section of the powder bed. In particular, the lighting unit is arranged coaxially to the beam source; alternatively, the lighting unit is arranged off-axis at points or over a large area. The lighting unit is, for example, a lighting diode, OLED or a lighting laser. The lighting unit is in particular for better representation and / or detection of dark, cold and / or non-glowing particles.

Insbesondere sind die Ereignisdaten frei von statischen Bilddaten und/oder statischen Bildinformationen. Die Ereignisdaten umfassen damit vorzugsweise nur dynamische Bilddaten und/oder Informationsdaten von Veränderungen, insbesondere Helligkeitsänderungen. Die Veränderungen sind insbesondere bezüglich eines Zeitintervalls bestimmt, wobei das Zeitintervall vorzugsweise kleiner ist als 5 µs und im Speziellen kleiner ist als 1 µs. Der Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine Reduzierung der Datenrate und/oder der Datenmenge zur Aufnahme und/oder Überwachung der Fertigungsanlage dadurch zu reduzieren, dass die Ereignisdaten nur Informationen über Veränderungen umfassen und keine statischen Informationen als Ballast übertragen werden müssen.In particular, the event data are free of static image data and / or static image information. The event data thus preferably only include dynamic image data and / or information data of changes, in particular changes in brightness. The changes are determined in particular with respect to a time interval, the time interval preferably being less than 5 μs and, in particular, being less than 1 μs. The refinement is based on the consideration of reducing the data rate and / or the amount of data for recording and / or monitoring the production system in that the event data only includes information about changes and no static information has to be transmitted as ballast.

Im Speziellen ist es vorgesehen, dass die Fertigungsanlage regelbare und/oder einstellbare Fertigungsparameter aufweist. Die Fertigungsanlage ist beispielsweise durch die Fertigungsparameter parametrierbar, einstellbar und/oder regelbar. Beispielsweise sind Fertigungsparameter Strahlintensität, Ablenkparameter für den energiereichen Strahl, Lüftungsparameter und/oder Schichtauftragungsparameter wie Schichtdichte oder Homogenität. Das Auswertemodul ist insbesondere ausgebildet, basierend auf den Ereignisdaten und/oder basierend auf der Überwachung Regelsignale für die Fertigungsanlage zu bestimmen. Das Auswertemodul bestimmt die Regelsignale dabei insbesondere so, dass diese als Fertigungsparameter einsetzbar sind oder zur Nachregelung der Fertigungsparameter anwendbar sind. Mittels der Regelsignale können Probleme und/oder Abweichungen bei der Herstellung des Bauteils durch die Fertigungsanlage behoben werden.In particular, it is provided that the production system has controllable and / or adjustable production parameters. The production system can be parameterized, set and / or regulated, for example, by means of the production parameters. For example, production parameters are beam intensity, deflection parameters for the high-energy beam, ventilation parameters and / or layer application parameters such as layer density or homogeneity. The evaluation module is designed, in particular, to determine control signals for the production plant based on the event data and / or based on the monitoring. The evaluation module determines the control signals in particular in such a way that they can be used as production parameters or can be used to readjust the production parameters. Problems and / or deviations in the production of the component by the production plant can be eliminated by means of the control signals.

Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Fertigungsanlage zur Herstellung eines Bauteils. Insbesondere ist die Fertigungsanlage ausgebildet wie für die Überwachungseinrichtung beschrieben. Die Fertigungsanlage weist einen Anlagenraum auf. Die Fertigungsanlage ist ausgebildet basierend auf einem Pulverbett ein Bauteil herzustellen. Das Pulverbett umfasst insbesondere mehrere Schichten. Die Schichten werden auch als Pulverschichten bezeichnet. Die Fertigungsanlage ist ausgebildet, durch Aufschmelzen von Pulvermaterial der obersten Schicht mittels eines energiereichen Strahls und einem anschließenden Erstarren von Pulverschmelze das Bauteil schichtweise im Anlagenraum herzustellen und/oder zu erzeugen. Die Fertigungsanlage bildet beispielsweise eine Anlage zum selektiven Laserschmelzen oder zum selektiven Elektronenstrahlschmelzen. Die Fertigungsanlage umfasst eine Überwachungseinrichtung. Die Überwachungseinrichtung ist insbesondere ausgebildet wie vorher beschrieben. Die Überwachungseinrichtung umfasst einen Dynamic-Vision-Sensor. Der Dynamic-Vision-Sensor ist insbesondere im Anlagenraum angeordnet oder so angeordnet, dass er den Anlagenraum sensortechnisch erfassen und/oder überwachen kann. Der Dynamic-Vision-Sensor ist ausgebildet, mit seinem Erfassungsbereich mindestens einen Abschnitt des Pulverbetts zu erfassen und lokale Helligkeitsänderungen als Ereignisdaten an ein Auswertemodul bereitzustellen. Das Auswertemodul ist insbesondere Teil der Fertigungsanlage und/oder im Speziellen Teil der Überwachungseinrichtung. Das Auswertemodul ist ausgebildet, basierend auf den Ereignisdaten den schichtweisen Aufbau des Bauteils, das Auftragen der Schichten, das Erzeugen des Bauteils, das Aufschmelzen der Schicht, das Erstarren der Pulverschmelze und/oder das Pulverbett zu überwachen.A further object of the invention is a production system for producing a component. In particular, the production system is designed as described for the monitoring device. The manufacturing plant has a plant room. The production system is designed to produce a component based on a powder bed. In particular, the powder bed comprises several layers. The layers are also referred to as powder layers. The production system is designed to produce and / or generate the component layer by layer in the system room by melting powder material of the top layer by means of an energy-rich beam and subsequent solidification of powder melt. The production system forms, for example, a system for selective laser melting or for selective electron beam melting. The manufacturing plant includes a monitoring device. the Monitoring device is designed in particular as described above. The monitoring device comprises a dynamic vision sensor. The dynamic vision sensor is arranged in particular in the plant room or is arranged in such a way that it can detect and / or monitor the plant room using sensors. The dynamic vision sensor is designed to cover at least one section of the powder bed with its detection area and to provide local changes in brightness as event data to an evaluation module. The evaluation module is in particular part of the production plant and / or in particular part of the monitoring device. The evaluation module is designed, based on the event data, to monitor the layer-by-layer structure of the component, the application of the layers, the creation of the component, the melting of the layer, the solidification of the powder melt and / or the powder bed.

Besonders bevorzugt ist es, dass das Auswertemodul ausgebildet ist, Fertigungsparameter der Fertigungsanlage basierend auf der Überwachung und/oder den Ereignisdaten zu regeln und/oder zu steuern. Beispielsweise ist das Auswertemodul ausgebildet, die Fertigungsanlage basierend auf den Fertigungsparameter so zu regeln, dass von dem Auswertemodul bestimmte Abweichungen und/oder Fehler behoben werden. Beispielsweise können hierzu Betriebsmittel wie zu Strom, Laserintensität oder Positionierung geregelt werden.It is particularly preferred that the evaluation module is designed to regulate and / or control production parameters of the production system based on the monitoring and / or the event data. For example, the evaluation module is designed to regulate the production system based on the production parameters in such a way that certain deviations and / or errors are corrected by the evaluation module. For example, equipment such as electricity, laser intensity or positioning can be regulated for this purpose.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Fertigungsanlage eine Strahlquelle aufweist. Die Strahlquelle kann beispielsweise eine Laserquelle oder eine Elektronenstrahlquelle bilden. Die Strahlquelle ist ausgebildet die oberste Schicht des Pulverbetts lokal, insbesondere punktuell und/oder geführt, zu bestrahlen. Das Bestrahlen dient insbesondere einem Erwärmen und Aufschmelzen der Schicht zur Pulverschmelze. Im Speziellen kann als Strahlquelle ein ablenkt Spiegel verstanden werden, der einen von einer Ursprungsquelle erzeugten energiereichen Strahl auf den Auftreffbereich ablenkt. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Dynamic-Vision-Sensor und die Strahlquelle einen gleichen Abstand zum Pulverbett, insbesondere der obersten Schicht, aufweisen, wobei als gleicher Abstand beispielsweise verstanden wird, dass der Dynamic-Vision-Sensor und die Strahlquelle in einer gemeinsamen Ebene parallel zum Pulverbett liegen. Insbesondere sind der Dynamic-Vision-Sensor und die Strahlquelle koaxial angeordnet. Diese Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine datenreduzierte und verbesserte Überwachung des Auftreffbereichs und/oder des Schmelzprozesses bereitzustellen.One embodiment of the invention provides that the production system has a beam source. The beam source can form, for example, a laser source or an electron beam source. The beam source is designed to irradiate the top layer of the powder bed locally, in particular at points and / or in a guided manner. The irradiation serves in particular to heat and melt the layer to melt the powder. In particular, a deflecting mirror can be understood as a beam source, which deflects an energy-rich beam generated by an original source onto the area of incidence. In particular, it is provided that the dynamic vision sensor and the beam source are at the same distance from the powder bed, in particular the top layer, whereby the same distance is understood to mean, for example, that the dynamic vision sensor and the beam source are in a common plane lie parallel to the powder bed. In particular, the dynamic vision sensor and the beam source are arranged coaxially. This refinement is based on the consideration of providing a data-reduced and improved monitoring of the impact area and / or the melting process.

Optional schleißen eine Haupterfassungsrichtung des Dynamic-Vision-Sensors und eine Pulverbettnormale einen Winkel zwischen 90 und 120 Grad ein. Im Speziellen stehen Pulverbettnormale und Haupterfassungsrichtung senkrecht zueinander. Die Haupterfassungsrichtung ist insbesondere die Normale auf das Sensorelement. Die Haupterfassungsrichtung gibt beispielsweise die Richtung an, die zum vom Dynamic-Vision-Sensor erfassbaren Bereich gerichtet ist. Die Pulverbettnormale ist beispielsweise als eine Senkrechte auf die oberste Schicht des Pulverbetts ausgebildet, bei nicht ebenen Schichten beispielsweise eine effektive oder gemittelte Senkrechte. Mit anderen Worten ist der Dynamic-Vision-Sensor zur seitlichen Überwachung und/oder tangentialen Überwachung des Pulverbetts angeordnet. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine verbesserte Überwachung von Rauch, Schmauch und Spritzern zu ermöglichen, insbesondere verbessert gegenüber einer Schmauch-, Rauch- und Spritzüberwachung aus der Vogelperspektive.Optionally, a main detection direction of the dynamic vision sensor and a powder bed normal enclose an angle between 90 and 120 degrees. In particular, the normal to the powder bed and the main direction of detection are perpendicular to each other. The main detection direction is in particular the normal to the sensor element. The main detection direction indicates, for example, the direction that is directed towards the area that can be detected by the dynamic vision sensor. The powder bed normal is designed, for example, as a perpendicular to the topmost layer of the powder bed, in the case of non-planar layers, for example, an effective or averaged perpendicular. In other words, the dynamic vision sensor is arranged for lateral monitoring and / or tangential monitoring of the powder bed. This refinement is based on the idea of enabling improved monitoring of smoke, smoke and splashes, in particular improved compared to smoke, smoke and spray monitoring from a bird's eye view.

Vorzugsweise ist der Dynamic-Vision-Sensor in einer Verlängerung und/oder auf Höhe des Pulverbetts angeordnet. Alternativ ist der Dynamic-Vision-Sensor zwischen Strahlquelle und Pulverbett angeordnet. Insbesondere kann die Überwachungseinrichtung und/oder die Fertigungsanlage eine Mehrzahl an Dynamic-Vision-Sensoren aufweisen, wobei die Dynamic-Vision-Sensor unterschiedlich zum Pulverbett orientiert angeordnet sein können, beispielsweise ein Dynamic-Vision-Sensor koaxial, ein Dynamic-Vision-Sensor off-axis und/oder ein Dynamic-Vision-Sensor seitlich.The dynamic vision sensor is preferably arranged in an extension and / or at the level of the powder bed. Alternatively, the dynamic vision sensor is arranged between the beam source and the powder bed. In particular, the monitoring device and / or the production system can have a plurality of dynamic vision sensors, wherein the dynamic vision sensors can be arranged oriented differently to the powder bed, for example a dynamic vision sensor coaxial, a dynamic vision sensor off -axis and / or a dynamic vision sensor on the side.

Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Überwachung einer Fertigungsanlage und/oder eines Anlagenraums einer Fertigungsanlage. Insbesondere erfolgt die verfahrensgemäße Überwachung mittels der Überwachungseinrichtung wie vorher beschrieben. Der Anlagenraum, insbesondere wie oben beschrieben, wird mittels eines Dynamic-Vision-Sensors auf Helligkeitsänderungen überwacht. Beispielsweise werden Bewegungen, Spritzer, Verformungen und/oder Rauch als Helligkeitsänderungen überwacht. Die Helligkeitsänderung wird mittels des Dynamic-Vision-Sensor pixelbasiert, für einzelne Pixel unabhängig bestimmt. Es wird Ereignisdaten erzeugt, bereitgestellt und/oder gebildet, wobei die Ereignisdaten die Helligkeitsänderungen umfassen. Insbesondere umfassen die Ereignisdaten keine Daten und/oder Inforationen über statische Bereiche, Abschnitte und/oder Pixel für die keine Helligkeitsänderung detektiert wurde. Basierend auf den Ereignisdaten und/oder der Detektion des Dynamic-Vision-Sensors wird der Anlagenraum, die Fertigungsanlage und/oder die Herstellung des Bauteils mittels der Fertigungsanlage überwacht.Another subject matter of the invention is a method for monitoring a production plant and / or a plant room of a production plant. In particular, the monitoring according to the method takes place by means of the monitoring device as described above. The plant room, in particular as described above, is monitored for changes in brightness by means of a dynamic vision sensor. For example, movements, splashes, deformations and / or smoke are monitored as changes in brightness. The change in brightness is determined on a pixel-by-pixel basis by means of the dynamic vision sensor, and is determined independently for individual pixels. Event data is generated, provided and / or formed, the event data including the changes in brightness. In particular, the event data do not include any data and / or information about static areas, sections and / or pixels for which no change in brightness was detected. Based on the event data and / or the detection of the dynamic vision sensor, the plant room, the production plant and / or the production of the component is monitored by means of the production plant.

Weitere Vorteile, Wirkungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den beigefügten Figuren und der Beschreibung. Dabei zeigen:

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Fertigungsanlage;
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fertigungsanlage;
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Fertigungsanlage;
  • 4a, b schematische Aufnahmen eines Schmelzbads.
Further advantages, effects and configurations emerge from the attached figures and the description. Show:
  • 1 a first embodiment of a manufacturing plant;
  • 2 a second embodiment of a manufacturing plant;
  • 3 a third embodiment of a manufacturing plant;
  • 4a, b schematic images of a weld pool.

1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Fertigungsanlage 1. Die Fertigungsanlage 1 ist als eine Anlage zur additiven Fertigung eines Bauteils 2 ausgebildet, wobei die additive Fertigung als ein schichtweises Aufbauen aus Schichten 3 eines Pulverbetts 4 ausgebildet ist. Die Schichten 3 und insbesondere das Pulverbett 4 sind im Anlagenraum 5 angeordnet, wobei die Schichten 3 auf einer Aufbauplattform 6 aufgetragen sind. Die Aufbauplattform 6 ist mittels einer Höhenverstelleinrichtung 7 auf- und abfahrbar, sodass sich die oberste Pulverschicht bündig mit einer Aufbauebene 8 abschließt. Die Aufbauebene 8 weist insbesondere eine Flächennormale auf, wobei diese Flächennormale auch die Flächennormale auf die Pulverschicht 3 und das Pulverbett 4 bildet. 1 shows schematically a first exemplary embodiment of a manufacturing plant 1 . The manufacturing facility 1 is as a system for the additive manufacturing of a component 2 formed, with the additive manufacturing as a layer-by-layer building up from layers 3 a powder bed 4th is trained. The layers 3 and especially the powder bed 4th are in the plant room 5 arranged with the layers 3 on a construction platform 6th are applied. The construction platform 6th is by means of a height adjustment device 7th Movable up and down so that the top powder layer is flush with a construction level 8th concludes. The construction level 8th has in particular a surface normal, this surface normal also being the surface normal to the powder layer 3 and the powder bed 4th forms.

Das Aufbauen der Schichten 3 aus einem Materialpulver erfolgt insbesondere mit einer Auftrageeinheit 9. Die Auftrageeinheit 9, auch Beschichtungseinheit genannt, weist beispielsweise eine Rakel auf, die ausgebildet ist, Pulver aus einem Pulverreservats 10 durch Verfahren 11 in der Ebene 8 glatt zu verteilen. Überständiges Pulver wird von der Rakel zur Wiederverwendung in ein Recyclingsreservoir 12 befördert.Building the layers 3 from a material powder takes place in particular with an application unit 9 . The order unit 9 , also called a coating unit, has, for example, a doctor blade which is designed to be powder from a powder reserve 10 by procedure 11 in the plane 8th to distribute smoothly. Surplus powder is taken from the squeegee to a recycling reservoir for reuse 12th promoted.

Die Fertigungsanlage 1 weist eine Strahlquelle 13 auf. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Strahlquelle 13 ein Ablenkspiegel verstanden. Im Strahlengang vor diesem Spiegel befindet sich eine Ursprungsquelle 14 die einen energiereichen Strahl zur Strahlungsquelle 13 schickt, wobei von der Strahlungsquelle 13 der energiereiche Strahl abgelenkt und gesendet wird zu dem Pulverbett 4, wobei die oberste Schicht lokal erwärmt und aufgeschmolzen wird. Das Erwärmen und Aufschmelzen des Pulvers mittels des energiereichen Strahls 15 führt zur Erzeugung eines Schmelzbades. Durch Abkühlen des Schmelzbades und ein Verfestigen wird das Bauteil 2 schichtweise aufgebaut. Die Fertigungsanlage 1 weist eine Steuereinrichtung 16 auf, die ausgebildet ist die Fertigung des Bauteils 2 zu steuern und zu regeln, insbesondere die Ursprungsquelle 14, die Strahlquelle 13 sowie die Einrichtungen 11 und 7. Hierzu kann die Steuereinrichtung 16 beispielsweise Fertigungsparameter regeln und einstellen.The manufacturing facility 1 has a beam source 13th on. In this embodiment, the beam source 13th understood a deflecting mirror. There is an original source in the beam path in front of this mirror 14th which send an energetic beam to the radiation source 13th sends, being from the radiation source 13th the energetic beam is deflected and sent to the powder bed 4th , whereby the top layer is locally heated and melted. The heating and melting of the powder by means of the high-energy jet 15th leads to the creation of a weld pool. The component is made by cooling the melt pool and solidifying it 2 built up in layers. The manufacturing facility 1 has a control device 16 on, which is designed to manufacture the component 2 to control and regulate, especially the source of origin 14th , the beam source 13th as well as the facilities 11 and 7th . To this end, the control device 16 for example regulate and set production parameters.

Die Fertigungsanlage 1 weist eine Überwachungseinrichtung 17 auf. Die Überwachungseinrichtung 17 weist einen Dynamic-Vision-Sensor 18 und ein Auswertemodul 19 auf. Der Dynamic-Vision-Sensor 18 weist einen Erfassungsbereich 20 auf, wobei Objekte, Szenen und Ereignisse, insbesondere Bewegungen, im Erfassungsbereich 20 vom Dynamic-Vision-Sensor 18 detektierbar und erfassbar sind. Der Dynamic-Vision-Sensor 18 ist in der Höhe weiter beabstandet zum Pulverbett 4 als die Strahlquelle 13. Ferner ist der Dynamic-Vision-Sensor 18 so angeordnet, dass im Erfassungsbereich 20 die oberste Schicht des Pulverbetts 4 vollständig liegt. Ferner liegen im Erfassungsbereich 20 das Pulverbettreservoir 10 und das Recyclingreservoir 12. Insbesondere kann der Dynamic-Vision-Sensor 18 eine Fokusebene aufweisen, wobei die Fokusebene in diesem Ausführungsbeispiel mit der Ebene 8 zusammenfällt. In einer Variante dieses Ausführungsbeispiels ist im Strahlengang der Strahlquelle ein Strahlteiler angeordnet, wobei der Erfassungsbereich des Dynamic-Vision-Sensor 18 über diesen Strahlteiler und den Ablenkspiegel auf das Pulverbett 4 und/oder das Pulverbettreservoir 10 und/oder das Recyclingreservoir 12 gerichtet ist.The manufacturing facility 1 has a monitoring device 17th on. The monitoring device 17th has a dynamic vision sensor 18th and an evaluation module 19th on. The dynamic vision sensor 18th has a detection area 20th on, with objects, scenes and events, especially movements, in the detection area 20th from the dynamic vision sensor 18th are detectable and detectable. The dynamic vision sensor 18th is further spaced in height from the powder bed 4th as the beam source 13th . There is also the dynamic vision sensor 18th arranged so that in the detection area 20th the top layer of the powder bed 4th completely lies. Furthermore, are in the detection area 20th the powder bed reservoir 10 and the recycling reservoir 12th . In particular, the dynamic vision sensor 18th have a focal plane, the focal plane in this exemplary embodiment with the plane 8th coincides. In a variant of this exemplary embodiment, a beam splitter is arranged in the beam path of the beam source, the detection area being the dynamic vision sensor 18th via this beam splitter and the deflecting mirror onto the powder bed 4th and / or the powder bed reservoir 10 and / or the recycling reservoir 12th is directed.

Der Dynamic-Vision-Sensor 18 ist ausgebildet, Helligkeitsänderungen im Erfassungsbereich 20 zu erfassen und zu detektieren, wobei die Detektion mittels Pixeln eines Sensorelements des Dynamic-Vision-Sensors 18 erfolgt. Der Dynamic-Vision-Sensor 18 ist ausgebildet, die Helligkeitsänderung in den Pixel unabhängig zu detektieren, wobei nur Helligkeitsänderungen zu Signalen und/oder Ausgaben führen und Pixel für die keine Helligkeitsänderung festgestellt wurde schweigen und keine Ausgaben bzw Signale liefern. Damit ist der Dynamic-Vision-Sensor 18 ausgebildet, nur auf Änderungen im Erfassungsbereich 20 zu reagieren und diese aufzunehmen und Statisches im Erfassungsbereich nicht zu detektieren und/oder zu einer Signalausgabe führen. Der Dynamic-Vision-Sensor 18 ist ausgebildet detektierte Helligkeitsänderungen als Ereignisdaten bereitzustellen.The dynamic vision sensor 18th is designed to allow changes in brightness in the detection area 20th to capture and detect, the detection by means of pixels of a sensor element of the dynamic vision sensor 18th he follows. The dynamic vision sensor 18th is designed to independently detect the change in brightness in the pixels, with only changes in brightness leading to signals and / or outputs, and pixels for which no change in brightness was detected are silent and do not provide any outputs or signals. That’s the dynamic vision sensor 18th trained only for changes in the detection area 20th react and record them and not detect static in the detection area and / or lead to a signal output. The dynamic vision sensor 18th is designed to provide detected changes in brightness as event data.

Dem Auswertemodul 19 sind die Ereignisdaten des Dynamic-Vision-Sensors 18 bereitgestellt. Die Datenübertragung die Ereignisdaten erfolgt mittels der Datenverbindung 21. Die Verwendung eines Dynamic-Vision-Sensors 18 zur Überwachung des Anlagenraums 5 hat den Vorteil, dass die zu übertragenden Daten auf der Datenverbindung 21 gegenüber üblichen optischen Detektoren wie Kameras, weit geringer sind und auch zu speichernde Daten geringer sind. Das Auswertemodul 19 ist ausgebildet, basierend auf den Ereignisdaten die Fertigung des Bauteils 2 zu überwachen. Insbesondere ist das Auswertemodul 19 ausgebildet, basierend auf den Ereignisdaten die Qualität, beispielsweise die Intaktheit und/oder Glattheit, der obersten Schicht des Pulverbetts 4 festzustellen. Dies liegt beispielsweise daran, dass für aufeinanderfolgende intakte oberste Schichten keine Abweichungen und damit keine Helligkeits- und/oder Farbänderungen feststellbar sind, jedoch fehlerhafte Beschichtungen gegenüber vorhergegangenen korrekten Beschichtungen zu Helligkeitsänderungen führen. Ferner ist das Auswertemodul 19 ausgebildet, basierend auf den Ereignisdaten die Geometrie des Schmelzbades zu überwachen und/oder zu bestimmen, sowie die Entwicklung von Rauch und/oder Spritzern im Anlagenraum 5.The evaluation module 19th are the event data of the dynamic vision sensor 18th provided. The event data is transmitted via the data connection 21 . The use of a dynamic vision sensor 18th for monitoring the plant room 5 has the advantage that the data to be transferred is on the data connection 21 compared to conventional optical detectors such as cameras, are far lower and the data to be stored are also lower. The evaluation module 19th is designed to manufacture the component based on the event data 2 to monitor. In particular, is the evaluation module 19th formed, based on the event data, the quality, for example the intactness and / or smoothness, of the top layer of the powder bed 4th ascertain. This is due, for example, to the fact that for consecutive intact topmost Layers no deviations and thus no changes in brightness and / or color can be determined, but defective coatings compared to previous correct coatings lead to changes in brightness. The evaluation module is also 19th designed to monitor and / or determine the geometry of the weld pool based on the event data, as well as the development of smoke and / or splashes in the plant room 5 .

Ferner ist das Auswertemodul ausgebildet, basierend auf dieser Überwachung Maßnahmen und Regelsignale zu bestimmen, mittels derer die Steuereinrichtung 16 festgestellte Fehler und/oder Abweichungen in der Fertigung des Bauteils 2 beheben kann. Dazu ist das Auswertemodul 19 und die Steuereinrichtung 16 datentechnisch verbunden.Furthermore, the evaluation module is designed to determine measures and control signals based on this monitoring, by means of which the control device 16 detected errors and / or deviations in the manufacture of the component 2 can fix. The evaluation module is for this purpose 19th and the control device 16 connected in terms of data technology.

2 zeigten zweites Ausführungsbeispiel der Fertigungsanlage 1. Dabei unterscheidet sich diese im Vergleich zu der Fertigungsanlage 1 aus 1 im Wesentlichen durch die Anordnung des Dynamic-Vision-Sensor 18. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Dynamic-Vision-Sensor 18 höhenmäßig gleich weit beabstandet zur obersten Schicht drei, bzw. der Ebene 8, wie die Strahlquelle 13. Durch diese Anordnung ist der Erfassungsbereich 5 stärker auf das Pulverbett 4 fokussiert und/oder beschränkt. Insbesondere erfolgt die Anordnung von Dynamic-Vision-Sensor 18 und Strahlquelle 13 koaxial. Durch die Anordnung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine verbesserte Überwachung des Schmelzbades, des auf Schmelzprozesses und Erstarrungsprozesses möglich. 2 showed a second embodiment of the manufacturing plant 1 . This differs in comparison to the production system 1 the end 1 essentially through the arrangement of the dynamic vision sensor 18th . In this exemplary embodiment is the dynamic vision sensor 18th Equally spaced in terms of height from the top layer three or the level 8th as the beam source 13th . This arrangement makes the detection area 5 stronger on the powder bed 4th focused and / or limited. In particular, the dynamic vision sensor is arranged 18th and beam source 13th coaxial. The arrangement according to this exemplary embodiment enables improved monitoring of the melt pool, the melting process and the solidification process.

Zur verbesserten Überwachung von Rauchentwicklung kann beispielsweise das Ausführungsbeispiel aus 3 verwendet werden. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus 1, 2 ist der Dynamic-Vision-Sensor 18 anders zum Pulverbett 4 angeordnet. Ferner weist die Überwachungseinrichtung 17 eine Beleuchtungseinheit 22 auf. Die Beleuchtungseinheit 22 weist einen Abstrahlbereich 23 auf. Das Pulverbett 4 und insbesondere die oberste Schicht liegen innerhalb des ab Strahlbereichs 23 und werden von der Beleuchtungseinheit beleuchtet.For improved monitoring of smoke development, for example, the embodiment from 3 be used. In contrast to the exemplary embodiment 1 , 2 is the dynamic vision sensor 18th different to the powder bed 4th arranged. Furthermore, the monitoring device 17th a lighting unit 22nd on. The lighting unit 22nd has a radiation area 23 on. The powder bed 4th and in particular the top layer lie within the ab beam area 23 and are illuminated by the lighting unit.

Auf Höhe des Pulverbetts 4 ist der Dynamic-Vision-Sensor 18 angeordnet, der mit seinem Erfassungsbereich 20 bzw. seiner Haupterfassungsrichtung 24 senkrecht zur Flächennormalen 25 des Pulverbetts 4. durch die daraus resultierende seitliche Überwachung insbesondere zusammen mit der Beleuchtung ist eine datenreduzierte und verbesserte Detektion von Rauch und Spritzen während des Herstellungsprozesses möglich.At the level of the powder bed 4th is the dynamic vision sensor 18th arranged with its detection area 20th or its main direction of detection 24 perpendicular to the surface normal 25th of the powder bed 4th . The resulting lateral monitoring, especially together with the lighting, enables data-reduced and improved detection of smoke and syringes during the manufacturing process.

4a zeigt schematisch eine Aufnahme einer gängigen optischen Kamera des Anlagenraums 5 der Fertigungsanlage 1 und dem Pulverbett 4. Die Kamera erfasst und bildet alle Objekte, insbesondere Kanten, Farbverläufe und Formen ab. Hierbei wird das gesamte Schmelzbad 26 optisch abgebildet und als Daten erfasst. Das Schmelzbad 26 weist dabei einen zentralen Bereich 27 auf, an welchem der energiereiche Strahl derzeit das Pulverbett 4 erwärmt. Der energiereiche Strahl und damit das Zentrum 27 werden hier beispielsweise nach links in Fortbewegungsrichtung 28 weiterbewegt. Somit sind Bereiche rechts des Zentrum 27, also Bereiche entgegen der Richtung 28 vom Zentrum 27, Abkühlbereiche 29. Um das Zentrum 27 befindet sich insbesondere konzentrisch, ein Übergangsbereich 30, der eine höhere Temperatur und damit andere Farbe oder Helligkeit als der Bereich 29 aufweist, aber durch eine geringere Temperatur als im Zentrum 27. Die Aufnahme durch die optische Kamera gemäß 4a zeigt all diese Bereiche, sowie das Pulverbett 4 in seiner Allgemeinheit, und bildet diese ab. 4a shows schematically a recording of a common optical camera in the plant room 5 of the manufacturing plant 1 and the powder bed 4th . The camera records and displays all objects, especially edges, color gradients and shapes. This is the entire weld pool 26th optically mapped and recorded as data. The melt pool 26th has a central area 27 on which the high-energy beam is currently the powder bed 4th warmed up. The high-energy beam and thus the center 27 are here, for example, to the left in the direction of travel 28 moved on. Thus areas are to the right of the center 27 , i.e. areas in the opposite direction 28 from the center 27 , Cooling areas 29 . Around the center 27 is located in particular concentrically, a transition area 30th that has a higher temperature and therefore a different color or brightness than the area 29 but due to a lower temperature than in the center 27 . The recording by the optical camera according to FIG. 4a shows all these areas, as well as the powder bed 4th in its generality, and depicts it.

4b zeigt beispielhaft und schematisch dieselbe Szene wie aus 4a jedoch aufgenommen mit einem Dynamic-Vision-Sensor 18. Der Dynamic-Vision-Sensor 18 detektiert dabei nur Veränderungen, insbesondere in Form von Helligkeitsveränderungen. Statische Bereiche der Szene, beispielsweise das unveränderte Pulverbett 4, der Anlagenraum 5 oder erstarrte Schmelze im Bereich 29 werden vom Dynamic-Vision-Sensor 18 nicht abgebildet. Lediglich Änderungen der Szene im Vergleich zu einem Vormoment werden vom Dynamic-Vision-Sensor 18 detektiert und ausgegeben. Durch die Fortbewegung des Strahls in Richtung 28 werden Bereiche links des Zentrums erwärmt und rechts des Zentrums abgekühlt. Dies führt zu unterschiedlichen Emissionen und/oder Helligkeiten. Diese Änderungen werden vom Dynamic-Vision-Sensor 18 detektiert, wobei wärmer werdende Bereiche 31 insbesondere andersartig oder andersfarbig dargestellt oder/ausgegeben werden, als Bereiche die abkühlen 32. Eine solche Unterscheidung kann dabei beispielsweise so erfolgen, dass eine Erwärmung eine positive Helligkeitsänderung bewirkt, also mehr Licht emittiert wird, wohingegen eine Abkühlung zu weniger Lichtemission führt und eine negative Helligkeitsänderung bewirkt. Solche Helligkeitsänderungen werden vom Dynamic-Vision-Sensor 18 als Ereignisdaten ausgegeben. 4b shows by way of example and schematically the same scene as from 4a however recorded with a dynamic vision sensor 18th . The dynamic vision sensor 18th only detects changes, in particular in the form of changes in brightness. Static areas of the scene, for example the unchanged powder bed 4th , the plant room 5 or solidified melt in the area 29 are made by the dynamic vision sensor 18th not illustrated. Only changes in the scene compared to a previous moment are detected by the dynamic vision sensor 18th detected and output. By moving the beam towards 28 areas to the left of the center are heated and areas to the right of the center are cooled. This leads to different emissions and / or brightnesses. These changes are made by the dynamic vision sensor 18th detected, with warmer areas 31 In particular, they are displayed or / output differently or in different colors than areas that cool down 32. Such a distinction can be made, for example, in such a way that heating causes a positive change in brightness, i.e. more light is emitted, whereas cooling leads to less light emission and a negative change in brightness causes. Such changes in brightness are made by the dynamic vision sensor 18th output as event data.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (15)

Überwachungseinrichtung (17) für eine pulverbettbasierte Fertigungsanlage (1), wobei die Fertigungsanlage (1) einen Anlagenraum (5) aufweist und ausgebildet ist, im Anlagenraum (5) mittels Aufschmelzens und Erstarrens eines Pulverbettes (4) ein Bauteil (2) generativ und/oder schichtweise herzustellen, mit einem Dynamic-Vision-Sensor (18) und einem Auswertemodul (19), wobei der Dynamic-Vision-Sensor (18) einen Erfassungsbereich (20) aufweist und angeordnet ist, mindestens einen Abschnitt des Pulverbetts (4) mit dem Erfassungsbereich (20) sensortechnisch zu erfassen und ausgebildet ist, eine lokale Helligkeitsänderung als Ereignisdaten zu detektieren und bereitzustellen, wobei dem Auswertemodul (19) die Ereignisdaten bereitgestellt sind und das Auswertemodul (19) ausgebildet ist, basierend auf den Ereignisdaten die Fertigungsanlage (1), den Anlagenraum (5), das Aufschmelzen, das Erstarren, das Pulverbett (4), das Herstellen und/oder einen Prozessschritt des Herstellens zu überwachen.Monitoring device (17) for a powder bed-based production system (1), wherein the production plant (1) has a plant room (5) and is designed to produce a component (2) generatively and / or in layers in the plant room (5) by melting and solidifying a powder bed (4), with a dynamic vision sensor (18) and an evaluation module (19), wherein the dynamic vision sensor (18) has a detection area (20) and is arranged to detect at least one section of the powder bed (4) with the detection area (20) by sensors and is designed to detect and provide a local change in brightness as event data , the event data are provided to the evaluation module (19) and the evaluation module (19) is designed based on the event data, the production plant (1), the plant room (5), the melting, the solidification, the powder bed (4), the manufacture and / or to monitor a manufacturing process step. Überwachungseinrichtung (17) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der Dynamic-Vision-Sensors (18) zur sensortechnischen Erfassung des Erfassungsbereichs (20) ein pixelliertes Sensorelement mit Pixel aufweist, wobei eine lokale Helligkeitsänderung einer Helligkeitsänderung in einem Pixel entspricht.Monitoring device (17) after Claim 1 , characterized in that the dynamic vision sensor (18) for the technical detection of the detection area (20) has a pixellated sensor element with pixels, wherein a local change in brightness corresponds to a change in brightness in a pixel. Überwachungseinrichtung (17) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dynamic-Vision-Sensor (18) ausgebildet ist, Spritzer, Schmauchentwicklung, Rauch und/oder eine Schmelzbadveränderung als Helligkeitsänderungen zu detektieren.Monitoring device (17) after Claim 1 or 2 , characterized in that the dynamic vision sensor (18) is designed to detect splashes, smoke development, smoke and / or a change in the melt pool as changes in brightness. Überwachungseinrichtung (17) nach einem der vorherigen Ansprüchen, gekennzeichnet durch einen Spektralfilter, wobei der Spektralfilter ausgebildet und/oder angeordnet ist vor dem Dynamic-Vision-Sensor (18) spektral vorzufiltern, wobei die Ereignisdaten Helligkeitsänderungen in dem spektral gefilterten Bereich beschreiben.Monitoring device (17) according to one of the preceding claims, characterized by a spectral filter, the spectral filter being designed and / or arranged to pre-filter spectrally in front of the dynamic vision sensor (18), the event data describing changes in brightness in the spectrally filtered range. Überwachungseinrichtung (17) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertemodul (19) ausgebildet ist, basierend auf den Ereignisdaten eine Geschwindigkeit, insbesondere Betrag und Richtung, eines Spritzers, von Schmauch und/oder Rauch zu bestimmen.Monitoring device (17) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation module (19) is designed to determine a speed, in particular amount and direction, of a splash, smoke and / or smoke based on the event data. Überwachungseinrichtung (17) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ereignisdaten frei von statischen Bildinformationen sind.Monitoring device (17) according to one of the preceding claims, characterized in that the event data are free of static image information. Überwachungseinrichtung (17) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei Dynamic-Vision-Sensoren (18), wobei jeder der Dynamic-Vision-Sensoren (18) zur Ausgabe von Ereignisdaten ausgebildet sind, wobei das Auswertemodul (19) ausgebildet ist, für ein Ereignis, Spritzer, Rauch und/oder Schmauch eine Position und/oder Trajektorie in allen Raumrichtungen zu bestimmen.Monitoring device (17) according to one of the preceding claims, characterized by at least two dynamic vision sensors (18), each of the dynamic vision sensors (18) being designed to output event data, the evaluation module (19) being designed to determine a position and / or trajectory in all spatial directions for an event, splashes, smoke and / or smoke. Überwachungseinrichtung (17) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung des mindestens einen Abschnitt des Pulverbetts (4).Monitoring device (17) according to one of the preceding claims, characterized by a lighting unit for illuminating the at least one section of the powder bed (4). Überwachungseinrichtung (17) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsanlage (1) regelbare und/oder einstellbare Fertigungsparameter aufweist, wobei das Auswertemodul (19) ausgebildet ist, basierend auf den Ereignisdaten und/oder der Überwachung Regelsignale zur Regelung der Fertigungsparameter zu bestimmen.Monitoring device (17) according to one of the preceding claims, characterized in that the production system (1) has controllable and / or adjustable production parameters, the evaluation module (19) being designed based on the event data and / or the monitoring control signals for regulating the production parameters to determine. Fertigungsanlage (1) zur Herstellung eines Bauteils (2), mit einem Anlagenraum (5), wobei das Bauteil (2) durch schichtweisen Aufbau und lagenweises Aufschmelzen von Pulvermaterial der obersten Schicht eines Pulverbetts (4) mit einem energiereichen Strahl und Erstarren von Pulverschmelze im Anlagenraum (5) erzeugbar ist, mit einer Überwachungseinrichtung (17), insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Überwachungseinrichtung (17) einen Dynamic-Vision-Sensor (18) und ein Auswertemodul (19) aufweist, wobei der Dynamic-Vision-Sensor (18) angeordnet ist, mit seinem Erfassungsbereich (20) mindestens einen Abschnitt des Pulverbetts (4) sensortechnisch zu erfassen und lokale Helligkeitsänderungen als Ereignisdaten bereitzustellen, wobei das Auswertemodul (19) ausgebildet ist, basierend auf den Ereignisdaten den schichtweisen Aufbau, das Erzeugen des Bauteils (2), das Aufschmelzen, das Erstarren und/oder das Pulverbett (4) zu überwachen.Production plant (1) for the production of a component (2), with a plant room (5), the component (2) being built up in layers and melting powder material of the top layer of a powder bed (4) with an energy-rich beam and solidification of powder melt in the Plant room (5) can be generated with a monitoring device (17), in particular according to one of the preceding claims, wherein the monitoring device (17) has a dynamic vision sensor (18) and an evaluation module (19), wherein the dynamic vision Sensor (18) is arranged with its detection area (20) to detect at least one section of the powder bed (4) using sensors and to provide local changes in brightness as event data, the evaluation module (19) being designed based on the event data, the layered structure, the generation of the component (2), the melting, the solidification and / or the powder bed (4) to be monitored. Fertigungsanlage (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertemodul (19) ausgebildet ist, die Fertigungsanlage (1), mindestens einen Fertigungsparameter, den energiereichen Strahl und/oder den schichtweisen Aufbau basierend auf den Ereignisdaten zu regeln.Production line (1) according to Claim 7 , characterized in that the evaluation module (19) is designed to regulate the production system (1), at least one production parameter, the high-energy beam and / or the layered structure based on the event data. Fertigungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Strahlquelle (13) zum lokalen bestrahlen einer Schicht des Pulverbetts (4) mit dem energiereichen Strahl, wobei die Strahlquelle (13) und der Dynamic-Vision-Sensor (18) gleich beabstandet vom Pulverbett (4) und/oder koaxial angeordnet sind.Manufacturing plant (1) according to one of the Claims 7 or 8th , characterized by a beam source (13) for locally irradiating a layer of the powder bed (4) with the high-energy beam, the beam source (13) and the dynamic vision sensor (18) being equidistant from the powder bed (4) and / or coaxially are arranged. Fertigungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dynamic-Vision-Sensor (18) eine Haupterfassungsrichtung (24) aufweist und dem Pulverbett (4) eine Pulverbettnormale zuordenbar ist, wobei die Haupterfassungsrichtung (24) mit der Pulverbettnormalen einen Winkel zwischen 60 und 120 Grad einschließt.Manufacturing plant (1) according to one of the Claims 7 or 8th , characterized in that the dynamic vision sensor (18) has a main detection direction (24) and a powder bed normal can be assigned to the powder bed (4), the main detection direction (24) enclosing an angle between 60 and 120 degrees with the powder bed normal. Fertigungsanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dynamic-Vision-Sensor (18) in einer Verlängerung und/oder auf Höhe des Pulverbettes (4) angeordnet ist.Manufacturing plant (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the dynamic vision sensor (18) is arranged in an extension and / or at the level of the powder bed (4). Verfahren zur Überwachung einer Fertigungsanlage (1), wobei mittels eines Dynamic-Vision-Sensors (18) ein Abschnitt des Pulverbetts (4) sensortechnisch zur Bereitstellung von Ereignisdaten überwacht wird, wobei basierend auf den Ereignisdaten die Fertigungsanlage (1), ein Anlagenraum (5), ein Aufschmelzen, ein Erstarren, das Pulverbett (4), ein Herstellen und/oder einen Prozessschritt des Herstellens eines Werkstücks überwacht wird.A method for monitoring a production plant (1), a section of the powder bed (4) being monitored by means of a dynamic vision sensor (18) using sensors to provide event data, the production plant (1), a plant room (5 ), a melting, a solidification, the powder bed (4), a production and / or a process step of the production of a workpiece is monitored.
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