JP2002103459A - 光造形装置及び光造形品の制作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、レーザ照射位置のズレ量を自動で検
出することにより、造形品の測定等の中断時間がなく、
造形を進行しながらレーザ照射位置のズレが補正でき、
精度、効率の良い光造形装置を提供することを課題とす
る。 【解決手段】光造形を開始する前に、レーザ光発生装置
（９）からテーブル（４）上に設けられた測定点（１
１）に向かってレーザ光（８）を照射し、レーザ照射位
置をＣＣＤカメラ（３１）で撮影し、撮影した画像を画
像処理し、位置検出コントローラ（３２）でレーザ照射
位置を検出するとともに、検出されたレーザ照射位置と
測定点の位置を比較し、レーザ照射位置と測定点のズレ
量を算出し、位置補正コントローラ（３３）にて、レー
ザ照射位置の補正値を求め、レーザ照射位置を測定点の
位置に補正するようにスキャナ制御部（２３）に指示す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、光造形装置に関す
るもので、さらに詳しくは、光造形装置において、レー
ザ照射位置のズレを自動的に補正する機能を有する光造
形装置に関するものである。

【従来の技術】一般的に、光造形装置は、造形槽の中に
満たされた光硬化性樹脂に対して、３次元ＣＡＤシステ
ムで作成された形状データに従ってレーザ光を露光し、
光硬化樹脂の液面に集光されたレーザー光が製品断面形
状通りに露光硬化させ、レーザの硬化を繰り返すことに
より所望された形状の光造形品が形成されるものであ
る。図３は、従来の光造形装置（１００）の構成を模式
的に示したものである。図３において、（１）は３次元
ＣＡＤシステムであり、周知のようにコンピュータで、
製品の形状データの作成や微少間隔の水平断面における
断面形状データの生成等が行われる。（２）は光硬化性
樹脂（３）を収容した造形槽、（４）は造形槽（２）内
に昇降自在に設けられたテーブルであり、テーブル
（４）は、テーブル駆動制御装置（５）からの指示で、
テーブル上下駆動装置（６）により、造形槽（２）内で
光硬化樹脂（３）の液面（７）に平行に昇降する。光硬
化樹脂液（３）は、レーザー光（８）が、レーザー光発
生装置（９）から、光硬化樹脂液面（７）上に照射され
るとレーザー光（８）が照射された部位は直ぐに硬化す
る性質を有する。造形の際は、テーブル（４）が、光硬
化樹脂液面（７）から一層分沈み、テーブル（４）上に
光硬化樹脂液（３）が満たされ、光硬化樹脂膜が形成さ
れ、レーザー光（８）が３次元ＣＡＤデータに基づい
て、光硬化樹脂膜を照射すると一層分の光硬化樹脂膜が
硬化する。一層分の硬化が完了すると、ＣＡＤデータ処
理装置（１０）は次層のデータを読み込むと共に、テー
ブル駆動制御装置（５）に指示し、テーブル上下駆動装
置（６）により、テーブル（４）を積層ピッチ（約３ｍ
ｍ）だけさらに深く光硬化樹脂液面（７）より沈め、既
硬化樹脂層の上に新たに未硬化の光硬化樹脂液（３）を
満たす。以上の動作を繰り返して光造形品が形成され
る。以上述べた従来の光造形装置において造形物を加工
する前に、レーザ照射位置のズレを補正する必要があ
る。このレーザ光の照射位置のズレ量の測定は、例え
ば、田字状の精度測定用の形状を、正式造形の前に試作
造形し、該形状の位置をノギス等で測定して、レーザ照
射位置のズレ量を測定するか、一度光造形品を試作的に
造形し、この試作品をノギス等により測定して、レーザ
照射位置のズレを計測し、レーザ照射位置の補正値を計
算して、この補正値をコントローラに入力し、レーザ照
射位置のズレを補正している。そのため、精度測定用の
形状を造形したり、寸法測定用の試作品の造形に時間と
手間がかかり、また、コントローラに補正値を入力する
ために手間と時間を要していた。また、人手による補正
値の入力のため、入力ミスが発生する恐れがあった。ま
た、測定作業に要する時間により造形が中断され、造形
効率が悪いものであった。

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな欠点を解消するためになされたもので、レーザ照射
位置のズレ量を自動で検出することにより、人手による
手間と労力を省き、測定誤差を少なくし、測定作業に要
する時間による造形の中断がすくなくなり、造形を進行
しながらレーザ照射位置のズレが補正でき、精度の良
い、効率の良い光造形装置を提供することを課題とす
る。

【課題を解決するための手段】本発明の光造形装置は、
造形槽に収容された光硬化樹脂液内を昇降自在に設置さ
れたテーブルと、テーブル上に満たされた光硬化樹脂の
液面を形状データに従ってレーザー光を露光させ、樹脂
の硬化と積層を繰り返しながら光造形物を造形する光造
形装置において、テーブル上に設けられた測定点と、測
定点とレーザ照射位置を撮像する撮像手段と、撮像手段
が撮像した画像を処理し、レーザ照射位置を検出するレ
ーザ照射位置検出手段と、検出されたレーザ照射位置と
測定点の位置を比較し、レーザ照射位置を測定点の位置
に補正するレーザ照射位置補正手段とを備えたことを特
徴とする。また、本発明の光造形品の制作方法は、造形
槽に収容された光硬化樹脂液内を自在に昇降するテーブ
ル面に満たされた該光硬化樹脂液を、形状データに従っ
てレーザ光を露光させ、樹脂の硬化と積層を繰り返しな
がら光造形品を造形する光造形品の制作方法において、
光造形装置内にて、テーブル上に設けられた測定点にレ
ーザを照射し、照射位置を撮像装置で撮影し、撮像した
画像を処理し、レーザ照射位置を検出し、検出されたレ
ーザ照射位置と測定点の位置を比較し、レーザ照射位置
を測定点の位置に補正することを特徴とする。

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した光造形装
置（２００）の一例につき、図１及び図３に基づいて説
明する。尚、図４の従来装置と同一の構成部分について
は同一符号を付して、説明を省略する。図１は光造形装
置（２００）の全体を示す説明図である。図２は本発明
のレーザ光発生装置（９）とレーザ照射位置を検出する
画像処理部（３０）を模式的に表した説明図である。図
３は本発明の、レーザ位置測定用の測定点を示す一実施
例を示した概略上面図である。図１に示すように（４）
は、テーブルで、構造は、図３に示す従来装置と同一で
あるが、テーブル（４）上に測定点（１１）が設けてあ
る。例えば測定点（１１）は、図４に示すように、テー
ブル（４）上の略中央部に十字マークが印字されてい
る。この測定点（１１）が、レーザ照射位置の補正基準
となる。また、測定点（１１）は、複数の十字マークを
四角形に配置したものでもよく、マークは、十字でなく
とも小丸点でもよい。次に、図２において、レーザ光発
生装置（９）を説明すると、レーザ光発生装置（９）
は、例えば、図２に示すように、レーザ光をＸ−Ｙ方向
にミラーの反射角を変えることによって走査するミラー
方式がある。詳しくは、図２において説明すると、レー
ザ（２０）から放射されたレーザ光は、Ｘ方向に走査す
るＸスキャナ部（２１）と、Ｙ方向に走査するＹスキャ
ナ部（２２）において、テーブル（４）上の所定位置に
照射するように、スキャナ制御部（２３）からの指示に
て制御される。また、レーザ光のスキャナ方式は、前述
したミラー方式以外に、機械的にレーザ照射位置を移動
させるプロッタ方式がある。本願は、どちらの方式にも
応用することができる。次に、画像処理部（３０）を説
明する。画像処理部は、測定点（１１）を含むレーザ照
射位置を撮像するＣＣＤカメラ（３１）と、ＣＣＤカメ
ラ（３１）で撮像されたレーザ照射位置の画像を画像処
理し、レーザ照射位置を検出する位置検出コントローラ
（３２）と、位置検出コントローラ（３２）で検出され
たレーザ照射位置と測定点（１１）を比較し、レーザ照
射位置と測定点（１１）の位置ズレ量を算出し、レーザ
照射位置のＸ−Ｙ方向のズレ量の補正値を求める位置補
正コントローラ（３３）より構成されている。位置補正
コントローラ（３３）より求められたＸ−Ｙ方向のズレ
補正値は、スキャナ制御部（２３）に入力され、レーザ
照射位置を補正する。以上のように、本発明の光造形装
置は、光造形品を造形しながらレーザ照射位置を読み取
り、レーザ照射位置を設計値に近づくように自動補正す
ることができる。以上の構成における本発明の一実施例
の動作を、図１乃至図３において説明する。尚、図４に
示す従来装置と同一の動作部位については、説明を省略
する。先ず光造形品の光造形を開始する前に、テーブル
（４）上にレーザ光を照射し、前記測定点（１１）を含
み、レーザ照射位置をＣＣＤカメラ（３１）で撮像す
る。そして、ＣＣＤカメラ（３１）で撮像した画像を画
像処理し、テーブル（４）上のレーザ光の照射位置を検
出し、テーブル（４）上の測定点（１１）とレーザ照射
位置のズレ量を測定し、レーザ照射位置のＸ−Ｙ方向の
補正値を算出する。この補正値に基づいて、レーザ照射
位置を設計値に補正する。レーザ照射位置の補正が完了
すると、光造形品の光造形を開始する。

【発明の効果】本考案は、レーザ照射位置のズレ量を自
動で検出し、自動で補正を行うことにより、人手による
手間と労力を省き、測定誤差を少なくし、測定作業に要
する時間により造形の中断がすくなくなり、造形を進行
しながらレーザ照射位置のズレが補正でき、精度が良
く、造形効率が良い光造形装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における一実施例で、光造形装置（２０
０）の構成を示す概略構成断面図である。

【図２】同じく、光造形装置のレーザ光発生装置（９）
と画像処理部（３０）を示す要部説明図である。

【図３】本発明における測定点（１１）の一実施例を示
す説明図である。

【図４】従来の光造形装置（１００）の構成を示す概略
構成断面図である。

【符号の説明】

２ 造形槽 ３ 光硬化樹脂液 ４ テーブル ７ 液面 ８ レーザ光 ２００ 光造形装置 １１ 測定点 ３１ 撮像手段 ３２ 位置検出コントローラ（レーザ照射位置検
出手段） ３３ 位置補正コントローラ（レーザ照射位置補
正手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】造形槽に収容された光硬化樹脂液内を昇降
   自在に設置されたテーブルと、該テーブル上に満たされ
   た前記光硬化樹脂の液面を形状データに従ってレーザ光
   を露光させ、樹脂の硬化と積層を繰り返しながら光造形
   品を造形する光造形装置において、 前記テーブル上に設けられた測定点と、該測定点とレー
   ザ照射位置を撮像する撮像手段と、該撮像手段が撮像し
   た画像を処理し、レーザ照射位置を検出するレーザ照射
   位置検出手段と、検出されたレーザ照射位置と前記測定
   点の位置を比較し、レーザ照射位置を測定点の位置に補
   正するレーザ照射位置補正手段とを備えたことを特徴と
   する光造形装置。
2. 【請求項２】造形槽に収容された光硬化樹脂液内を自在
   に昇降するテーブル面に満たされた該光硬化樹脂液を、
   形状データに従ってレーザ光を露光させ、樹脂の硬化と
   積層を繰り返しながら光造形品を造形する光造形品の制
   作方法において、 前記光造形装置内にて、テーブル上に設けられた測定点
   にレーザを照射し、照射位置を撮像装置で撮像し、撮像
   した画像を処理し、レーザ照射位置を検出し、検出され
   たレーザ照射位置と測定点の位置を比較し、レーザ照射
   位置を測定点の位置に補正することを特徴とする光造形
   品の制作方法。