JP2006323361A - 高速試作成形装置におけるレーザ走査およびパワー制御 - Google Patents
高速試作成形装置におけるレーザ走査およびパワー制御 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006323361A JP2006323361A JP2006078305A JP2006078305A JP2006323361A JP 2006323361 A JP2006323361 A JP 2006323361A JP 2006078305 A JP2006078305 A JP 2006078305A JP 2006078305 A JP2006078305 A JP 2006078305A JP 2006323361 A JP2006323361 A JP 2006323361A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- time
- vector
- laser
- acceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 98
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 73
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 9
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 claims description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 36
- 230000006870 function Effects 0.000 description 19
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 10
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 4
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- DWRKFAJEBUWTQM-UHFFFAOYSA-N etaconazole Chemical compound O1C(CC)COC1(C=1C(=CC(Cl)=CC=1)Cl)CN1N=CN=C1 DWRKFAJEBUWTQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
- B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
- B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
- B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
【解決手段】第1のミラー146を位置決めするための第1の回転駆動装置148に連結された第1のミラー146と、第2のミラー147を位置決めするための第2の回転駆動装置149に連結された第2のミラー147を備えた走査装置に、レーザ光源からのレーザビームを方向付ける。レーザビームは、第1のミラーから第2のミラーへと、次いで、作業面へと方向付けられる。ミラーのそれぞれを回転させるように、第1と第2の回転駆動装置の各々に命令された位置信号を提供することによって、レーザビームをベクトルに沿って走査する。ミラーの各々は、ベクトルの始めと終わりで加速を経験するものである。命令された位置信号は、走査装置の慣性の作用を考慮に入れたミラーの加速度の物理的数学モデルに基づいて計算される。
【選択図】図2
Description
第1のミラーを位置決めするための第1の回転駆動装置に連結された第1のミラーと、第2のミラーを位置決めするための第2の回転駆動装置に連結された第2のミラーとを備えた走査装置に、レーザ光源からのレーザビームを向ける工程であって、前記レーザビームは、前記走査装置の第1のミラーから第2のミラーに、次いで、作業面に向けられる工程、および
前記第1と第2の回転駆動装置に命令された位置信号を提供して、それぞれのミラーを回転させることによって、前記レーザビームをベクトルに沿って走査させる工程であって、前記各ミラーは、前記ベクトルの始めで加速を経るものであり、前記命令された位置信号は、前記走査装置の機械慣性および電気慣性の影響を考慮して、前記ミラーの加速度の物理的数学モデルに基づいて計算されたものである工程、
を有してなる方法が提供される。
α(t)=α0+Jt
にしたがう時間の関数としてミラーの加速度α(t)をモデル化することによって計算された予測位置を用いて計算される。ここで、α0は、時間t=0(すなわち、現在の時間間隔の始まりの時間)での加速度であり、Jは、ミラーの加速中に大きさが変動する所定の関数である。
ミラーの加速時間未満の応答時間を有するパワー・メータを用いて、リアルタイム基準でレーザビームの瞬間パワーを周期的に測定する工程、および
測定された瞬間パワーの関数であるパワー制御信号をレーザ光源に周期的に送って、レーザビームのパワーを調節する工程、
を有してなる。
ミラーの加速時間よりも短い応答時間を有する第1のパワー・メータを用いて、リアルタイム基準でレーザビームの瞬間パワーを周期的に測定する工程、
レーザビームの測定した瞬間パワーに基づいて、リアルタイムでレーザ光源の動作を調節する工程、および
第1のパワー・メータのものより長い応答時間を有する第2のパワー・メータを用いて、周期的に第1のパワー・メータを校正する工程、
を有してなる方法が提供される。
作業面上で少なくとも1つのベクトルに沿ってレーザビームを走査する工程、
少なくとも1つのベクトルに沿ったレーザビームの走査中の複数の順次時間の各々で、各ミラーの瞬間位置を測定し、複数の順次時間の各々で作業面上のレーザビームの瞬間位置を演繹する工程、
複数の順次時間の各々で、パワー・メータを用いてレーザビームの瞬間パワーを測定し、よって、少なくとも1つのベクトルに沿ってパワー対位置データを導く工程、
パワー対位置データに基づいて熱可溶性材料のレーザ・エネルギーへの露光を計算し、よって、計算された露光対位置データを導く工程、および
計算した露光対位置データに基づいてレーザ光源を調整する工程、
を有してなる。
前述したように、走査制御およびパワー制御のために、ベクトル走査中のミラーの実際の位置を知ることが望ましい。したがって、ガルバノメータのシャフトの各々の角度変化を測定するために、角度エンコーダ(図面では見えない)が用いられる。従来、角度エンコーダとして、特別なコンデンサが用いられる。シャフトの角度が変化するにつれ、キャパシタンスは、その角度によりやや線形に変化する。図3は、シャフトの角度の関数として、またレーザスポットを操縦している走査ミラーの角度の関数としての典型的な容量エンコーダ応答を示している。エンコーダ回路は、図3に示すように、キャパシタンス値を電圧値に変換する。容量エンコーダ以外に、光学式エンコーダも角度エンコーダとして適用されることがある。光学式エンコーダは、図3に示したものに類似のエンコーダ応答曲線を有する。
α(t)=α0+Jt
ここで、α(t)は、tがその時の間隔の始まりから測定される場合の時間tでの加速度であり、α0はその間隔の始まりにおける加速度値である。図5Aにおいて、関数Jは以下のように定義される区分的な線形関数である:
J=250×106m/s3 時間間隔[T=0から210μ秒]
J=−250×106m/s3 時間間隔[T=210μ秒から420μ秒]
J=0 時間間隔[T=420μ秒から840μ秒]
ここで、Tは、加速の始まりから測定される。
v(t)=v0+α0t+(1/2)Jt2
ここで、v0はそのときの間隔の始まりでの速度である。同様に、任意の瞬間での走査ミラーの位置x(t)は以下により与えられる:
x(t)=x0+v0t+(1/2)α0t2+(1/6)Jt3
ここで、x0は、そのときの間隔の始まりでの位置である。
本発明の別の態様は、前述したように、レーザパワーの制御である。一般に、高速試作成形装置で製造されている部品の各領域には、望ましい最適露光がある。先に説明したように、所望の露光は、特定の例に応じて、全ての領域で均一であるか、または不均一であってもよい。露光は、可溶性材料に送達される単位面積当たりのレーザエネルギーとして定義される。それゆえ、露光は、主に、レーザパワーとレーザスポットの速度に依存し、より詳しくは、露光は、パワーに正比例し、速度に反比例することが認識できる。
102 プロセス・チャンバ
103 スキャナ・プロセッサ
106 部品ピストン
108,116 モータ
110 レーザ
114 供給ピストン
118 ローラ
150 レーザパワー制御装置
160,168,170 高反射ミラー
162 ビーム・スプリッタ
164 集束レンズ
166 高速パワー・メータ
174,176 ビーム拡大レンズ
Claims (37)
- レーザビームをベクトル走査する方法において、
第1のミラーを位置決めするための第1の回転駆動装置に連結された第1のミラーと、第2のミラーを位置決めするための第2の回転駆動装置に連結された第2のミラーを備えた走査装置に、レーザ光源からのレーザビームを方向付ける工程であって、前記レーザビームが、前記走査装置の前記第1のミラーから前記第2のミラーへと、次いで、作業面へと方向付けられる工程、および
前記ミラーのそれぞれを回転させるように、前記第1と第2の回転駆動装置の各々に命令位置信号を提供することによって、前記レーザビームをベクトルに沿って走査する工程であって、前記ミラーの各々が、前記ベクトルの始めと終わりで加速を経験するものであり、前記命令位置信号が、前記走査装置の慣性の作用を考慮に入れた前記ミラーの加速度の物理的数学モデルに基づいて計算される工程、
を有してなる方法。 - 前記数学モデルが、第1の時間間隔中に増加する大きさを、前記第1の時間間隔に続く第2の時間間隔中に減少する大きさを有するものとして、前記ミラーの各々の加速度をモデル化する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記ミラーの各々の加速度が、前記第1の時間間隔中に所定の第1の割合で増加する大きさを、前記第2の時間間隔中に所定の第2の割合で減少する大きさを有するものとしてモデル化されることを特徴とする請求項2記載の方法。
- 前記ミラーの各々の加速度が、前記第2の時間間隔に続く第3の時間間隔中にゼロの大きさを有するものとしてモデル化されることを特徴とする請求項3記載の方法。
- 前記所定の第1の割合が前記第1の時間間隔中ずっと一定であり、前記所定の第2の割合が前記第2の時間間隔中ずっと一定であることを特徴とする請求項3記載の方法。
- 前記ミラーの各々の加速度が、式:
α(t)=α0+Jt
ここで、α(t)は時間tでの加速度であり、α0は、時間t=0での加速度であり、Jは、前記ミラーの加速中に大きさが変動する所定の関数である:
にしたがってモデル化されることを特徴とする請求項1記載の方法。 - Jは、前記加速の第1の時間間隔中に第1の関数定義を、前記加速の第2の時間間隔中に第2の関数定義を有することを特徴とする請求項6記載の方法。
- Jは、前記第2の時間間隔に続く第3の時間間隔中に第3の関数定義を有することを特徴とする請求項7記載の方法。
- Jが、
0≦T≦T1では、J1であり、
T1≦T≦T2では、J2であり、
T2≦Tでは、0である、
ここで、Tは、加速の始まりからの経過時間であり、J1およびJ2は定数であり、T1およびT2は所定の時間値である:
ように定義されていることを特徴とする請求項8記載の方法。 - J1は正の数であり、J2は負の数であることを特徴とする請求項9記載の方法。
- J1およびJ2は実質的に等しい絶対値を有することを特徴とする請求項10記載の方法。
- J1とJ2について、またT1とT2について値を計算するように、ベクトルを走査する前に該ベクトルを分析する工程をさらに含むことを特徴とする請求項9記載の方法。
- 複数の異なるベクトルが走査され、前記ベクトルの各々が走査される前に、J1とJ2について、およびT1とT2についての値が計算され、前記値があるベクトルと別のベクトルとで異なることを特徴とする請求項12記載の方法。
- J1とJ2について、およびT1とT2についての値が、前記第1のベクトルが走査される前に、走査すべき全てのベクトルについて計算されることを特徴とする請求項13記載の方法。
- 式:
v(t)=v0+α0t+(1/2)Jt2
ここで、v(t)は時間tでの前記ミラーの予測速度であり、v0は時間t=0での前記ミラーの速度である:
にしたがって、前記ミラーの各々の予測速度を計算する工程、および
式
x(t)=x0+v0t+(1/2)α0t2+(1/6)Jt3
ここで、x(t)は時間tでの前記ミラーの予測位置であり、x0は時間t=0での前記ミラーの位置である:
にしたがって、前記ミラーの各々の予測位置を計算する工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項6記載の方法。 - Jが、
0≦T≦T1では、J1であり、
T1≦T≦T2では、J2であり、
T2≦Tでは、0である、
ここで、Tは、加速の始まりからの経過時間であり、J1およびJ2は定数であり、T1およびT2は所定の時間値である:
ように定義されていることを特徴とする請求項15記載の方法。 - ベクトルの走査中に複数の連続時間段階の各々で前記ミラーの各々の実際の位置を定期的に測定する工程、
前記時間段階の各々での前記ミラーの各々の前記予測位置を計算する工程、
前記時間段階の各々での前記ミラーの各々の前記実際の位置と前記予測位置との間の位置誤差を計算する工程、および
フィードバック制御スキームを用いて、前記時間段階の各々での前記位置誤差をゼロにする工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項15記載の方法。 - ベクトルの走査中に複数の連続時間段階の各々で前記ミラーの各々の実際の位置を干渉型エンコーダを用いて定期的に測定する工程、
前記走査装置の物理的数学モデルに基づいて、前記時間段階の各々での前記ミラーの各々の前記予測位置を計算する工程、
前記時間段階の各々での前記ミラーの各々の前記実際の位置と前記予測位置との間の位置誤差を計算する工程、および
フィードバック制御スキームを用いて、前記時間段階の各々での前記位置誤差をゼロにする工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記ミラーの各々の前記予測位置が、式:
x(t)=x0+v0t+(1/2)α0t2+(1/6)Jt3
ここで、x(t)は時間tでの前記ミラーの予測位置であり、x0、v0およびα0は、それぞれ、時間t=0での前記ミラーの位置、速度、および加速度であり、Jは、前記ミラーの加速相中に大きさが変動する所定の関数である:
にしたがって、計算されることを特徴とする請求項18記載の方法。 - 連続して走査すべき複数のベクトルが、走査前に分析され、所定の値よりも長い長さを持つベクトルが、前記所定の値よりも短い長さを持つベクトルについて用いられるものとは異なる物理的数学モデルを用いて分析されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記所定の値より長い長さを持つベクトルの前記物理的数学モデルが、前記ミラーの動きの等速相を考慮するものであることを特徴とする請求項20記載の方法。
- 前記所定の値より短い長さを持つベクトルの前記物理的数学モデルが、前記ミラーが加速され、次いで、前記ミラーの動きの等速相が介在せずに減速するものと仮定することを特徴とする請求項20記載の方法。
- デジタル化された前記ミラーの測定された実際の位置に基づいて、該ミラーの位置を制御するようにデジタル信号プロセッサが用いられ、制御がデジタル領域で行われることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記命令位置信号が、周期頻度で前記回転駆動装置に送信され、前記デジタル信号プロセッサが、前記ミラーの共鳴を励起する傾向のある前記信号の振動数を除去するためにフィルタ操作を用いることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 第1のミラーを位置決めするための第1の回転駆動装置に連結された第1のミラーと、第2のミラーを位置決めするための第2の回転駆動装置に連結された第2のミラーとを備えた走査装置に、レーザ光源からのレーザビームを方向付ける工程であって、前記レーザビームが、前記走査装置の前記第1のミラーから前記第2のミラーへと、次いで、作業面へと方向付けられる工程、および
前記ミラーのそれぞれを回転させるように、前記第1と第2の回転駆動装置の各々に命令位置信号を提供することによって、前記レーザビームを第1のベクトルに沿って走査し、次いで、前記第1のベクトルと非共線の第2のベクトルに沿って前記レーザビームを走査する工程、
をさらに含み、
前記ミラーが、前記第1のベクトルと前記第2のベクトルとの間で、該ベクトルのそれぞれの接線である滑らかな曲線に沿って前記レーザビームを走査し、かつ前記レーザの方向の瞬時の変化を避けるように制御されていることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記滑らかな曲線が三次多項式であることを特徴とする請求項25記載の方法。
- 前記レーザビームが前記作業面上でスポットを形成し、前記ミラーの実際の位置が測定され、前記ミラーの位置のデジタル・フィードバック制御が、前記レーザスポットの追従誤差を約200μs未満に常に維持するほど十分に小さい周期割合で用いられることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記レーザスポットの前記追従誤差が常に約100μs未満に維持されることを特徴とする請求項27記載の方法。
- 前記レーザスポットの前記追従誤差が常に約50μs未満に維持されることを特徴とする請求項28記載の方法。
- 前記ミラーが約1ミリ秒未満の加速時間を有し、前記走査装置により、前記レーザスポットが、約100マイクロ秒未満の時間間隔Tで前記レーザスポットの長さに相当する前記作業面に沿った距離を移動し、よって、
前記レーザビームの瞬間パワーが、前記ミラーの加速時間未満の応答時間を持つパワー・メータを用いて、リアルタイム基準で周期的に測定され、
パワー制御信号が、前記レーザ光源に周期的に送信されて、前記レーザビームのパワーを調節し、該パワー制御信号が、前記測定された瞬間パワーの関数であることを特徴とする請求項27記載の方法。 - 前記レーザビームの前記瞬間パワーが、約0.3T未満の応答時間を持つパワー・メータを用いて測定されることを特徴とする請求項30記載の方法。
- 前記レーザビームの前記瞬間パワーが、約10μs未満の応答時間を持つパワー・メータを用いて測定されることを特徴とする請求項30記載の方法。
- 高速試作成形装置において熱可溶性材料の作業面が露光されるレーザパワーの量が、
前記ミラーの加速時間未満の応答時間を持つ第1のパワー・メータを用いて、リアルタイム基準で前記レーザビームの瞬間パワーを周期的に測定する工程、
前記レーザビームの測定された瞬間パワーに基づいて、前記レーザ光源の動作をリアルタイムで調節する工程、および
前記第1のパワー・メータの応答時間よりも長い応答時間を持つ第2のパワー・メータを用いて、前記第1のパワー・メータを周期基準で校正する工程、
によって求めることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記レーザ光源が、高速試作成形装置内にあり、
少なくとも1つのベクトルに沿った前記レーザビームの走査中の複数の連続時間の各々で、前記ミラーの各々の瞬間位置を測定し、前記複数の連続時間の各々で前記作業面上の前記レーザビームの瞬間位置を演繹する工程、
前記複数の連続時間の各々で、パワー・メータを用いて、前記レーザビームの瞬間パワーを測定し、よって、パワー対位置のデータが前記少なくとも1つのベクトルに沿って導き出される工程、
前記パワー対位置のデータに基づいて、前記熱可溶性材料のレーザエネルギーへの露光を計算し、よって、計算された露光対位置のデータが導き出される工程、および
前記計算された露光対位置のデータに基づいて、前記レーザ光源を調整する工程、
によって調整されることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記調整工程が、前記少なくとも1つのベクトルに沿った少なくとも1つの位置について導き出された計算された露光を、所定の露光レベルと比較し、前記計算された露光と前記所定の露光レベルとの間の差に基づいて、前記レーザ光源を調整して、前記レーザパワーを調節する各工程を含むことを特徴とする請求項34記載の方法。
- 前記調整工程が、コンピュータ通信ネットワークを介して遠隔で行われることを特徴とする請求項34記載の方法。
- 前記調整工程が、所定の調整アルゴリズムに基づいて、コンピュータ制御装置において自動的に行われることを特徴とする請求項34記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11/087,286 US7339712B2 (en) | 2005-03-22 | 2005-03-22 | Laser scanning and power control in a rapid prototyping system |
US11/087,286 | 2005-03-22 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006323361A true JP2006323361A (ja) | 2006-11-30 |
JP2006323361A5 JP2006323361A5 (ja) | 2009-05-07 |
JP4833701B2 JP4833701B2 (ja) | 2011-12-07 |
Family
ID=36590246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006078305A Active JP4833701B2 (ja) | 2005-03-22 | 2006-03-22 | 高速試作成形装置におけるレーザ走査およびパワー制御 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7339712B2 (ja) |
EP (1) | EP1705616B1 (ja) |
JP (1) | JP4833701B2 (ja) |
DE (1) | DE102006012442B4 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009011238A1 (ja) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Hamamatsu Photonics K.K. | 加工情報供給装置及び供給システム |
JP2012526590A (ja) * | 2009-05-15 | 2012-11-01 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | フィードバック補正を伴う光学プローブ |
JP2015120342A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-07-02 | エスエルエム ソルーションズ グループ アーゲー | 放射線検出装置を用いた三次元ワークピースの製造装置及び製造方法 |
JP2016053652A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | ビアメカニクス株式会社 | ガルバノスキャナ制御方法、その制御装置およびそれを用いたレーザ加工装置 |
JP2017144484A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 付加製造におけるレーザ出力監視 |
JP2018202486A (ja) * | 2017-06-06 | 2018-12-27 | スリーディー システムズ インコーポレーテッド | 校正デバイスを備えた製品の付加製造のための装置及びこの装置の校正方法 |
Families Citing this family (50)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006252676A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Ricoh Co Ltd | 情報記録再生装置 |
US7930054B2 (en) * | 2006-03-27 | 2011-04-19 | The Boeing Company | Method and system for toolpath generation |
DE102006044555A1 (de) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Mtu Aero Engines Gmbh | Reparaturverfahren |
AT504536B1 (de) * | 2006-10-30 | 2009-03-15 | Ehrenleitner Franz | Verfahren zur bewegung von lasten, werkzeugen und dergleichen |
EP2171505B1 (en) * | 2007-06-26 | 2019-10-16 | Rolls-Royce Corporation | Prism mount for a laser deposition device |
DE102007062129B3 (de) * | 2007-12-21 | 2009-06-18 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts |
US8426768B2 (en) * | 2008-02-20 | 2013-04-23 | Aerotech, Inc. | Position-based laser triggering for scanner |
CN101817121B (zh) * | 2010-04-15 | 2012-03-28 | 华中科技大学 | 零件与模具的熔积成形复合制造方法及其辅助装置 |
DE102010027910A1 (de) | 2010-04-19 | 2011-10-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Rapid Technologie System mit einem einen Lichtstrahl emittierenden Laser |
GB2489493B (en) | 2011-03-31 | 2013-03-13 | Norsk Titanium Components As | Method and arrangement for building metallic objects by solid freeform fabrication |
US20130154160A1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-20 | 3D Systems, Inc. | Stereolithography Systems and Methods Using Internal Laser Modulation |
DE102012216979A1 (de) | 2012-09-21 | 2014-04-17 | Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg | Scannervorrichtung zum 2-dimensionalen Ablenken eines Laserstrahls |
CN103115266B (zh) * | 2013-02-01 | 2014-03-12 | 深圳市保千里电子有限公司 | 一种激光照明装置 |
US9364995B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-06-14 | Matterrise, Inc. | Three-dimensional printing and scanning system and method |
CN105163930B (zh) * | 2013-03-15 | 2017-12-12 | 3D系统公司 | 用于激光烧结系统的滑道 |
GB201310398D0 (en) | 2013-06-11 | 2013-07-24 | Renishaw Plc | Additive manufacturing apparatus and method |
US10335901B2 (en) * | 2013-06-10 | 2019-07-02 | Renishaw Plc | Selective laser solidification apparatus and method |
US9656427B2 (en) | 2014-01-05 | 2017-05-23 | Makerbot Industries, Llc | Controlling build chamber temperature |
KR102359288B1 (ko) | 2014-08-20 | 2022-02-04 | 에체-따르 에세.아. | 광빔을 사용하는 적층 제조를 위한 방법 및 시스템 |
JP2016074956A (ja) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | セイコーエプソン株式会社 | 3次元形成装置および3次元形成方法 |
CN104550950B (zh) * | 2014-11-24 | 2015-09-16 | 湖南华曙高科技有限责任公司 | 用于选区激光熔化的激光扫描方法 |
GB201505458D0 (en) | 2015-03-30 | 2015-05-13 | Renishaw Plc | Additive manufacturing apparatus and methods |
DE102015007838A1 (de) * | 2015-06-18 | 2016-12-22 | Scanlab Ag | Verstellung eines, insbesondere optischen, Elements |
CN105033452A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-11-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种转动式振镜扫描装置及其应用方法 |
DE102016110266A1 (de) * | 2016-06-02 | 2017-12-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zur generativen Fertigung von Bauteilen |
CN106584848A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-04-26 | 湖南华曙高科技有限责任公司 | 用于制造三维物体的设备及其激光校准装置 |
DE102016124695A1 (de) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh | Belichtungseinrichtung für eine Vorrichtung zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte |
US10800103B2 (en) | 2017-03-09 | 2020-10-13 | Applied Materials, Inc. | Additive manufacturing with energy delivery system having rotating polygon and second reflective member |
JP6972165B2 (ja) | 2017-03-31 | 2021-11-24 | プレシテック ゲーエムベーハー ウント ツェーオー カーゲー | 付加製造用の装置及び方法 |
US20180311760A1 (en) * | 2017-04-28 | 2018-11-01 | Divergent Technologies, Inc. | Powder-bed fusion beam scanning |
US10940641B2 (en) | 2017-05-26 | 2021-03-09 | Applied Materials, Inc. | Multi-light beam energy delivery with rotating polygon for additive manufacturing |
US10981323B2 (en) | 2017-05-26 | 2021-04-20 | Applied Materials, Inc. | Energy delivery with rotating polygon and multiple light beams on same path for additive manufacturing |
US11084097B2 (en) | 2017-06-23 | 2021-08-10 | Applied Materials, Inc. | Additive manufacturing with cell processing recipes |
US20180369914A1 (en) | 2017-06-23 | 2018-12-27 | Applied Materials, Inc. | Additive manufacturing with multiple polygon mirror scanners |
CN107336440A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-11-10 | 英诺激光科技股份有限公司 | 一种具有矫形功能的激光3d打印方法及其系统 |
EP3473371A1 (de) * | 2017-10-17 | 2019-04-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Betriebsverfahren für eine laseranlage mit optimierter steuerung |
US11331855B2 (en) | 2017-11-13 | 2022-05-17 | Applied Materials, Inc. | Additive manufacturing with dithering scan path |
EP3495143B1 (en) * | 2017-12-08 | 2021-07-07 | CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH | Apparatus and method for additively manufacturing three-dimensional objects |
US10974456B2 (en) * | 2018-03-23 | 2021-04-13 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Additive manufacturing power map to mitigate defects |
DE102018205270A1 (de) * | 2018-04-09 | 2019-10-10 | Scanlab Gmbh | Laserstrahlpositioniersystem, Laserbearbeitungsvorrichtung und Steuerungsverfahren |
CN112313066A (zh) | 2018-05-09 | 2021-02-02 | 应用材料公司 | 使用多边形扫描仪的增材制造 |
US11072039B2 (en) * | 2018-06-13 | 2021-07-27 | General Electric Company | Systems and methods for additive manufacturing |
DE102018125731A1 (de) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | SLM Solutions Group AG | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Werkstücks |
EP3670064A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-06-24 | Etxe-Tar, S.A. | Method and system for supervision of a scan of an energy beam |
CN109514091B (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-31 | 广州新可激光设备有限公司 | 一种激光打标机的3d扫描建模方法、系统及其打标机 |
CN110385435B (zh) * | 2019-08-02 | 2024-03-01 | 山东省科学院激光研究所 | 一种电机控制激光变焦光斑自动调节机构 |
CN112834032A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-25 | 湖南华曙高科技有限责任公司 | 一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法和系统 |
EP4359873A1 (en) * | 2021-06-25 | 2024-05-01 | LayerWise NV | Three dimensional printing system with speed optimized vector processing system |
US20230001639A1 (en) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | General Electric Company | Additive manufacturing using solid state optical deflectors |
CN114393296B (zh) * | 2022-03-14 | 2024-04-26 | 北京金橙子科技股份有限公司 | 一种激光重复组合轨迹的功率控制方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0321432A (ja) * | 1989-04-21 | 1991-01-30 | E I Du Pont De Nemours & Co | 立体像形成システム |
JPH04110814A (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ロータリ型光切り替え器 |
JP2001300747A (ja) * | 2000-04-26 | 2001-10-30 | Sunx Ltd | レーザマーキング装置 |
JP2002196275A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ガルバノスキャナの制御方法及び装置 |
JP2002530694A (ja) * | 1998-11-16 | 2002-09-17 | ジェネラル・スキャンニング・インコーポレイテッド | レーザー走査システムのミラー |
JP2003084225A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-19 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ガルバノスキャナの制御方法、装置、及び、ガルバノスキャナ |
JP2004148322A (ja) * | 2002-10-28 | 2004-05-27 | Sunx Ltd | レーザマーキング装置 |
JP2004314137A (ja) * | 2003-04-17 | 2004-11-11 | Fanuc Ltd | レーザ加工ロボット |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5017753A (en) | 1986-10-17 | 1991-05-21 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method and apparatus for producing parts by selective sintering |
US4863538A (en) | 1986-10-17 | 1989-09-05 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method and apparatus for producing parts by selective sintering |
US6085122A (en) | 1997-05-30 | 2000-07-04 | Dtm Corporation | End-of-vector laser power control in a selective laser sintering system |
US6151345A (en) | 1998-07-07 | 2000-11-21 | Dtm Corporation | Laser power control with stretched initial pulses |
US6177648B1 (en) | 1999-03-30 | 2001-01-23 | Laser Machining, Inc. | Steered laser beam system with laser power control |
US7863538B2 (en) * | 2004-03-19 | 2011-01-04 | Hobart Brothers Company | Metal-core gas metal arc welding of ferrous steels with noble gas shielding |
US20050263934A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-01 | 3D Systems, Inc. | Single side feed parked powder wave heating with wave flattener |
-
2005
- 2005-03-22 US US11/087,286 patent/US7339712B2/en active Active
-
2006
- 2006-03-17 EP EP06005544A patent/EP1705616B1/en active Active
- 2006-03-17 DE DE102006012442A patent/DE102006012442B4/de active Active
- 2006-03-22 JP JP2006078305A patent/JP4833701B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0321432A (ja) * | 1989-04-21 | 1991-01-30 | E I Du Pont De Nemours & Co | 立体像形成システム |
JPH04110814A (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ロータリ型光切り替え器 |
JP2002530694A (ja) * | 1998-11-16 | 2002-09-17 | ジェネラル・スキャンニング・インコーポレイテッド | レーザー走査システムのミラー |
JP2001300747A (ja) * | 2000-04-26 | 2001-10-30 | Sunx Ltd | レーザマーキング装置 |
JP2002196275A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ガルバノスキャナの制御方法及び装置 |
JP2003084225A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-19 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ガルバノスキャナの制御方法、装置、及び、ガルバノスキャナ |
JP2004148322A (ja) * | 2002-10-28 | 2004-05-27 | Sunx Ltd | レーザマーキング装置 |
JP2004314137A (ja) * | 2003-04-17 | 2004-11-11 | Fanuc Ltd | レーザ加工ロボット |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009011238A1 (ja) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Hamamatsu Photonics K.K. | 加工情報供給装置及び供給システム |
US8436273B2 (en) | 2007-07-18 | 2013-05-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Machining information supply equipment and supply system |
JP2012526590A (ja) * | 2009-05-15 | 2012-11-01 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | フィードバック補正を伴う光学プローブ |
JP2015120342A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-07-02 | エスエルエム ソルーションズ グループ アーゲー | 放射線検出装置を用いた三次元ワークピースの製造装置及び製造方法 |
US10124537B2 (en) | 2013-12-02 | 2018-11-13 | SLM Solutions Group AG | Apparatus and method for producing three-dimensional work pieces with a radiation detection device |
JP2016053652A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | ビアメカニクス株式会社 | ガルバノスキャナ制御方法、その制御装置およびそれを用いたレーザ加工装置 |
JP2017144484A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 付加製造におけるレーザ出力監視 |
JP2018202486A (ja) * | 2017-06-06 | 2018-12-27 | スリーディー システムズ インコーポレーテッド | 校正デバイスを備えた製品の付加製造のための装置及びこの装置の校正方法 |
US11135679B2 (en) | 2017-06-06 | 2021-10-05 | 3D Systems, Inc. | Apparatus for additive manufacturing of a product with a calibration device and method for calibration of an apparatus of this kind |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4833701B2 (ja) | 2011-12-07 |
EP1705616B1 (en) | 2012-05-16 |
US7339712B2 (en) | 2008-03-04 |
DE102006012442B4 (de) | 2008-06-19 |
DE102006012442A1 (de) | 2007-04-05 |
EP1705616A1 (en) | 2006-09-27 |
US20060215246A1 (en) | 2006-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4833701B2 (ja) | 高速試作成形装置におけるレーザ走査およびパワー制御 | |
JP5015326B2 (ja) | 三次元物体の製造方法 | |
US10596803B2 (en) | Calibration systems for calibrating recoater devices of additive manufacturing systems and related program products | |
US7324867B2 (en) | Controller for a laser using predictive models of materials processing | |
WO2016183210A1 (en) | Optical-coherence-tomography guided additive manufacturing and laser ablation of 3d-printed parts | |
JP3980655B2 (ja) | 立体造形法を用いた三次元物体の構築においてパルス放射線源を用いた硬化可能な媒体の露出を制御する装置および方法 | |
EP1026564B1 (en) | Stereolithographic method and apparatus with control of prescribed stimulation | |
US6313434B1 (en) | Method for creation of inclined microstructures using a scanned laser image | |
CN112045996B (zh) | 用于薄壁几何结构的增材制造的方法和设备 | |
US20210387284A1 (en) | Method and apparatus for irradiating a material with an energy beam | |
US11014193B2 (en) | Control device and method for controlling the laser beam deflection | |
AU2019418729A1 (en) | High-speed metrology | |
JPH10166460A (ja) | 積層造形方法及び積層造形装置 | |
KR20170096504A (ko) | 기계가공을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치 | |
US11541604B2 (en) | Method for producing three-dimensional object using movable lens with control of laser power, scan speed and beam diameter | |
JP3531629B2 (ja) | 光造形システムにおけるレーザビームの偏向制御方法 | |
US11833746B2 (en) | Method for producing three-dimensional molded object and lamination molding apparatus | |
JP7370601B2 (ja) | 被加工材の三次元形状加工装置 | |
US20230050127A1 (en) | Material deposition assembly for additive manufacturing | |
EP3045257A2 (en) | Method and apparatus for laser processing | |
JP3867327B2 (ja) | レーザ加工装置及び合成移動速度算出装置 | |
JPH071592A (ja) | 光造形装置 | |
JP2006053217A (ja) | 露光装置および露光方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090323 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101124 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101124 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110224 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110315 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110712 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20110721 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110823 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110922 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4833701 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140930 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |