JP6592537B2 - 携帯用測定ユニット - Google Patents

Description

本発明は、エネルギービームによって固化することができる造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体を付加製造する装置のための測定プロセスを実行する携帯用測定ユニットに関し、携帯用測定ユニットは、画像検出ユニットをサンプルに対して定位置で保持するように構成された保持ユニットを有し、画像検出ユニットは、エネルギービームによってサンプルを事前に照射することによってサンプル上に生成された照射パターンを測定するように構成され、携帯用測定ユニットは、この装置又は別の装置に任意に割り当て可能である。

３次元の物体を付加製造する装置は、従来技術からよく知られている。多くの場合、３次元の物体を付加製造するプロセスの品質を確保するために、装置の較正状態を検証及び／又は維持する必要がある。そのような装置を較正するために、典型的には装置のエネルギービームによってサンプル、たとえば薄板金を照射し、照射によってサンプル上に生成されたパターンを分析し、且つ／又は定義されたパターンと比較する。定義されたパターン（基準パターン）と照射されたパターンとの間のずれに基づいて、装置を較正するための較正情報を生成することができる。

通常、較正しなければならない装置を使用して、較正しなければならない装置のエネルギービームによってサンプル上へパターンを照射することによって、そのようなサンプルを現場で照射しなければならない。その後、使用者は、サンプルを測定及び／又は分析するために、サンプルを装置の製造者へ送らなければならない。この測定に基づいて、装置を較正するために使用することができるそれぞれの較正情報及び／又は較正データを生成することが可能である。しかし残念ながら、これは、サンプルの運送時間のための遅延につながる。加えて、使用者が較正情報及び／又は較正データを受け取り、装置が較正された後でなければ、較正を検証することができない。さらなる較正が必要な場合、別のサンプルを現場で生成し、製造者へ送らなければならない。

したがって、本発明の目的は、３次元の物体を付加製造する装置のための改善された較正の可能性を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の装置によって実現される。この装置の有利な実施形態は、従属請求項に準拠する。

携帯用測定ユニットは、任意に割り当て可能であり、すなわちこの装置又は別の装置に任意に割り当てることができる。したがって、３次元の物体を付加製造する任意の装置へ携帯用測定ユニットを運んで装置とともに使用し、照射されたサンプルを測定し、したがって較正情報を生成することができる。したがって、携帯用測定ユニットを任意の装置及び／又は任意の生産現場へ運び、それぞれの１つ又は複数の装置を現場で直接較正することができるため、装置の製造者へのサンプルの運送が不要になる。本発明によって、較正情報に基づいてサンプルを生成することによって、装置の較正を検証することがさらに可能になり、又は言い換えれば、較正情報に基づいて装置が較正された後、別のサンプルを生成することができ、これを携帯用測定ユニットによって現場で直接測定して、較正情報が正しいこと及び装置の較正が成功したことを検証することができる。

上記から明らかなように、携帯用測定ユニットは、エネルギービームによって固化することができる粉末状の造形材料（「造形材料」）層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体、たとえば技術的構成要素を付加製造する装置のための測定プロセスを実行するように構成される。それぞれの造形材料は、金属、セラミック、又はポリマー粉末とすることができる。それぞれのエネルギービームは、レーザビーム又は電子ビームとすることができる。それぞれの装置は、たとえば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ融解装置、又は選択的電子ビーム融解装置とすることができる。

この装置は、その動作中に使用される複数の機能ユニットを備える。例示的な機能ユニットには、プロセスチャンバ、プロセスチャンバ内に配置された造形材料層を少なくとも１つのエネルギービームで選択的に照射するように構成された照射デバイスが挙げられる。

本発明は、３次元の物体を付加製造する装置のための測定プロセスを現場で直接実行することを可能にする携帯用測定ユニットが使用されるという概念に基づいている。測定ユニットは、サービス要員によって移動用又は携帯用であり、特に携帯用であり、したがって較正する必要のある装置へ運ぶことができる。したがって、装置によって事前に照射されたサンプルの照射パターンを測定するために携帯用測定ユニットを現場へ運ぶことができるため、較正情報を生成するために装置の製造者へサンプルを送る必要はない。したがって、サービス要員は、サンプルを製造者の現場へ送る必要なく、装置を現場で直接較正することができる。

携帯用測定ユニットは、画像検出ユニットをサンプルに対して定位置で保持するように構成された保持ユニットを備える。画像検出ユニットは、装置によって事前に照射されたサンプルの照射パターンを測定するように構成される。言い換えれば、較正しなければならない装置によって照射されたサンプルが、画像検出ユニットに対して位置決めされ、サンプル上の照射パターンが、画像検出ユニットによって測定される。したがって、照射されたパターンと事前定義されたパターン又は標的パターンとの間のずれを判定することができる。これらの判定されたずれに基づいて、装置、特に装置の照射ユニットを較正するために使用することができる較正情報を生成することができる。

携帯用測定ユニットの有利な実施形態によれば、測定位置内にサンプルを保持し且つ／又は受け取るように構成された底板を設けることができる。したがって、底板により、携帯用測定ユニットの画像検出ユニットに対するサンプルの定義された位置決めが可能になり、底板上又は底板内にサンプルを位置決めすることができる測定位置が提供される。したがって、この測定位置によって、画像検出ユニットとサンプルとの間の相対位置が設定／定義され、それによりサンプルの定義された測定が可能になる。測定プロセスを実行する使用者又はサービス要員は、底板内又は底板上の測定位置内へサンプルを挿入することができ、その後、測定プロセスを実行することができる。当然ながら、複数の測定位置を提供することができ、その結果、複数のサンプルを連続して又は同時に測定することができる。

携帯用測定ユニットの代替実施形態によれば、保持ユニットは、画像検出ユニットを地面又は床面の上で保持し、サンプルは、地面又は床面上の測定位置内に位置決めされる。有利には、携帯用測定検出ユニットは、測定位置内のサンプルの位置決めを可能にする位置決め情報を地面又は床面上に投影するように構成される。位置決め情報は、たとえば、サンプルをどこに配置しなければならないか及びサンプルをどのような向きにしなければならないかを携帯用測定ユニットの使用者に示す地面又は床面上の光パターンとすることができる。さらに、携帯用測定検出ユニットは、測定位置を画像検出ユニットに対して水平に又は画像検出ユニットを地面に対して水平にする水平化手段を備えることができる。

携帯用測定ユニットは、底板が、定義された測定位置内にサンプルを受け取るように構成された受け取り部、特に凹部又は溝を備えるという点で、さらに改善することができる。したがって、底板は、照射されたサンプルのための受け取り部を備えることができ、携帯用測定ユニットの使用者は、画像検出ユニットとサンプルとの間の定義された相対位置を実現するように、受け取り部内にサンプルを配置する。受け取り部は、携帯用測定ユニットの底板内に凹部又は溝として特に構築することができ、当然ながら、たとえば底板の表面内に挿入可能なピンを使用することによって、任意の他の形態の受け取り部を設けることも可能であり、サンプルは、ピンに接触することによって位置決めされる。

さらに、携帯用測定ユニットは、少なくとも２つの分離可能な部分に分けられた底板を備えることができる。したがって、底板は、底板を形成するためにともに取り付けることができる分離可能な部分から構築することができ、又はそのような部分を備えることができる。この実施形態により、底板を底板部分に分解することができ、したがってより良好に輸送することができ、たとえば容器に収納することができるため、改善された携帯性が可能になる。底板の個々の部分は、単一の分離可能な部分の定義された位置決め及び取り付け／取り外しを可能にする連結要素、すなわち特に舌片及び溝又はスロット及び鍵要素などの磁気及び／又は機械要素を備えることができる。

携帯用測定ユニットの別の有利な実施形態によれば、保持ユニットは、画像検出ユニット及び／又は底板に着脱可能に取り付けられる。したがって、保持ユニットは、画像検出ユニット及び／又は底板から切り離し又は取り外しすることができる。携帯用測定ユニットを動かすために、携帯用測定ユニットの構成要素を互いから取り外し、これらの構成要素、特に画像検出ユニット及び保持ユニットを別個に収納することが有利である。したがって、取り外し又は切り離し状態における携帯用測定ユニットの全体的なサイズを低減させることによって、携帯用測定ユニットを輸送するときの携帯用測定ユニットの使用者の快適さを改善することができる。

携帯用測定ユニットは、携帯用測定ユニットが取り付け状態と切り離し状態との間で遷移可能であるという点で、さらに改善することができ、画像検出ユニット及び底板は、取り付け状態では、保持ユニットを介して分離可能に連結され、画像検出ユニットは測定位置に配置され、切り離し状態では、画像検出ユニット及び／又は保持ユニット及び／又は底板は互いから取り外され、且つ／又は互いに対して位置が変えられる。この実施形態によれば、取り付け状態及び切り離し状態が提供され、携帯用測定ユニットは、取り付け状態では、画像検出ユニットが保持ユニットによってその測定位置で保持されるため、測定の準備ができている。特に、画像検出ユニットは、底板に対して位置決めされ、したがって底板上の測定位置内に受け取られたサンプルに対して位置決めされる。

さらに、携帯用測定ユニットは、画像検出ユニット及び／若しくは底板及び／若しくは保持ユニットを取り外すこと、並びに／又は画像検出ユニット及び／若しくは底板及び／若しくは保持ユニットを折り畳み及び／若しくは伸縮及び／若しくは旋回させることによって、携帯用測定ユニットが取り付け状態から切り離し状態へ遷移可能であるという点で、改善することができる。携帯用測定ユニットを取り付け状態と切り離し状態との間で遷移させるために、個々の構成要素を互いから取り外すことができ、又は個々の構成要素を互いに対して位置決めすることができる。特に、個々の構成要素を互いから取り外すことができ、又は互いに対して旋回させることができ、又は保持ユニットを伸縮させることができる。したがって、携帯用測定ユニットは、改善された輸送可能性のために、特に携帯用測定ユニットを輸送するために提供される容器の内側寸法により良好に嵌るように、サイズを低減させることができる。

携帯用測定ユニットは、携帯用測定ユニットが、画像検出ユニットによって生成される情報から、サンプルを照射するために使用される装置の較正状態を判定するように構成されるという点で、さらに改善することができる。したがって、装置によって照射されるサンプルは、画像検出ユニットによって測定され、たとえば携帯用測定ユニット、特に画像検出ユニットに割り当てられた制御ユニットによって分析及び／又は評価される。したがって、画像検出ユニットは、たとえば制御ユニットを介して、装置の較正状態を示す情報を生成することができる。たとえば、画像検出ユニットは、サンプル上に照射されるパターンから、装置が正確に較正されているか否かを検出又は測定することができる。

加えて、携帯用測定ユニットは、装置を較正するための較正情報を生成するように構成することができる。携帯用測定ユニットは、照射されたサンプルの測定に基づいて較正情報を生成するように構成され、たとえば定義されたパターンと照射されたパターンとの間の比較が、較正情報の生成のための基礎を形成する。較正情報は、その後、装置を較正するために使用することができ、特に装置へ伝達することができ、測定されたパターンが定義されたパターンからずれていることを較正情報が示す場合、装置の少なくとも１つのプロセス・パラメータが、較正情報にしたがって調整される。

さらに、画像検出ユニットは、携帯用測定ユニットを較正するために使用することができる。画像検出ユニットによって捕捉される画像を介して、携帯用測定ユニット自体の較正が可能である。さらに、画像検出ユニットは、水平化ユニットなどの追加の手段を備えることができる。

携帯用測定ユニットの別の有利な実施形態は、携帯用測定ユニットと装置との間の通信を可能にするように構成されたインターフェースを提案する。現在較正された又は測定プロセスが実行された装置は、インターフェースによって携帯用測定ユニットと通信することができ、逆も同様である。特に、装置の較正情報及び／又は様々なプロセス・パラメータを装置と携帯用測定ユニットとの間で伝達することが可能である。したがって、較正情報は、装置の較正状態を改善し又は現在の較正状態を装置の定義された較正状態に遷移させるために変えることができる個々のプロセス・パラメータに関する提案又は変更を含むことができる。

有利には、携帯用測定ユニットは、保持ユニットがフレーム及び／又はロッド及び／又はロッド・アセンブリであるという点で、改善することができる。本質的に、保持ユニットは、事前定義された位置内に画像検出ユニットを保持するように構成された構造を提供することができる。保持ユニットを介して、画像検出ユニットを安定して保持するフレームを設けることができる。保持ユニットは、ロッド又はロッド・アセンブリを備えることができ、単一のロッドを互いに及び／又は画像検出ユニットに及び／又は底板に取り付けることができる。したがって、携帯用測定ユニットを分解するために、保持ユニットの単一の要素、特にロッドを取り外すことによって、携帯用検出ユニットを取り外すことができる。好ましくは、ロッド及び／又はロッド・アセンブリを伸縮させて、携帯用測定ユニットの全体的なサイズを低減させ、携帯用測定ユニットの快適な輸送を可能にすることができる。

携帯用測定ユニットは、切り離し状態で携帯用測定ユニットを受け取るように構成された容器をさらに備えることができる。したがって、携帯用測定ユニットを切り離し状態に遷移させた後、携帯用測定ユニットを容器内に挿入又は保管することが可能であり、携帯用測定ユニットの個々の構成要素を安全に輸送して環境影響から保護することができる。

有利には、装置によってサンプル上に照射される照射パターンは格子である。装置によって照射される格子及び定義された格子からのずれ、すなわち較正された装置がもたらすずれの結果、装置の較正状態が得られる。したがって、画像検出ユニットは、照射された格子及び事前定義された格子からのずれを測定して、装置の較正状態を評価することが可能である。

さらに、本発明は、エネルギービームによって固化することができる粉末状の造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体を付加製造する少なくとも１つの装置を、特に上述した携帯用測定ユニットを介して較正する方法に関し、
−携帯用測定ユニットを取り付け状態に遷移させるステップと、
−基準測定を行うステップと、
−画像検出ユニットを較正するステップと、
−サンプルを測定位置内に位置決めするステップと、
−サンプルを測定するステップと、
−測定を評価するステップと、
−較正情報を生成するステップと
が実行される。

したがって、使用者は、携帯用測定ユニットを使用して、３次元の物体を付加製造する装置の較正状態を現場で直接評価し、又は装置を現場で直接較正することができ、使用者はまず、携帯用測定ユニットを取り付け状態に遷移させる必要がある。たとえば、画像検出ユニットを保持構造に取り付ける必要がある。携帯用測定ユニットが底板を備える場合、保持構造を底板に取り付ける必要があり、又は画像検出ユニット、保持構造、及び底板の間の相対位置を確立する必要がある。

その後、基準測定が実行され、携帯用測定ユニットは、画像検出ユニットが較正されるという点で、携帯用測定ユニット自体を較正する。画像検出ユニットが較正された後、較正しなければならない装置によって照射されたサンプルは、測定位置内、たとえば受け取り部内又は底板上に位置決めされる。次いで、画像検出ユニットを介して、位置決めされたサンプルを測定することができる。

画像検出ユニットは、特に照射されたサンプルのパターンと定義されたパターンとの間のずれに関する対応する情報を生成する。ずれに基づいて、装置を較正することを可能にする較正情報が生成される。

好ましくは、生成された較正情報は、携帯用測定ユニットのインターフェースを介して装置へ伝達される。したがって、たとえばケーブル又は無線接続を介して、携帯用測定ユニットを装置に直接接続して、較正情報を直接伝達し、装置の較正を可能にすることができる。

本発明の例示的な実施形態について、図を参照して説明する。これらの図は概略図である。

取り付け状態における携帯用測定ユニットの例示的な側面図である。 切り離し状態における図１の携帯用測定ユニットの例示的な側面図である。

図１は、３次元の物体を付加製造する装置（図示せず）のための測定プロセスを実行する携帯用測定ユニット１を示す。携帯用測定ユニット１は、画像検出ユニット３を保持する保持ユニット２を備える。保持ユニット２は、複数のロッド４（たとえば４本）を備えるロッド・アセンブリを備える。画像検出ユニット３は、保持ユニット２に分離可能に連結され、たとえば保持ユニット２のロッド４の上端は、画像検出ユニット３内の対応する凹部内に挿入される。ロッド４は、下端で底板５に旋回可能に取り付けられる。

この図から確認できるように、底板５は、互いから取り外すことができる２つの底板部分６、７に分けることができる（任意選択）（破線８によって示す）。

底板５は、サンプル１０を受け取るように構成された受け取り部９をさらに備える。受け取り部９は、底板５の上面内の凹部として例示的に示されている。

サンプル１０は、携帯用測定ユニット１を介して較正する必要のある、３次元の物体を付加製造する装置によって照射された薄板金である。サンプル１０は、受け取り部９内に挿入され、したがってサンプル１０と画像検出ユニット３との間の定義された相対位置が確保される。

図１は、携帯用測定ユニット１を介してサンプル１０を測定することができる携帯用測定ユニット１の取り付け状態を示す。したがって、画像検出ユニット３は、較正しなければならない装置を介してサンプル１０上に照射されたパターンを捕捉する。捕捉された照射パターンに基づいて、対応する装置の較正状態の評価が可能になる。

画像検出ユニット３は、たとえば画像検出ユニット３のデータ記憶部内に記憶されている事前定義されたパターンと、照射されたパターンとを比較する。事前定義されたパターンと照射されたパターンとの間のずれに基づいて、較正情報を生成することができる。その後、たとえば携帯用測定ユニット１を装置に直接接続する有線又は無線通信インターフェース（図示せず）を介して、この較正情報を装置へ伝達することができる。

携帯用測定ユニット１は、３次元の物体を製造する任意の装置に割り当てることができる。携帯用測定ユニット１を別の装置へ輸送しなければならない場合、携帯用測定ユニット１を取り付け状態（図１に示す）から切り離し状態（図２に示す）へ遷移させることができる。したがって、ロッド４を画像検出ユニット３から切り離すことによって、画像検出ユニット３を保持構造２から取り外すことができる。ロッド４は、ロッド４の長さを低減させるために、下端で旋回及び伸縮させることができる。さらに、底板５は、底板部分６及び７に分離することができる。切り離し状態で、携帯用測定ユニット１はサイズが低減され、したがって容器１１内に嵌り、携帯用測定ユニット１の快適な輸送が可能になる。

１ 携帯用測定ユニット
２ 保持ユニット
３ 画像検出ユニット
４ ロッド
５ 底板
６ 底板部分
７ 底板部分
８ 破線
９ 受け取り部
１０ サンプル
１１ 容器

Claims (16)

1. エネルギービームによって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体を付加製造する装置のための測定プロセスを実行する携帯用測定ユニット（１）であって、
   前記エネルギービームによってサンプル（１０）を照射することで前記サンプル（１０）上に生成された照射パターンを測定するように構成されている画像検出ユニット（３）と、
   定義された測定位置内に前記サンプル（１０）を保持し、かつ／または受け取るように構成され、第１分離可能部分（６）及び第２分離可能部分（７）を含む、底板（５）と、
   前記定義された測定位置内で保持され、かつ／または受け取られる前記サンプル（１０）及び／または前記底板（５）に対して定位置で前記画像検出ユニット（３）を取り外し可能に保持するように構成されている保持ユニット（２）と、
   を含み、
   前記保持ユニット（２）は、第１ロッド及び第２ロッドを含み、
   前記第１ロッドは前記画像検出ユニット（３）に取り外し可能に結合する、または、取り外し可能に結合される第１端、及び、前記底板（５）の前記第１分離可能部分（６）に結合するまたは結合される第２端を含み、
   前記第２ロッドは前記画像検出ユニット（３）に取り外し可能に結合する、または、取り外し可能に結合される第１端、及び、前記底板（５）の前記第２分離可能部分（７）に結合するまたは結合される第２端を含み、
   前記携帯用測定ユニット（１）は取り付け状態と切り離し状態との間で遷移可能であり、
   前記取り付け状態は、前記保持ユニット（２）に前記画像検出ユニット（３）を取り外し可能に結合することによって、少なくとも部分的に提供され、
   前記切り離し状態は、前記保持ユニット（２）から前記画像検出ユニット（３）を取り外すことによって、少なくとも部分的に提供される、
   携帯用測定ユニット。
   
2. 前記底板（５）は、前記保持ユニット（２）を取り外し可能に支持するように構成され、
   前記保持ユニット（２）の前記第１ロッドは、前記底板（５）の第１部分に取り外し可能に結合する、または、取り外し可能に結合される第２端を含み、
   前記保持ユニット（２）の前記第２ロッドは、前記底板（５）の第２部分に取り外し可能に結合する、または、取り外し可能に結合される第２端を含む、
   請求項１に記載の携帯用測定ユニット。
   
3. 前記取り付け状態は、前記保持ユニット（２）に前記底板（５）を取り外し可能に結合することによって少なくとも部分的に提供され、
   前記切り離し状態は、前記保持ユニット（２）から前記底板（５）を取り外すことによって少なくとも部分的に提供される、
   請求項２に記載の携帯用測定ユニット。
   
4. 前記底板（５）は、前記定義された測定位置内で、前記サンプル（１０）を保持し、かつ／または受け取るように構成されている受け取り部（９）を含む、
   請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の携帯用測定ユニット。
   
5. 前記携帯用測定ユニット（１）は、前記第１ロッド及び／または第２ロッドを、旋回で調整することによって、折り畳みで調整することによって、かつ／または、伸縮で調整することによって、少なくとも部分的に、取り付け状態と切り離し状態とを遷移可能である、
   請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の携帯用測定ユニット。
   
6. 前記底板（５）の前記第１分離可能部分（６）及び前記第２分離可能部分（７）は、相互に、取り外し可能に結合し、または、取り外し可能に結合される、
   請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の携帯用測定ユニット。
   
7. 前記サンプル（１０）は、前記エネルギービームによって照射された薄板金を含む、
   請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の携帯用測定ユニット。
   
8. 前記携帯用測定ユニット（１）は、前記画像検出ユニット（３）によって生成される情報から、前記サンプル（１０）を照射するために使用される前記装置の較正状態を判定するように構成されている、
   請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の携帯用測定ユニット。
   
9. 前記携帯用測定ユニット（１）は、前記装置の較正状態を判定し、かつ／または前記装置を較正するための較正情報を生成するように構成されている、
   請求項８に記載の携帯用測定ユニット。
   
10. 前記画像検出ユニット（３）は、前記携帯用測定ユニット（１）を較正するように構成されている、
    請求項８または請求項９に記載の携帯用測定ユニット。
    
11. 前記携帯用測定ユニット（１）と前記装置との間の通信を可能にするように構成されているインターフェースを含む、
    請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の携帯用測定ユニット。
    
12. 前記保持ユニット（２）の前記第１ロッド及び第２ロッドは、フレーム及び／またはロッド・アセンブリの少なくとも部分を画定する、
    請求項１〜請求項１１の何れか１項に記載の携帯用測定ユニット。
13. 前記切り離し状態で前記携帯用測定ユニット（１）を受け取るように構成されている容器（１１）を含む、
    請求項１〜請求項１２の何れか１項に記載の携帯用測定ユニット。
14. 前記照射パターンは格子を含む、請求項１〜請求項１３の何れか１項に記載の携帯用測定ユニット。
15. ３次元の物体を付加製造する装置を較正する方法であって、
    −携帯用測定ユニット（１）を取り付け状態に遷移させ、
    −基準測定を行い、
    −前記携帯用測定ユニット（１）の画像検出ユニット（３）を較正し、
    −前記サンプル（１０）を、前記携帯用測定ユニット（１）の底板（５）によって定義される測定位置内に位置決めし、
    −前記画像検出ユニット（３）を使用して前記サンプル（１０）を測定し、
    −前記サンプル（１０）の測定を評価し、
    −前記サンプル（１０）に対応する較正情報を生成し、
    −前記装置に前記較正情報を伝達し、
    −前記携帯用測定ユニット（１）は、請求項１〜請求項１４の何れか１項の携帯用測定ユニットである、
    方法。
16. 前記生成された較正情報は、前記携帯用測定ユニット（１）のインターフェースを介して前記装置へ伝達される、請求項１５に記載の方法。

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