JP7067721B2 - 加工物上に付加的に印刷するための付加製造システム及び較正方法 - Google Patents

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Description

本開示は、一般に、加工物上に付加的に印刷する付加製造システム及び方法に関し、より詳細には、加工物を位置特定するように構成された視覚システム、及び加工物上に印刷するように構成された付加製造機を含むシステム及び方法に関する。
付加製造機又はシステムを使用して3次元コンピュータモデルに従って構成要素を生み出すことができる。構成要素のモデルは、コンピュータ支援設計(CAD)プログラムを使用して構築することができ、付加製造機又はシステムは、モデルに従って構成要素を付加的に印刷することができる。従来の付加製造機又はシステムでは、通常、構成要素は、ビルドプレート上及び/又はビルドチャンバ内で付加的に印刷される。付加印刷プロセスが完了した後、構成要素は、さらなる処理のためにビルドプレート及び/又はビルドチャンバから取り外される。ビルドプレート及び/又はビルドチャンバは、付加的に印刷される構成要素の一部ではなく、むしろ、ビルドプレート及びビルドチャンバはそれぞれ、付加印刷プロセス中に構成要素を支持するための表面及び/又は媒体を提供する。結果として、ビルドプレート上及び/又はビルドチャンバ内の最終的な付加的に印刷された構成要素の特有の場所は、構成要素がCADモデルの意図通りにうまく印刷される場合、特に重要でなくてよい。
しかし、本開示により、付加製造機又はシステムを利用して、単一のビルドの一部として複数の既存の加工物上に付加的に印刷することを含んで、既存の加工物上に付加的に印刷することが望ましい。そのような加工物上に付加的に印刷する際、付加製造機、システム、及び方法が、近似正味形状の構成要素を提供するように十分な精度と正確性で既存の加工物上に付加的に印刷することが望ましい。したがって、加工物上に付加的に印刷する、改良された付加製造機及びシステム並びに方法の必要性が存在する。
本開示によって企図される加工物は、最初から製造される加工物、並びに耐用年数全体にわたって損傷、摩耗、及び/又は劣化を受け得る機械又はデバイス構成要素など、補修、再構築、アップグレードなどを目的とする加工物を含む。機械又はデバイスの構成要素などの加工物上に付加的に印刷して、そのような構成要素を補修、再構築、又はアップグレードすることが望ましい。加工物上に付加的に印刷して、向上した性能又は耐用年数を示し得る構成要素などの新しい構成要素を生み出すことも望ましい。
機械又はデバイス構成要素の1つの例は、ターボ機械で使用される圧縮機ブレード又はタービンブレードなどのエーロフォイルを含む。これらのエーロフォイルは、耐用年数を通じて損傷、摩耗、及び/又は劣化を頻繁に受ける。たとえば、ガスタービンエンジンの圧縮機ブレードなどの供用エーロフォイルは、長期使用後に浸食、欠陥、及び/又は亀裂を示す。詳細には、たとえば、そのようなブレードは、特にブレードの先端付近で、時間が経つにつれてブレードを必然的に摩耗させるかなり高い応力及び温度にさらされる。たとえば、ブレードの先端は、ブレードの先端とターボ機械シュラウドとの間の摩擦又は擦れ、高温ガスによる化学的劣化又は酸化、周期的な負荷及び除荷による疲労、結晶格子の拡散クリープなどによる摩耗又は損傷を受けやすい。
特に、ブレードが摩耗又は損傷した結果、直さなければ機械の故障又は性能の劣化を招くことがある。詳細には、そのようなブレードは、ブレード先端とターボ機械シュラウドとの間のギャップが、ガスを機械的エネルギーに変換させることなくターボ機械段から漏出させる可能性があるため、ターボ機械の作動効率の低下を示し得る。効率が指定されたレベルを下回った場合、ターボ機械は通常、オーバーホール及び補修のためにサービスから取り外される。さらに、ブレードの脆弱化の結果、エンジンの完全な破損及び壊滅的な故障を引き起こす可能性がある。
その結果、ターボ機械の圧縮機ブレードは、通常、頻繁な検査、補修、又は交換の対象となる。通常、このようなブレードをまとめて交換するのは高価であるが、(完全に新しいブレードと交換する場合に比べて)一部を比較的低コストで寿命を延ばすように補修することができる。それにもかかわらず、従来の補修プロセスは、労働集約的で時間がかかる傾向がある。
たとえば、従来の補修プロセスは、溶接/被覆技術を使用し、それによって補修材料を粉末又はワイヤの形で補修面に供給することができ、補修材料を溶融させ、レーザ、電子ビーム、プラズマアークなどの集束電源を使用して補修面に結合させることができる。しかし、このような溶接/被覆技術で補修されたブレードも、目標の形状及び表面仕上げを達成するために長々しい後処理を受ける。詳細には、補修表面に結合された溶接/被覆補修材料のかさばる特徴サイズのため、補修されたブレードは、余分な材料を除去するために重機械加工を必要とし、その後目標表面仕上げを達成するために研磨が必要である。特に、そのような機械加工及び研磨プロセスは、単一のブレード上で一度に実施され、労働集約的で長々しく、その結果、単一の補修の総人件費は多大である。
その代わりに、他の直接エネルギー堆積(DED)方法を使用してブレードを補修することもできる。たとえば、コールドスプレーは、高速金属粉末を目標物又はベース構成要素に衝突させ、それにより、粉末が変形してベース構成要素上に堆積する。しかし、これらのDED方法はいずれも、バッチ処理又は時間効率の良い方法で多数の構成要素を補修するのに適していないため、ビジネス上の価値はほとんど又はまったくない。
したがって、供用構成要素を補修又は再構築するための改良されたシステム及び方法を提供することが望ましい。より具体的には、摩耗した圧縮機ブレードを迅速かつ効果的に再構築又は補修するための付加製造機及びシステムが、特に望ましい。
態様及び利点は、以下の説明に部分的に記載されるか、又は説明から明らかになってもよく、又はここで開示している主題を実施することによって習得されてもよい。
1つの態様では、本開示は、付加製造システムを較正する方法を包含する。例示的な方法は、1又は複数の較正マークのデジタル表現を、1又は複数のモデル較正マークを含む較正CADモデルと比較すること、及び比較に少なくとも部分的に基づいて1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用することを含んでいてもよい。1又は複数の較正マークのデジタル表現は、視覚システムを使用して取得されていてもよく、1つ又は複数の較正マークは、付加製造機を使用して較正CADモデルに従って較正面上に印刷されていてもよい。較正調整は、1又は複数のCADモデルを付加製造システムの1又は複数の座標に位置合わせするように構成されてもよい。
別の態様では、本開示は、付加製造システムを包含する。例示的な付加製造システムは、視覚システム及び付加製造機に動作可能に結合されたコントローラを含んでいてもよい。コントローラは、1又は複数のコンピュータ可読媒体及び1又は複数のプロセッサを含んでいてもよい。1又は複数のコンピュータ可読媒体は、1又は複数のプロセッサによって実行されたとき、付加製造システムに較正を実施させるコンピュータ実行可能命令を含んでいてもよい。例示的な実施形態では、コンピュータ実行可能命令は、付加製造システムに、1又は複数の較正マークのデジタル表現を、1又は複数のモデル較正マークを含む較正CADモデルと比較させ、比較に少なくとも部分的に基づいて1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用させてもよい。1又は複数の較正マークのデジタル表現は、視覚システムを使用して取得されていてもよく、1つ又は複数の較正マークは、付加製造機を使用して較正CADモデルに従って較正面上に印刷されていてもよい。較正調整は、1又は複数のCADモデルを付加製造システムの1又は複数の座標に位置合わせするように構成されてもよい。
さらに別の態様では、本開示は、付加製造システムに較正を実施させるように構成されたコンピュータ可読媒体を包含する。例示的なコンピュータ可読媒体は、付加製造システムに、1又は複数の較正マークのデジタル表現を、1又は複数のモデル較正マークを含む較正CADモデルと比較させ、比較に少なくとも部分的に基づいて1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用させるように構成された、コンピュータ実行可能命令を含んでもよい。1又は複数の較正マークのデジタル表現は、視覚システムを使用して取得されていてもよく、1つ又は複数の較正マークは、付加製造機を使用して較正CADモデルに従って較正面上に印刷されていてもよい。較正調整は、1又は複数のCADモデルを付加製造システムの1又は複数の座標に位置合わせするように構成されてもよい。
これら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明及び付属の特許請求の範囲を参照してよりよく理解されるようになるだろう。本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、例示的な実施形態を示し、説明と一緒になって、現在開示する主題の特定の原理を説明する役割を果たす。
当業者を対象とする、最良の形態を含む完全かつ実施可能な開示が、付属の図を参照する明細書に記載されている。
図1Aは、例示的な付加製造システムを概略的に示した図である。 図1Bは、例示的な付加製造システムを概略的に示した別の図である。 図2Aは、ビルドプレートに固定された複数の加工物を含む例示的な加工物アセンブリを概略的に示した図である。 図2Bは、ビルドプレートに固定された複数の加工物の延長セグメントを付加的に印刷することによる複数の構成要素を備えた、図2Aの例示的な加工物アセンブリを概略的に示した図である。 図3Aは、ビルド面と位置ずれした複数の加工物を示した図である。 図3Bは、結果として、ビルド面全体に均一な粉末層をうまく塗布することができないリコータを示した図である。 図3Cは、ビルド面と位置合わせされた複数の加工物を示した図である。 図3Dは、ビルド面全体に均一な粉末層をうまく塗布するリコータを示した図である。 図4は、加工物の加工物インターフェース上に延長セグメントを付加的に印刷する例示的な方法を示したフローチャートである。 図5Aは、加工物に減法修正を施す前の例示的な加工物を概略的に示した図である。 図5Bは、加工物に減法修正を施した後の例示的な加工物を概略的に示した図である。 図5Cは、図5Bに示す加工物上に延長セグメントを付加的に印刷することによって形成された例示的な構成要素を概略的に示した図である。 図6Aは、視覚システムを使用して撮像された、加工物を含む視野の例示的なデジタル表現を概略的に示した図である。 図6Bは、視覚システムを使用して撮像された、複数の加工物を含む1又は複数の視野の例示的なデジタル表現を概略的に示した図である。 図7Aは、加工物、加工物インターフェース、及び/又は加工物インターフェース周囲を決定する例示的な方法を示したフローチャートである。 図7Bは、印刷コマンドを生成する例示的な方法を示したフローチャートである。 図8Aは、複数の延長セグメントのモデルを含む例示的な延長セグメントCADモデルを概略的に示した図である。 図8Bは、複数の公称加工物の公称モデルを含む例示的なライブラリCADモデルを概略的に示した図である。 図9Aは、延長セグメントCADモデルを生成する例示的な方法を示したフローチャートである。 図9Bは、延長セグメントCADモデルを生成する例示的な方法を示した別のフローチャートである。 図10Aは、図9A及び図9Bに示す例示的な方法などにおいて、公称モデルインターフェースを加工物インターフェースのデジタル表現に適合させるために実施され得る例示的な変換動作を概略的に示した図である。 図10Bは、図9A及び図9Bに示す例示的な方法などにおいて、公称モデルインターフェースを加工物インターフェースのデジタル表現に適合させるために実施され得る例示的な変換動作を概略的に示した別の図である。 図10Cは、図9A及び図9Bに示す例示的な方法などにおいて、公称モデルインターフェースを加工物インターフェースのデジタル表現に適合させるために実施され得る例示的な変換動作を概略的に示した別の図である。 図10Dは、図9A及び図9Bに示す例示的な方法などにおいて、公称モデルインターフェースを加工物インターフェースのデジタル表現に適合させるために実施され得る例示的な変換動作を概略的に示した別の図である。 図11Aは、ライブラリCADモデルからなどの例示的な公称モデルを概略的に示した図である。 図11Bは、延長セグメントCADモデル内などの延長セグメントの例示的なモデルを概略的に示した図である。 図12Aは、図9A及び図9Bに示す例示的な方法などにおいて、モデルインターフェースから公称延長面までz方向に延びる延長セグメントのモデルを定義するために実施され得る、モデルインターフェースを延長する例示的な方法を示したフローチャートである。 図12Bは、図9A及び図9Bに示す例示的な方法などにおいて、モデルインターフェースから公称延長面までz方向に延びる延長セグメントのモデルを定義するために実施され得る、モデルインターフェースを延長する例示的な方法を示した別のフローチャートである。 図12Cは、図9A及び図9Bに示す例示的な方法などにおいて、モデルインターフェースから公称延長面までz方向に延びる延長セグメントのモデルを定義するために実施され得る、モデルインターフェースを延長する例示的な方法を示した別のフローチャートである。 図12Dは、図9A及び図9Bに示す例示的な方法などにおいて、モデルインターフェースから公称延長面までz方向に延びる延長セグメントのモデルを定義するために実施され得る、モデルインターフェースを延長する例示的な方法を示した別のフローチャートである。 図13は、複数の延長セグメントのスライスを付加的に印刷するための例示的な印刷コマンドを概略的に示した図である。 図14は、例示的な較正CADモデルを概略的に示した図である。 図15は、付加製造機を使用して印刷された複数の印刷された較正マークを含む例示的な較正面を概略的に示した図である。 図16は、視覚システムを使用して取得された複数の較正マークを含む視野の例示的なデジタル表現を概略的に示した図である。 図17は、複数のデジタル表現された較正マークのそれぞれのものを、複数のモデル較正マークの対応するそれぞれのものと例示的に比較することを示す例示的な比較表を概略的に示した図である。 図18Aは、視覚システムに適用される較正調整などのための、較正前及び較正後の視覚システムから取得された加工物インターフェースの例示的なデジタル表現を概略的に示した図である。 図18Bは、付加製造機に適用される較正調整などのための、較正前及び較正後に付加製造機を使用して付加的に印刷された延長セグメントの例示的な場所を概略的に示した図である。 図18Cは、延長セグメントCADモデルに適用される較正調整などのための、較正前及び較正後の延長セグメントCADモデル内の延長セグメントのモデルの例示的な場所を概略的に示した図である。 図19は、付加製造システムを較正する例示的な方法を示したフローチャートである。 図20は、付加製造システムの例示的な制御システムを示したブロック図である。
本明細書及び図における参照文字の繰り返しの使用は、本開示の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことを意図している。
次に、現在開示する主題の例示的な実施形態を詳細に参照し、その1又は複数の例を図に示す。各例は説明として提供されており、本開示を限定するものと解釈されるべきではない。実際、本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、本開示においてさまざまな修正及び変更を行うことができることは、当業者には明らかであろう。たとえば、1つの実施形態の一部として図示するか、又は説明する特徴を別の実施形態と共に使用して、さらに別の実施形態を生み出すことができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内にあるような修正及び変形を包含することが意図されている。
「上」、「底」、「外向き」、「内向き」などの用語は便宜上の言葉であり、限定用語として解釈されるべきではないことが理解される。本明細書で使用する用語「第1」、「第2」、及び「第3」は、1つの構成要素を別の構成要素と区別するために交換可能に使用されてよく、個々の構成要素の場所又は重要性を示すことを意図していない。「1つ(a)」及び「1つ(an)」という用語は、数量の制限を示すのではなく、参照されるアイテムの少なくとも1つの存在を示す。
ここで及び本明細書及び特許請求の範囲を通して、範囲の制限は組み合わされて交換され、そのような範囲は特定され、文脈又は言語が別段指示しない限りそこに含まれるすべての下位範囲を含む。たとえば、本明細書に開示するすべての範囲は端点を含み、端点は互いに独立して組み合わせ可能である。
本明細書及び特許請求の範囲を通して本明細書で使用する近似言語は、関連する基本機能の変更をもたらさずに許容できる程度に変化し得る任意の定量的表現を修飾するために適用される。したがって、「約」、「およそ」、及び「実質的に」などの用語又は複数の用語によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されない。少なくともいくつかの例では、近似言語は、値を測定するための機器の精度、又は構成要素及び/又はシステムを構築又は製造するための方法又は機械の精度に対応してよい。
以下で詳細に説明するように、本主題の例示的な実施形態は、付加製造機又は方法の使用を伴う。本明細書で使用する用語「付加的に製造された」又は「付加的な製造技術又はプロセス」は、一般に、材料の連続層が互いの上に提供されて、3次元構成要素を層ごとに「ビルドアップ」する、製造プロセスを指す。連続する層は、通常、互いに融合して、さまざまな一体型のサブ構成要素を有していてもよいモノリシック構成要素を形成する。
本明細書で使用する用語「近似正味形状」は、最終的な「正味」形状に非常に近い印刷されたままの形状を有する付加的に印刷された特徴を指す。近似正味形状の構成要素は、研磨、バフ研磨などの表面仕上げを施すことはあるが、最終的な「正味」形状を実現するためにヒービング加工を必要としない。一例として、近似正味形状は、最終正味形状とは、約1、500ミクロン以下、たとえば約1、000μm以下、たとえば約500μm以下、たとえば約250μm以下、たとえば約150μm以下、たとえば約100μm以下、たとえば約50μm以下、又はたとえば約25μm以下だけ異なってもよい。
本明細書では、付加製造技術は、典型的には垂直方向に、ポイントごとに、層ごとに対象物を構築することによって複雑な対象物の製作を可能にするものとして説明しているが、他の製作方法も可能であり、本主題の範囲内である。たとえば、本明細書の論議は連続層を形成するための材料の付加に言及しているが、当業者は、本明細書に開示する方法及び構造を任意の付加製造技術又は製造技術で実施できることを理解するであろう。たとえば、本発明の実施形態は、層付加プロセス、層減法プロセス、又はハイブリッドプロセスを使用してもよい。
本開示による適切な付加製造技術は、たとえば、融合堆積モデリング(FDM)、選択的レーザ焼結(SLS)、インクジェット及びレーザジェットなどによる3D印刷、ステレオリソグラフィー(SLA)、直接選択的レーザ焼結(DSLS)、電子ビーム焼結(EBS)、電子ビーム溶融(EBM)、レーザ加工ネットシェーピング(LENS)、レーザネットシェイプ製造法(LNSM)、直接金属堆積(DMD)、デジタル光処理(DLP)、直接選択的レーザ溶融(DSLM)、選択的レーザ溶融(SLM)、直接金属レーザ溶融(DMLM)、及びその他の既知のプロセスを含む。
エネルギー源を使用して粉末層の一部を選択的に焼結又は溶融する直接金属レーザ焼結(DMLS)又は直接金属レーザ溶融(DMLM)プロセスを使用することに加えて、代替実施形態によれば、付加製造プロセスは、「バインダ噴射」プロセスであってよいことを理解されたい。これに関して、バインダ噴射は、上記に説明したのと同様の方法で付加粉末の層を連続的に堆積することを伴う。しかし、エネルギー源を使用してエネルギービームを生成し、付加粉末を選択的に溶融又は融合する代わりに、バインダ噴射は、粉末の各層に液体結合剤を選択的に堆積することを伴う。液体結合剤は、たとえば、光硬化性ポリマー又は別の液体結合剤であってもよい。他の適切な付加製造方法及び変形は、本主題の範囲内であることが意図される。
本明細書で説明する付加製造プロセスは、任意の適切な材料を使用して構成要素を形成するために使用され得る。たとえば、材料は、プラスチック、金属、コンクリート、セラミック、ポリマー、エポキシ、フォトポリマー樹脂、又は固体、液体、粉末、シート材料、ワイヤ、若しくは任意の他の適切な形態であってよい他の適切な材料であってもよい。より詳細には、本主題の例示的な実施形態によれば、本明細書に説明する付加的に製造された構成要素は、純金属、ニッケル合金、クロム合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレス鋼、及びニッケル又はコバルトベースの超合金(たとえば、Special Metals Corporationから入手可能なInconel(登録商標)という名前で入手可能なもの)を含むがこれらに限定されない材料の一部、全体、又はいくつかの組み合わせで形成されてもよい。これらの材料は、本明細書で説明する付加製造プロセスでの使用に適した材料の例であり、一般に「付加材料」と称されてもよい。
加えて、当業者は、さまざまな材料及びそれらの材料を結合する方法が使用されてもよく、本開示の範囲内であると企図されることを理解するであろう。本明細書で使用するとき、「融合」への言及は、上記材料のいずれかの結合された層を作成するための任意の適切なプロセスを指し得る。たとえば、対象物がポリマーから作製される場合、融合は、ポリマー材料間に熱硬化性結合を作成することを指し得る。対象物がエポキシの場合、結合は、架橋プロセスによって形成されてもよい。材料がセラミックの場合、結合は、焼結プロセスによって形成されてもよい。材料が粉末金属の場合、結合は、溶融又は焼結プロセスによって形成されてもよい。当業者は、材料を融合して付加製造によって構成要素を作製する他の方法が可能であり、ここで開示される主題をそれらの方法で実施してもよいことを理解するであろう。
加えて、本明細書に開示する付加製造プロセスにより、単一の構成要素を複数の材料から形成することが可能になる。したがって、本明細書に説明する構成要素は、上記材料の任意の適切な混合物から形成されてもよい。たとえば、構成要素は、異なる材料、プロセスを使用して、及び/又は異なる付加製造機上で形成された複数の層、セグメント、又は部分を含んでいてもよい。このようにして、任意の特定の用途の要求を満たすための異なる材料及び材料特性を有する構成要素が、構築され得る。加えて、本明細書に説明する構成要素はすべて付加製造プロセスによって構築されるが、代替の実施形態では、これらの構成要素のすべて又は一部を、鋳造、機械加工、及び/又は任意の他の適切な製造プロセスによって形成してもよいことを理解されたい。実際、材料及び製造方法の任意の適切な組み合わせを使用して、これらの構成要素を形成してもよい。
次に、例示的な付加製造プロセスについて説明する。付加製造プロセスは、構成要素の3次元(3D)情報、たとえば3次元コンピュータモデルを使用して構成要素を製作する。したがって、製造の前に、構成要素の3次元設計モデルが定義され得る。これに関して、構成要素のモデル又はプロトタイプをスキャンして、構成要素の3次元情報を決定してもよい。別の例として、適切なコンピュータ支援設計(CAD)プログラムを使用して構成要素のモデルを構築して、構成要素の3次元設計モデルを定義してもよい。
設計モデルは、構成要素の外面と内面の両方を含む構成要素の構成全体の3D数値座標を含んでいてもよい。たとえば、設計モデルは、本体、表面、及び/又は開口部、支持構造などのような内部通路を定義してもよい。例示的な1つの実施形態では、3次元設計モデルは、たとえば構成要素の中央(たとえば垂直)軸又は任意の他の適切な軸に沿って、複数のスライス又はセグメントに変換される。各スライスは、スライスの所定の高さに合わせて構成要素の薄い断面を画定してもよい。複数の連続する断面スライスが一緒になって3D構成要素を形成する。構成要素は、次いで、完了するまで、スライスごとに又は層ごとに「ビルドアップ」される。
このように、本明細書に説明する構成要素は、付加プロセスを使用して製作されてもよく、又は、より詳細には各層は、たとえばレーザエネルギー若しくは熱を使用してプラスチックを融合若しくは重合することによって、又は金属粉末を焼結若しくは溶融することによって連続して形成される。たとえば、特定の種類の付加製造プロセスは、エネルギービーム、たとえば電子ビーム又はレーザビームなどの電磁放射線を使用して、粉末材料を焼結又は溶融してもよい。出力、レーザビームスポットサイズ、及びスキャン速度に関する考慮事項を含む、任意の適切なレーザ及びレーザパラメータが、使用されてもよい。構築材料は、特に高温での強度、耐久性、及び耐用年数の向上のために選択された任意の適切な粉末又は材料によって形成されてもよい。
各連続層は、たとえば、約10μm~200μmであってよいが、厚さは、任意の数のパラメータに基づいて選択されてもよく、代替実施形態に従って任意の適切なサイズであってよい。したがって、上記で説明する付加形成方法を利用すると、本明細書に説明する構成要素は、付加形成プロセス中に利用される関連する粉末層の1つの厚さと同じ、たとえば10μmの薄さの断面形状を有していてもよい。
さらに、付加プロセスを利用すると、構成要素の表面仕上げ及び特徴が、用途に応じて必要に応じて変わり得る。たとえば、表面仕上げは、付加プロセス中、特に部分表面に対応する断面層の周辺において、適切なレーザスキャンパラメータ(たとえば、レーザ出力、スキャン速度、レーザ焦点サイズなど)を選択することによって調整されてもよい(たとえば、より滑らかに又はより粗くされ得る)。たとえば、レーザスキャン速度を上げるか、又は形成される溶融プールのサイズを小さくすることにより、より粗い仕上げが達成されてもよく、レーザスキャン速度を下げるか、又は形成される溶融プールのサイズを大きくすることにより、より滑らかな仕上げが達成されてもよい。スキャンパターン及び/又はレーザ出力は、選択した領域内の表面仕上げを変更するように変更可能である。
構成要素の製造が完了した後、さまざまな後処理手順が、構成要素に適用されてもよい。たとえば、後処理手順は、たとえば吹き付け又は真空引きによる過剰な粉末の除去を含んでいてもよい。他の後処理手順は、ストレス緩和プロセスを含んでいてもよい。さらに、熱的、機械的、及び/又は化学的後処理手順を使用して、所望の強度、表面仕上げ、及び他の構成要素の特性又は特徴を達成するためにその部分を仕上げることができる。
特に、例示的な実施形態では、本主題のいくつかの態様及び特徴は、製造上の制約のために以前は不可能であった。しかし、本発明者らは、付加製造技術における現在の進歩を有利に利用して、さまざまな構成要素及びそのような構成要素を付加的に製造する方法を改良している。本開示は、一般にこれらの構成要素を形成するための付加製造の使用に限定されないが、付加製造は、製造の容易さ、コストの削減、精度の向上などを含むさまざまな製造上の利点を提供する。
また、上記に説明する付加製造法は、本明細書に説明する構成要素のより一層複雑で入り組んだ形状及び輪郭を非常に高い精度で形成することを可能にする。たとえば、そのような構成要素は、付加的に製造された薄い層、断面特徴、及び構成要素の輪郭を含んでいてもよい。加えて、付加製造プロセスにより、構成要素の異なる部分が異なる性能特性を示し得るように異なる材料を有する単一の構成要素の製造が可能になる。製造プロセスの連続的な付加的性質により、これらの新しい機能の構築が可能になる。その結果、本明細書に説明する方法を使用して形成された構成要素は、改良された性能及び信頼性を示し得る。
本開示は、一般に、既存の加工物に付加的に印刷するように構成された付加製造機、システム、及び方法を提供する。既存の加工物は、新しい加工物だけでなく、補修、再構築、又はアップグレードされる加工物を含んでいてもよい。現在開示する付加製造システム及び方法は、視覚システムを利用して、デジタル画像などの形態であってよい、視野内に位置する1又は複数の加工物のデジタル表現を撮像する。各加工物の形状及び位置は、視覚システムを使用して決定されてもよく、印刷コマンドは、1又は複数の加工物のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて生成されてもよい。印刷コマンドは、付加製造機に、1又は複数の加工物のそれぞれに直接延長セグメントを付加的に印刷させるように構成されてもよい。
加工物は、付加製造機が延長セグメントを付加的に印刷し得る加工物インターフェースを含んでいてもよい。加工物によっては、加工物インターフェースは、付加的に印刷するための準備として前処理が行われた表面を含んでいてもよい。たとえば、表面は、加工物インターフェースを提供するために、機械加工され、研削され、ブラシ仕上げされ、エッチングされ、研磨され、又はその他の方法で実質的に修正されてもよい。そのような減法修正は、摩耗又は損傷した表面の少なくとも一部を除去してもよく又は加工物と付加的に印刷された材料との間の結合を改善してもよい。圧縮機ブレード又はタービンブレードなど、以前に使用された構成要素の場合、表面は、マイクロクラック、ピット、摩耗、欠陥、異物、堆積物、欠陥などのアーチファクトを含んで、何らかの程度で損傷又は摩耗する可能性がある。減法修正プロセスは、そのような損傷又は摩耗を除去して、加工物に、付加的印刷の準備ができた加工物インターフェースを提供し得る。
1つの例示的な種類の加工物は、圧縮機ブレード及び/又はタービンブレードなどのターボ機械用のエーロフォイルを含む。典型的なターボ機械は、それぞれが複数の圧縮機段を含んでいてもよい1又は複数の圧縮機セクション、及びそれぞれが複数のタービン段を含んでいてもよい1又は複数のタービンセクションを含む。圧縮機セクション及びタービンセクションは通常、回転軸に沿って配向され、それぞれの段の周りに円周方向に配置され、シュラウドによって円周方向に囲まれた一連のエーロフォイルをそれぞれ含む。
通常、補修又は再構築のためにターボ機械から取り外したブレードのセットの損傷又は摩耗の性質及び程度は、ブレードごとに変わる。その結果、加工物インターフェースを準備するために減法修正プロセス中に除去する必要があり得る材料の量は、ブレードごとに変わる可能性がある。さらに、ブレードの一部は、高応力及び高温にさらされることによって、及び/又はシュラウドの擦れなどによる損傷を受けることによって、元の正味形状から変形する可能性がある。その結果、それぞれの個々のブレードは、ブレードごとに可変の程度で元の正味形状と異なる可能性がある。
追加的に、エーロフォイルのサイズ及び形状は段ごとに異なり得るが、エーロフォイルの先端は比較的小さな加工物インターフェースを提供する。一例として、例示的な高圧圧縮機ブレードは、高さが約1~2インチであることがあり、断面幅は約0.5mm~約5mmのブレード先端を有する可能性があり、これにより、特に小さな加工物インターフェースが提供され、それによって特に小さな加工物インターフェースが提供される。他の例示的な高圧圧縮機ブレード、並びに低圧圧縮機ブレード及びタービンセクションからのブレード(たとえば、高圧タービンブレード及び低圧タービンブレード)は、最大約10インチの高さなど、いくぶん大きい可能性もあるが、それにもかかわらず小さな加工物インターフェースを提供する。
元の正味形状との差、減法修正の量の違い、及び/又はサイズ及び形状の違いに関するばらつきなど、加工物ごとのこのばらつきは、そのような加工物の加工物インターフェース上に付加的に印刷する際にいくつかの重要な課題を提示し、これらは本開示によって対処される。特に、本開示は、それぞれの加工物がそのようなばらつき原因の1又は複数のために互いに異なり得る場合でも、近似正味形状の構成要素を提供するように十分な精度及び正確性でそれぞれの加工物の加工物インターフェース上に延長セグメントを付加的に印刷することを提供する。
いくつかの実施形態では、本開示は、ビルドプレート及び/又はビルドチャンバ内に加工物を固定するシステム及び方法であって、それにより、付加製造機又はシステムは、加工物が異なるサイズ又は形状を有する場合でも共通ビルドの一部としてそれぞれの加工物の加工物インターフェース上に付加的に印刷し得る、システム及び方法を提供する。たとえば、本開示は、加工物インターフェースを互いに位置合わせするように構成された1又は複数のバイアス部材を含むビルドプレート、及び加工物をビルドプレートに固定するように作動する1又は複数のクランプ機構を提供する。加工物は、加工物及び/又は加工物インターフェースを位置特定するために付加製造システムが利用し得る座標系にマッピングされた位置登録点によって識別され得る場所において、ビルドプレートに固定されてもよい。
いくつかの実施形態では、本開示は、延長セグメントがその上に付加的に印刷される1又は複数の対応する加工物の場所及び形状に適合する、延長セグメントCADモデルなどの1又は複数の延長セグメントのモデルを含むCADモデルを決定するか、又は生成するシステム及び方法を提供する。このような延長セグメントCADモデルは、付加製造機の印刷コマンドを生成するために利用されてもよく、それによって付加製造機は、近似正味形状の構成要素を提供するのに十分な精度又は正確性で加工物インターフェース上に延長セグメントを付加的に印刷することが可能になる。
本開示は、たとえば、1又は複数の公称加工物、構成要素、又は延長セグメントの公称モデルを含むライブラリCADモデルから、延長セグメントCADモデルを決定する及び/又は生成することを提供する。ライブラリCADモデルは、視覚システムから取得した1又は複数の加工物インターフェースの視野のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて、CADモデルのライブラリから選択されてもよい。公称モデルを横断する公称モデルインターフェースは、ライブラリCADモデル内で決定されてもよく、延長セグメントのモデルは、モデルインターフェースと加工物インターフェースのデジタル表現との比較に少なくとも部分的に基づいて、選択され及び/又は生成されてもよい。1又は複数の延長セグメントのモデルは、延長セグメントCADモデルに出力されてもよく、付加製造機の印刷コマンドは、延長セグメントCADモデルを使用して生成されてもよい。
いくつかの実施形態では、延長セグメントのモデルの生成は、公称モデルから公称モデルインターフェースを抽出すること、加工物インターフェースのデジタル表現との比較に少なくとも部分的に基づいて公称モデルインターフェースを変換すること、及び/又は変換されたモデルインターフェースを延長して、延長セグメントのモデルを提供することを含んでいてもよい。追加的に又は代替策として、延長セグメントのモデルは、公称モデルの3次元部分から生成されてもよく、これは、そのような3次元部分を変換して加工物インターフェースのデジタル表現に適合する延長セグメントのモデルを提供することを含んでいてもよい。
本開示はまた、付加製造システムの1又は複数のアスペクト間で時々発生する可能性がある不一致、バイアス、位置ずれ、較正エラーなどを防止又は軽減するために較正調整を実施するシステム及び方法を提供する。このような較正調整は、視覚システムと付加製造機との間、視覚システムと生成された1又は複数のCADモデルとの間、又は1又は複数のCADモデルと付加製造機との間の潜在的な不一致、バイアス、位置ずれ、較正エラー、並びにこれらの組み合わせに対処するように構成されてもよい。
加工物インターフェース上に延長セグメントを付加的に印刷する場合、加工物と延長セグメントとの間の位置ずれの結果、ビルドの失敗又は構成要素の欠陥が生じる可能性がある。従来の付加製造システムは、ツールパス座標とCADモデルの座標との間のマッピングに体系的なバイアスを示す可能性がある。そのような体系的なバイアスは、付加的に印刷された構成要素を全体的にシフトさせる可能性があり、これは、従来の付加製造システムにおいて重要視されていなかった可能性がある。しかし、本開示は、近似正味形状の構成要素を提供し、それによって延長セグメントは、加工物の加工物インターフェースの場所及び形状に適合するようになる。そのような近似正味形状の構成要素を提供するには、付加製造ツールの精度が重要であるだけでなく、加工物及び対応する延長セグメントの場所及び形状が互いに正確かつ精度高く位置合わせされることも重要なことである。
いくつかの実施形態では、延長セグメントに使用される付加材料は、加工物の材料と異なり得る。材料の違いにより、耐摩耗性の向上、改良された硬度、強度、及び/又は延性など、加工物に対する延長セグメントの異なる特性又は性能特性が、提供され得る。新規又は未使用の構成要素は、加工物の材料とは異なる材料を延長セグメントに提供するように本開示に従って付加的に製造又はアップグレードされ得る。たとえば、圧縮機ブレード又はタービンブレードなどのエーロフォイルは、優れた性能の材料で形成されたブレード先端でアップグレードされてもよい。同様に、損傷又は摩耗した構成要素は、加工物とは異なる材料、たとえば優れた性能の材料を使用して補修又は再構築されてもよい。
次に、本開示の例示的な実施形態をさらに詳細に説明する。付加製造システム100の例示的な実施形態が、図1A及び図1Bに示されている。例示的な付加製造システム100は、視覚システム102、付加製造機104、及び視覚システム102及び/又は付加製造機104を制御するように動作可能に構成された制御システム106を含む。視覚システム102及び付加製造機104は、単一の統合ユニットとして、又は別個のスタンドアローンユニットとして提供されてもよい。視覚システム102及び付加製造機104は、視覚システム102と付加製造機104との間の直接接続を提供することができる有線又は無線通信回線を利用して、通信インターフェースを介して互いに動作可能に結合されてもよい。制御システム106は、1又は複数の制御システム106を含んでいてもよい。たとえば、単一の制御システム106が、視覚システム102及び付加製造機104の作動を制御するように動作可能に構成されてもよく、又は別個の制御システム106が、視覚システム102及び付加製造機104をそれぞれ制御するように動作可能に構成されてもよい。制御システム106は、視覚システム102の一部として、付加製造機104の一部として、及び/又は視覚システム102及び/又は付加製造機104とは別個に提供されるスタンドアローンユニットとして実現されてもよい。制御システム106は、制御システム106と視覚システム102との間及び/又は制御システム106と付加製造機104との間に直接接続を提供することができる有線又は無線通信回線を利用して、通信インターフェースを介して視覚システム102及び/又は付加製造機104に動作可能に結合されてもよい。例示的な付加製造システム100は、所望により、ユーザインターフェース108及び/又は管理システム110を含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、第1の制御システム106は、延長セグメントCADモデルを決定し、延長セグメントCADモデルに少なくとも部分的に基づいて1又は複数の印刷コマンドを生成し、及び/又は1又は複数の印刷コマンドを第2の制御システム106に送信してもよく、第2の制御システム106は、印刷コマンドに少なくとも部分的に基づいて、付加製造機104に延長セグメントを付加的に印刷させてもよい。第1の制御システム106は、視覚システム102の一部として実現されてもよく、及び/又は第2の制御システム106は、付加製造機104の一部として実現されてもよい。代替的に、又は加えて、第1の制御システム106及び/又は第2の制御システム106は、視覚システム102及び/又は付加製造機104とは別個のスタンドアローンユニットとして実現されてもよい。
いくつかの実施形態では、第1の制御システム106は、延長セグメントCADモデルを決定し、第2の制御システム106に送信してもよく、第2の制御システム106は、延長セグメントCADモデルをスライスして、1又は複数の印刷コマンドを生成し、これと同時に又はその後、1又は複数の印刷コマンドを第3の制御システム106に送信してもよく、第3の制御システムは、1又は複数の印刷コマンドに少なくとも部分的に基づいて、付加製造機104に延長セグメントを付加的に印刷させてもよい。第1の制御システム106は視覚システム102の一部として実現されてもよく、第2の制御システム106はスタンドアローンユニットとして実現されてもよく、第3の制御システム106は、付加製造機104の一部として実現されてもよい。代替的に、又は加えて、第1の制御システム106及び/又は第2の制御システム106は、視覚システム102及び/又は付加製造機104とは別個のスタンドアローンユニットとして実現されてもよい。
視覚システム102は、1又は複数の視野114のデジタル表現を含む画像データを取得するように動作可能に構成されてもよい、任意の適切なカメラ若しくは複数のカメラ112又は他の機械視覚デバイスを含んでいてもよい。このようなデジタル表現は、デジタル画像又は画像と称されることもある。しかし、このようなデジタル表現を人間の目に見える形でレンダリングすることなく本開示が実施され得ることが理解されよう。それにもかかわらず、いくつかの実施形態では、視野114に対応する人間の目に見える画像が、1又は複数の視野114のそのようなデジタル表現に少なくとも部分的に基づいてユーザインターフェース108上に表示されてもよい。
視覚システム102により、付加製造システム100は、1又は複数の延長セグメントがそれぞれ付加的にその上に印刷され得る1又は複数の加工物116に関する情報を取得してもよい。具体的には、視覚システム102は、適切に高い正確性及び精度で対応する1又は複数の加工物116上に1又は複数の延長セグメントを印刷するように付加製造機104が指示され得るように1又は複数の加工物116を位置特定及び定義することを可能にする。1又は複数の加工物116は、それぞれの加工物116の加工物インターフェース(たとえば、上面)120がビルド面122に位置合わせされた状態でビルドプレート118に固定されてもよい。
視覚システム102の1又は複数のカメラ112は、視野114の2次元デジタル表現及び/又は視野114の3次元デジタル表現を含む、2次元又は3次元画像データを取得するように構成されてもよい。加工物インターフェース120とビルド面122との位置合わせにより、1又は複数のカメラ112がより高品質の画像を取得することが可能になる。たとえば、1又は複数のカメラ112は、ビルド面122に対して調整された、又は調整可能な焦点距離を有してもよい。1又は複数の加工物116の加工物インターフェース120がビルド面122に位置合わせされると、1又は複数のカメラは、加工物インターフェース120のデジタル画像を容易に取得し得る。1又は複数のカメラ112は、ビルドプレート118に固定された1又は複数の加工物116の全部又は一部を包含する視野114を含んでいてもよい。たとえば、単一の視野114は、ビルドプレート118に固定された複数の加工物のそれぞれなど、複数の加工物116を包含するのに十分な広さでよい。代替的に、視野114は、それぞれの加工物116のデジタル表現が別個に取得されるように、個々の加工物116上により狭く焦点をあててもよい。別個に取得されたデジタル画像をつなぎ合わせて、複数の加工物116のデジタル表現を取得してもよいことが、理解されよう。いくつかの実施形態では、カメラ112は、視野114の周辺に向かって配置された加工物又はその一部が歪まないように、平坦な焦点面を提供するように構成されたコリメートレンズを含んでいてもよい。追加的に、又は代替策として、視覚システム102は、そのようなあらゆる歪みに対処するために歪み補正アルゴリズムを利用してもよい。
視覚システム102によって取得された、1又は複数の加工物116のデジタル表現を含む画像データは、制御システム106に送信されてもよい。制御システム106は、視覚システム102によって撮像された1又は複数の視野114の1又は複数のデジタル表現から複数の加工物116のそれぞれの加工物インターフェース120を決定し、次いで複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェース120の1又は複数の座標を決定するように構成されてもよい。1又は複数のデジタル表現に基づいて、制御システム106は、1又は複数の印刷コマンドを生成してもよく、この印刷コマンドは、付加製造機104が複数の延長セグメントを複数の加工物116のそれぞれ上に付加的に印刷し得るように付加製造機104に送信されてもよい。1又は複数の印刷コマンドは、複数の延長セグメントのそれぞれ1つが対応する加工物116の加工物インターフェース120上に配置された状態で、複数の延長セグメントを付加的に印刷するように構成されてもよい。
付加製造機104は、任意の所望の付加製造技術を利用し得る。例示的な実施形態では、付加製造機は、直接金属レーザ溶融(DMLM)、電子ビーム溶融(EBM)、選択的レーザ溶融(SLM)、指向性金属レーザ焼結(DMLS)又は選択的レーザ焼結(SLS)などの粉末床溶融(PBF)技術を利用してもよい。付加製造機104は、任意のそのような付加製造技術を含んでもよいか、又は他の適切な付加製造技術が使用されてもよい。例として、粉末床融合技術を使用して、複数の延長セグメントのそれぞれのものは、粉末材料の層を加工物インターフェース120に溶融又は融合することにより、複数の加工物116の対応するそれぞれのもの上に層ごとに付加的に印刷されてもよい。いくつかの実施形態では、構成要素は、動力化材料の単一層を加工物インターフェース120に溶融又は融合することにより、付加的に印刷されてもよい。追加的に、又は代替策として、粉末材料の後続の層が、連続的に互いに溶融又は融合されてもよい。
さらに図1A及び図1Bを参照すれば、例示的な付加製造機104は、粉末126の供給源を含む粉末供給チャンバ124と、ビルドチャンバ128とを含む。1又は複数の加工物116が固定されたビルドプレート118が、ビルドチャンバ128内に配置されてもよく、ここで加工物116は層ごとに付加的に印刷されてもよい。粉末供給チャンバ124は、システム100の作動中に粉末床132を上昇させる粉末ピストン130を含む。粉末床132が上昇すると、粉末126の一部は、粉末供給チャンバ124から押し出される。
ローラ又はブレードなどのリコータ134は、作業面136を横切ってビルドプラットフォーム138上に粉末126の一部を押し込む。ビルドプレート118は、ビルドプラットフォーム138上及び/又はビルドチャンバ128内にビルドプレート118を十分に高い正確性及び精度で配置するように構成された方法で、チャックシステム140によりビルドプラットフォーム138に固定されてもよい。ビルドプレート118をビルドプラットフォーム138に固定する前に、加工物116は、ビルドプレート118に固定されてもよい。リコータ134は、ビルドチャンバ128を粉末126で満たし、次いで加工物116の上部近くのビルド面122にわたって粉末126の薄い層を連続的に分配して、加工物116の連続層を付加的に印刷する。たとえば、粉末126の薄い層は、厚さ約20~80μm、厚さ約40~60μm、厚さ約20~50μm、又は厚さ約10~30μmなどの厚さ約10~100ミクロンであってもよい。ビルド面122は、粉末126から形成される加工物116の次の層に対応する面を表す。
加工物116上に延長セグメントの層(たとえば、インターフェース層又は後続の層)を形成するために、エネルギー源142は、レーザ又は電子ビームなどのエネルギービーム144を粉末126の薄層にビルド面122沿って向けて、粉末126を加工物116の上部に溶融又は融合させる(たとえば、層を加工物インターフェース120に溶融又は融合させる、及び/又はそれに続く層をこれに溶融又は融合させる)。スキャナ146は、加工物116に溶融又は融合されるようになる粉末126層の部分のみを溶融又は融合するようにビームの経路を制御する。通常、DMLM、EBM、又はSLMシステムでは、粉末126は、完全に溶融し、それぞれの層は、エネルギービーム144のそれぞれのパスで溶融又は再溶融される。逆に、DMLS又はSLSシステムでは、粉末126の層は焼結され、粉末126の粒子を互いに、通常は粉末126の融点に達することなく融合させる。粉末126の層が加工物116に溶融又は融合された後、ビルドピストン148は増分的にビルドプラットフォーム138を徐々に下降させ、粉末126の次の層のため、またリコータ134がビルド面122にわたって粉末126の次の層を分配するための次のビルド面122を画定する。粉末126の連続層は、付加印刷プロセスが完了するまで、この方法で加工物116に溶融又は融合されてもよい。
図2A及び図2Bを参照すれば、ビルドプレート118に固定された複数の加工物116を含む例示的な加工物アセンブリ200が示されている。ビルドプレート118は、加工物116をそれぞれの位置登録点202と位置合わせするように構成されてもよい。位置登録点202は、座標系にマッピングされてもよい。図2Aは、ビルドプレート118に固定された複数の加工物116を含む加工物アセンブリ200を示す。図2Aに示す配置は、延長セグメントを加工物インターフェース120上に付加的に印刷する前の時点を反映している。図2Bは、図2Aの加工物アセンブリ200を示すが、付加印刷プロセス後の時点を反映している。図2Bに示すように、複数の構成要素204がビルドプレート118に固定されており、これらは、複数の加工物116のそれぞれのもの上に複数の延長セグメント206のそれぞれのものを付加的に印刷することによって、付加印刷プロセス中に形成されたものである。
図2A及び図2Bに示すビルドプレート118及び/又は加工物アセンブリ200は、複数の加工物116のそれぞれのもの上に複数の延長セグメント206のそれぞれのものを付加的に印刷することを含む、延長セグメント206を加工物116上に付加的に印刷することを容易にするために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、ビルドプレート118は、視覚システム102による画像撮像を容易にするために加工物116をそれぞれの位置登録点202に位置合わせするように構成されてもよく、それによってCADモデルと加工物116との位置合わせを容易にし、(たとえば、それにより、CADモデルによって定義される延長セグメント206が、加工物116上に適切に付加的に印刷されてもよく)、及び/又は付加製造機104の操作性を促進する。
図2A及び図2Bに示す加工物アセンブリ200は、任意の数の加工物116を保持してもよい。1つの例として、図示する加工物アセンブリ200は、20個までの加工物116を保持してもよい。別の例として、加工物アセンブリ200は、2~100個の加工物116、又はそれ以上、たとえば2~20個の加工物116、たとえば10~20個の加工物116、たとえば20~60個の加工物116、たとえば25~75個の加工物116、たとえば40~50個の加工物116、たとえば、50個~100個の加工物116、たとえば5個~75個の加工物116、たとえば75個~100個の加工物116、たとえば少なくとも2個の加工物116、たとえば少なくとも10個の加工物116、たとえば少なくとも20個の加工物116、たとえば少なくとも40個の加工物116、たとえば少なくとも60個の加工物116、又はたとえば少なくとも80個の加工物116を保持するように構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、たとえば、加工物116がターボ機械の圧縮機ブレード又はタービンブレードなどのエーロフォイルである場合、加工物アセンブリ200は、該当する場合、圧縮機及び/又はタービンの1又は複数の段内のブレードの数に対応する数のブレードを保持するように構成されてもよい。このようにして、タービン及び/又は圧縮機の所与の1又は複数の段のブレードのすべてはまとめて保持されてもよく、延長セグメント206は、単一のビルド内でその上に付加的に印刷されてもよい。加工物アセンブリ200及びビルドプレート118は、例として提供され、限定するものではない1つの例示的な実施形態を反映することが理解されるであろう。加工物アセンブリ200及び/又はビルドプレート118のさまざまな他の実施形態が企図され、これらはまた、加工物116を適切な位置決め及び位置合わせで固定することを可能にしてもよく、それらはすべて本開示の趣旨及び範囲内にある。
図2A及び図2Bに示す例示的な加工物アセンブリ200は、その中に配置された1又は複数の加工物ベイ208を備えたビルドプレート118を含む。1又は複数の加工物ベイ208の各々は、1又は複数の加工物ドック210を含んでいてもよい。1又は複数の加工物ベイ208は、1又は複数の加工物116をビルドプレート118に固定するように動作する1又は複数のクランプ機構212をさらに含んでいてもよい。1又は複数の加工物ドック210は、1又は複数の加工物シュー214を受けるように構成されてもよい、1又は複数の加工物シュー214は、加工物116を受けるようにそれぞれ構成されてもよい。1又は複数のクランプ機構212は、加工物シュー214を対応する加工物ドック210内の適所にクランプするように構成されてもよい。
加工物ドック210及び/又は加工物シュー214は、加工物シュー214と加工物ドック210の底部などのビルドプレート118との間にバイアス力(たとえば、上向き又は垂直バイアス力)を及ぼすように構成された1又は複数のバイアス部材(図示せず)を含んでいてもよい。バイアス部材は、1又は複数のばね、1又は複数の磁石対(たとえば、永久磁石又は電磁石)、1又は複数の圧電アクチュエータなど、そのようなバイアス力を及ぼすように動作可能なものを含んでいてもよい。バイアス部材によって及ぼされるバイアス力は、加工物インターフェース120(たとえば、加工物116の上面)が互いに位置合わせすることを可能にするように、加工物シュー214をバイアスする。一例として、位置合わせプレート(図示せず)は、バイアス部材を部分的に圧縮し、加工物インターフェース120(たとえば加工物116の上面)を互いに位置合わせするようにもっていくように加工物116の上部に置かれてもよい。いくつかの実施形態では、上昇ブロック(図示せず)が、ビルドプレート118と位置合わせプレート(図示せず)との間に配置されて、加工物116の上部に位置合わせプレートを所望の高さに位置決めするのを助けてもよい。加工物インターフェース120を互いに位置合わせした状態で、クランプ機構212が、加工物116をビルドプレート118に固定するために締め付けられてもよい。
図3A及び図3Bに示すように、ビルド面122からの加工物116の位置ずれは、印刷不良を引き起こす可能性がある。図3Aは、ビルド面122と位置合わせして位置する第1の加工物300、ビルド面122の下に位置する第2の加工物302、及びビルド面122の上方に位置する第3の加工物304を含む複数の加工物116を示す。リコータ134がビルド面122にわたって粉末126を分配するとき、第1の加工物300は、通常、その上部にわたって粉末126の適切な厚さの層を受け取ると予想される。対照的に、第2の加工物302及び第3の加工物304は、印刷不良を引き起こす可能性がある、ビルド面122からの位置ずれを示す。たとえば、第2の加工物302は、第2の加工物302への粉末126層の不十分な結合など、粉末126の過度に厚い層306に起因する印刷不良を示し得る。そのような不十分な結合は、粉末126又は第2の加工物302の最上層(たとえば、加工物インターフェース120)の不完全な溶融、並びに通常適切な溶融によって解消される、層内に捕捉されたガスからのボイドによって引き起こされる可能性がある。別の例として、第3の加工物304は、ビルド面122の上方に突起する第3の加工物304の表面308に起因する印刷不良を示す可能性があり、それによって、リコータ134は、第3の加工物304の突起表面308をスキップする可能性があり、及び/又はリコータ134は、第3の加工物によって妨害されてリコータ134が損傷を受け、又はリコータ134が突起表面308を通り過ぎることが妨害される可能性がある。
いくつかの実施形態では、位置ずれした加工物116がリコータ134を妨害するなどの完全な印刷不良を引き起こさない場合でも、位置ずれは、溶融、寸法不正確性、微小硬度、引張特性、及び/又は材料密度の変動を引き起こす可能性がある。これらの変動は、連続する層が加工物116に追加されるにつれて伝播する可能性がある。加えて、そのような変動を有する構成要素204は、動作中に故障する可能性があり、破局的な故障を含む他の装置への損傷を潜在的に引き起こす。たとえば、圧縮機ブレード又はタービンブレードが故障した場合、故障によりターボ機械の他の部分が損傷して、潜在的にはターボ機械が直ちに動作不能になる可能性がある。
しかし、図3C及び図3Dに示すように、本開示は、複数の加工物116の上部分とビルド面122を位置合わせするように構成されたビルドプレート118及び/又は加工物アセンブリ200を提供する。例示的な実施形態では、加工物116の上部分は、加工物インターフェース120を提供し、この加工物インターフェース120は、加工物116に減法修正を行うことによって少なくとも部分的に準備されてもよい。そのような加工物インターフェース120は、ビルドプレート118に装填されたときに加工物116の最も高い部分又は最も背の高い部分に概ね対応する表面、平面、先端などを含んでいてもよい。上部分を位置合わせした状態で、複数の延長セグメント206は、リコータ134が均一な粉末126の層を加工物116の各層に塗布し得るのを確実にしながら、粉末床融合プロセスを使用して対応する複数の加工物116上に一緒に共通ビルドで付加的に印刷されてもよい。いくつかの実施形態では、ビルドプレート118は、100ミクロン以下の許容範囲内で、たとえば80μm以下、たとえば60μm以下、たとえば40μm以下、たとえば20μm以下、又はたとえば10μm以下などで複数の加工物116をビルド面122に位置合わせすることができ得る。
加工物アセンブリ200によって提供される位置合わせは、それぞれの加工物116のサイズの違いを補償し得る。そのようなサイズの違いは、元の異なる構成を有する加工物116及び/又は加工物インターフェース120を加工物116上に準備するために実施される減法修正から生じるサイズの変動を有する加工物116を含む、あらゆる原因から生じるサイズの変動を有する加工物116に起因する可能性がある。いくつかの実施形態では、たとえば、加工物116が圧縮機ブレード及び/又はタービンブレードなどのターボ機械のエーロフォイルである場合、ターボ機械の異なる段からのそのようなエーロフォイルがそれぞれの加工物116が互いに異なるサイズを有していても、それぞれの加工物インターフェース120(たとえば、加工物116の上面)が互いに位置合わせされた状態で加工物アセンブリ200内に固定され得る。
次に図4を参照すれば、加工物116の加工物インターフェース120上に延長セグメント206を付加的に印刷する例示的な方法400が説明される。例示的な方法は、視覚システム102及び付加製造機104に通信可能に結合された制御システム106を使用するなどの、本明細書で説明する付加製造システム100によって実施されてもよい。例示的な方法400は、工程402において、視覚システム102によって撮像された視野114のデジタル表現から加工物インターフェース120を決定することを含む。加工物116を決定することは、加工物インターフェース120を決定することを含んでいてもよい。たとえば、例示的な方法は、視覚システム102によって撮像された1又は複数の視野114の1又は複数のデジタル表現から複数の加工物116のそれぞれの加工物インターフェース120を決定することを含んでいてもよい。加工物インターフェース120を決定することは、たとえば、複数の加工物116のそれぞれの加工物インターフェース120の1又は複数の座標を決定することを含んでいてもよい。1又は複数の視野114は、2次元視野114又は3次元視野114などの3次元空間に位置する1又は複数の加工物を含んでいてもよい。たとえば、1又は複数の視野114は、1又は複数の加工物116を個別的にした及び/又は複数の加工物116を集合的にした加工物インターフェース120の2次元又は3次元上面図などの、1又は複数の加工物116を個別的にした及び/又は複数の加工物116を集合的にした2次元又は3次元の上面図を含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、例示的な方法400は、工程404において、視覚システム102を使用して視野114のデジタル表現を取得すうることを含んでいてもよく、この場合視野114は加工物インターフェース120を含む。これは、視覚システム102を使用して1又は複数の視野114の1又は複数のデジタル表現を取得することを含んでいてもよい。代替的には、例示的な方法400は、視覚システム102から既に取得されている1又は複数のデジタル表現によって開始してもよい。
例示的な方法400は、工程406において、加工物インターフェース120上に延長セグメント206を付加的に印刷するように構成された印刷コマンドを付加製造機104に送信することを追加的に含み、印刷コマンドは、視野114のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて生成されている。印刷コマンドは、加工物インターフェース120上に延長セグメント206を付加的に印刷するように構成されてもよい。1又は複数の印刷コマンドは、付加製造機104に送信され得、1又は複数の印刷コマンドは、延長セグメント206の各それぞれ1つを複数の加工物116のうちの対応するそれぞれ1つの加工物インターフェース120上に配置して、複数の延長セグメント206を付加的に印刷するように構成されてもよい。
1又は複数の印刷コマンドは、1又は複数の視野114の1又は複数のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて生成されてもよい。例示的な方法400は、所望により、工程408において、視覚システム102によって撮像された視野114のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて印刷コマンドを生成することを含んでいてもよい。これは、1又は複数の加工物116及び/又はその1又は複数の加工物インターフェース120を含む1又は複数の視野114の1又は複数のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて、1又は複数の印刷コマンドを生成することを含んでいてもよい。代替的には、例示的な方法400は、制御システム106又は別のものなどによって既に生成された、又は別個に生成された1又は複数の印刷コマンドで実施されてもよい。
例示的な方法400は、工程410において、印刷コマンドに少なくとも部分的に基づいて、加工物インターフェース120上に延長セグメント206を付加的に印刷することを追加的に含んでいてもよい。これは、複数の加工物インターフェース120の対応するそれぞれのものなど、複数の加工物116の対応するそれぞれのもの上に複数の延長セグメント206のそれぞれのものを付加的に印刷することを含んでいてもよい。たとえば、1又は複数の印刷コマンドは、それぞれの加工物インターフェース120の1又は複数の座標に少なくとも部分的に基づいて、複数の加工物116の対応するそれぞれのものの加工物インターフェース120上に複数の延長セグメント206のそれぞれのものを位置決めするように構成されてもよい。
例示的な方法400は、1又は複数の加工物116上に1又は複数の延長セグメント206を付加的に印刷することにより構成要素204を提供するように実施されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の加工物116は、圧縮機ブレード及び/又はタービンブレードなどのターボ機械用の複数のブレードを含んでもよく、対応する複数の延長セグメント206は、複数のブレード先端を含んでいてもよい。構成要素204は、付加製造機104を使用して、層ごとに付加的に印刷されてもよい。たとえば、例示的な方法400は、複数の加工物116のそれぞれのものの加工物インターフェース120上に複数の延長セグメント206の第1層を付加的に印刷し、続いて複数の延長セグメント206の第1の層上に複数の延長セグメント206の第2の層を付加的に印刷することを含んでいてもよい。第1の層は、加工物インターフェース120とその上に付加的に印刷される延長セグメント206との間のインターフェース層であってもよい。第2の層は、延長セグメント206の後続の層であってもよい。いくつかの実施形態では、構成要素204は、動力化材料の単一のインターフェース層を加工物インターフェース120に溶融又は融合することにより、付加的に印刷されてもよい。
次に図5A~図5Cを参照すれば、例示的な加工物116(図5A及び図5B)及び例示的な構成要素204(図5C)が、示されている。例示的な加工物116及び構成要素204は、圧縮機ブレード又はタービンブレードなどのエーロフォイル、又は任意の他の加工物116又は構成要素204であってもよい。図示するように、加工物116及び構成要素204は、ターボ機械の高圧圧縮機ブレード(HPCブレード)を表す。加工物116は、初めから製造された加工物、並びに補修、再構築などされる加工物116であってもよい。
例示的な方法400は、加工物116に減法修正を施してその上に加工物インターフェース120を提供することを含んでいてもよい。これは、加工物116を切断、研削、機械加工、放電加工、ブラッシング、エッチング、研磨、又はその他の方法で実質的に修正して、その上に加工物インターフェース120を提供することを含んでいてもよい。減法修正は、加工物インターフェース120(図5B)を提供するために、減法部分500(図5A)を除去することを含んでいてもよい。減法修正は、摩耗又は損傷した加工物116の表面の少なくとも一部を除去することを含んでいてもよい。たとえば、図5Aに示すように、加工物116は、マイクロクラック、ピット、摩耗、欠陥、異物、堆積物、欠陥などのアーチファクト502を含んでいてもよい。そのようなアーチファクト502は、一般に、そのようなブレードがさらされる極限状態の結果として、圧縮機又はタービンブレードの上面に現れ得る。減法修正は、追加的又は代替的に、加工物116と延長セグメント206との間の結合を改良するように実施されてもよい。
加工物116が、図5A及び図5Bに示すように、圧縮機ブレード及び/又はタービンブレードなどのターボ機械用のエーロフォイルを含む場合、減法修正は、たとえば摩耗又は損傷した領域を除去するために、エーロフォイルの先端部分を除去することを含んでいてもよい。代替的には、いくつかの実施形態では、構成要素204は、減法修正を必要とせずに、又は減法修正中に構成要素204のかなりの部分を除去する必要なく、図5Bに示すように最初から現れ得る。たとえば、加工物116は、元の製作プロセスにおける中間加工物116であってもよい。
減法修正中に除去される材料の量は、加工物インターフェース120を提供するため、及び/又は摩耗又は損傷した材料を除去するためにどれだけの材料を減じる必要があるかなど、加工物116の性質に応じて変わり得る。減法修正がかなりの厚さの層を除去することなく加工物インターフェース120を準備することを意図する場合、又は加工物116の摩耗又は損傷が薄い表面層に限定される場合、除去される材料の量は、非常に薄い表面層のみに限定され得る。代替的には、加工物116から除去される材料の量は、加工物116がより大きな亀裂、破損、又は加工物116のより深くまで浸透する他の損傷を有するなどの場合、加工物116の大部分を含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、除去される材料の量は、約1ミクロン~約1センチメートル、たとえば約1μm~約1000μm、たとえば約1μm~約500μm、たとえば約1μm~約100μm、たとえば約1μm~約25μm、たとえば約100μm~約500μm、たとえば約500μm~約1000μm、たとえば約100μm~約5mm、たとえば約1mm~約5mm、たとえば約5mm~約1cmなどであってもよい。さらなる実施形態では、除去される材料の量は、約1センチメートル~約10センチメートル、たとえば約1cm~約5cm、たとえば約2cm~約7cm、たとえば約5cm~約10cmなどであってもよい。
加工物116の性質に関係なく、図5Cに示すように、近似正味形状の構成要素204が、加工物116上に延長セグメント206を付加的に印刷することによって形成されてもよい。近似正味形状の構成要素204は、加工物116(及び/又は加工物インターフェース周囲504)と実質的に一致する延長セグメント206を含んでいてもよく、それにより、延長セグメント206は、研磨、バフ研磨などの表面仕上げからのその後の減法修正を必要とすることなく近似正味形状の構成要素204を提供し得るように十分な一致性で、加工物116(及び/又は加工物インターフェース周囲504)と位置合わせする。延長セグメント206は、延長セグメント206が加工物116及び/又は加工物インターフェース120と実質的に一致するように、それぞれの加工物インターフェース120上に付加的に印刷されてもよい。たとえば、加工物インターフェース120は、加工物インターフェース周囲504(図5B)を有してもよく、延長セグメント206は、延長セグメント206が加工物インターフェース周囲504と実質的に一致するように、それぞれの加工物インターフェース120上に付加的に印刷されてもよい。延長セグメント206は、加工物インターフェース周囲504と実質的に一致するインターフェース層周囲を含む、加工物インターフェース120と実質的に一致するインターフェース層を含んでいてもよい。例示的な実施形態では、加工物インターフェース120上に付加的に印刷された延長セグメント206は、加工物116が、三日月形状の形態の加工物インターフェース120を有するエーロフォイル(たとえば、圧縮機ブレード又はタービンブレード)であり、延長セグメント206もまた、加工物116の加工物インターフェース120のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて決定された三日月形状を有する場合、加工物116(及び/又は加工物インターフェース周囲504)と実質的に一致するとみなされてもよい。
いくつかの実施形態では、図5Cに示すように、構成要素204は、延長セグメント206が加工物インターフェース120(たとえば、加工物インターフェース周囲504)に張り出すような張り出し部506を含んでいてもよい。張り出し部506の存在にもかかわらず、構成要素204は、たとえば、張り出し部506が、研磨、バフ研磨などの表面仕上げとは別に後続の減法修正を必要としないなどの場合、近似正味形状の構成要素204とみなされてもよく、及び/又は延長セグメント206は、加工物116(及び/又は加工物インターフェース周囲504)と実質的に一致するとみなされてもよい。張り出し部506の目的は、たとえば、研磨、バフ研磨などを含むそのような表面仕上げに利用可能な材料の小部分を残すためのものであり得る。張り出し部506のサイズは、仕上げプロセスの性質に基づいて選択されてもよい。そのような仕上げプロセスの後、張り出し部506は、実質的に除去されてもよい。
例として、いくつかの実施形態では、張り出し部506は、約1ミクロン~1000ミクロン、たとえば約1μm~500μm、たとえば約1μm~100μm、たとえば約1μm~50μm、たとえば約1μm~25μm、たとえば約10μm~50μm、たとえば約25μm~50μm、たとえば約50μm~100μm、たとえば約50μm~250μm、たとえば約250μm~500μm、たとえば約500μm~1000μm、たとえば約1000μm以下、たとえば約500μm以下、たとえば約250μm以下、たとえば約100μm以下、たとえば約50μm以下、たとえば約25μm以下などであってもよい。例示的な実施形態では、複数の延長セグメント206のそれぞれのものは、複数の加工物116のそれぞれのものの対応する加工物インターフェース120上に張り出してよく、このとき張り出し部506は、約1500ミクロン以下の最大張り出し距離、たとえば約1000μm以下、たとえば約500μm以下、又はたとえば約100μm以下、又はたとえば約50μm以下、又はたとえば約25μm以下の最大張り出し距離を有する。いくつかの実施形態では、延長セグメント206は、延長セグメント206が、約1500ミクロン以下、たとえば約1000μm以下、たとえば約500μm以下、又はたとえば約100μm以下又はたとえば約50μm以下又はたとえば約25μm以下などの最大張り出し距離を有する張り出し部506を含む場合、加工物116及び/又は加工物インターフェース周囲504と実質的に一致するとみなされてもよい。
加工物インターフェース120は比較的小さい可能性があるが、それにもかかわらず、付加製造機104は、その上に延長セグメント206を付加的に印刷して近似正味形状の構成要素204を提供してもよい。たとえば、図5Bに示すように、加工物116は、断面幅w及び高さhを有する加工物インターフェース120を有してもよく、それにより、加工物116の高さの断面幅に対する比は、約1:1~1000:1、たとえば約1:1~500:1、たとえば約1:1~250:1、たとえば約1:1~約100:1、たとえば約1:1~約75:1、たとえば、約1:1~約65:1、たとえば、約1:1~約35:1、たとえば約2:1~約100:1、たとえば約5:1~約100:1、たとえば約25:1~約100:1、たとえば約50:1~約100:1、たとえば75:1~約100:1、たとえば少なくとも5:1、たとえば少なくとも10:1、たとえば少なくとも25:1、たとえば少なくとも50:1、たとえば少なくとも75:1、たとえば少なくとも100:1、たとえば少なくとも250:1、たとえば少なくとも500:1、たとえば少なくとも750:1などであってもよい。
図5Cに示すように、延長セグメント206は、高さhを有してもよく、それにより、加工物116の断面幅wと延長セグメント206の高さhとの比は、約1:1000~約1000:1、たとえば約1:1000~約1:500、たとえば約1:500~約1:100、たとえば約1:100~約1:1、たとえば約1:10~約1:1、たとえば約1:10~約10:1、たとえば約1:1~約1:1000、たとえば約1:1~約1:10、たとえば約1:1~100:1、たとえば約1:1~約500:1、又はたとえば約500:1~約1000:1などであってもよい。
加工物116の高さhと延長セグメント206の高さhとの比は、約2:1~約10000:1、たとえば約10:1~約1000:1、たとえば約100:1~約10000:1、たとえば約100:1~約500:1、たとえば約500:1~約1000:1、たとえば約1000:1~約10000:1、たとえば約500:1~約5000:1、たとえば約2500:1~約7500:1、たとえば少なくとも2:1、たとえば少なくとも100:1、たとえば少なくとも500:1、たとえば少なくとも1000:1、たとえば少なくとも5000:1、又はたとえば少なくとも7000:1などであってもよい。
いくつかの実施形態では、加工物116は、断面幅が、約0.1ミリメートル~約10センチメートル、たとえば0.1mm~約5cm、たとえば約0.2mm~約5cm、たとえば約0.5mm~約5cm、たとえば約0.5mm~約1cm、たとえば約0.1mm~約0.5mm、たとえば約0.1mm~約5mm、たとえば約0.5mm~約10mm、たとえば約0.5mm~約5mm、たとえば約0.5mm~約3mm、たとえば約1mm~約5mm、たとえば約3mm~約10mm、たとえば約1cm~約10cm、たとえば約10cm以下、たとえば約5cm以下、たとえば約3cm以下、たとえば約1cm以下、たとえば約5mm以下、たとえば約3mm以下、たとえば約1mm以下、約0.5mm以下などであってもよい。他の実施形態では、加工物116は、比較的より大きい、たとえば約1cm~約25cm、たとえば約5cm~約15cm、たとえば約5cm~約10cm、たとえば少なくとも約1cm、たとえば少なくとも約5cm、たとえば少なくとも約10cm、たとえば少なくとも約15cm、又はたとえば少なくとも約20cmの断面幅を有してもよい。
いくつかの実施形態では、加工物116は、高さhが、約0.5センチメートル~約25センチメートル、たとえば約0.5cm~約5cm、たとえば約0.5cm~約3cm、たとえば約1cm~約3cm、たとえば約1cm~約10cm、たとえば約10cm~約15cm、たとえば約15cm~約25、たとえば少なくとも約0.5cm、たとえば少なくとも1cm、たとえば少なくとも3cm、たとえば少なくとも5cm、たとえば少なくとも約10cm、たとえば少なくとも約20cm、たとえば約25cm以下、たとえば約20cm以下、たとえば約15cm以下、たとえば約10cm以下、たとえば約5cm以下、たとえば約3cm以下、又はたとえば約1cm以下であってもよい。他の実施形態では、加工物116は、比較的より大きい、たとえば約1cm~約25cm、たとえば約5cm~約15cm、たとえば約5cm~約10cm、たとえば少なくとも1cm、たとえば少なくとも5cm、たとえば少なくとも10cm、たとえば少なくとも15cm、又はたとえば少なくとも20cmなどの断面幅を有してもよい。
いくつかの実施形態では、延長セグメント206は、高さhが、約10ミクロン~約20センチメートル、たとえば約10μm~約1000μm、たとえば約20μm~約1000μm、たとえば約50μm~約500μm、たとえば約100μm~約500μm、たとえば約100μm~約1000μm、たとえば約100μm~約500μm、たとえば約250μm~約750μm、たとえば約500μm~約1000μm、たとえば約1mm~約1cm、たとえば約1mm~約5mm、たとえば約1cm~約20cm、たとえば約1cm~約5cm、たとえば約5cm~約10cm、たとえば約10cm~約20cm、たとえば約20cm以下、たとえば約10cm以下、たとえば約5cm以下、たとえば約1cm以下、たとえば約5mm以下、たとえば約3mm以下、たとえば約1mm以下、たとえば約500μm以下、たとえば約250μm以下であってもよい。
例示的な実施形態では、加工物116は、約1cm~5cmの高さh、及び約0.1mm~約5mmの断面幅wを有してもよく、その上に付加的に印刷された延長セグメント206は、約10μm~約5mm、たとえば約100μm~約1mm、又はたとえば約1mm~約5mmなどの高さhを有してもよい。例示的な加工物116は、加工物116の高さhと延長セグメント206の高さhの比が、約2:1~約10000:1、たとえば約2:1~約10:1、たとえば約10:1~約50:1、たとえば約50:1~約100:1、たとえば約100:1~約1000:1、たとえば約1000:1~5000:1、たとえば約10:1~約10000:1、たとえば約2:1~約100:1、たとえば約50:1~約5000:1、たとえば約100:1~約1000:1、たとえば約1000:1~約5000:1、たとえば約1000:1~約10000:1、たとえば約5000:1~約10000:1、たとえば少なくとも2:1、たとえば少なくとも10:1、たとえば少なくとも50:1、たとえば少なくとも100:1、たとえば少なくとも500:1、たとえば少なくとも1000:1、たとえば少なくとも5000:1などであってもよい。
例示的な加工物116は、加工物116の断面幅wと延長セグメント206の高さhとの比が約1:50~約1000:1、たとえば約1:10~約1:1、たとえば約1:5~約1:1、たとえば約1:1~約5:1、たとえば約5:1~約10:1、たとえば約10:1~約50:1、たとえば約50:1~約100:1、たとえば約100:1~約500:1、たとえば約500:1~約1000:1、たとえば約2:1~約1000:1、たとえば約1:2~約1:1、たとえば約1:1~1000:1、たとえば約2:1~約10:1、たとえば約5:1~約500:1、たとえば約10:1~約100:1、たとえば約100:1~500:1、たとえば約100:1~1000:1、たとえば約500:1~1000:1、たとえば少なくとも2:1、たとえば少なくとも10:1、たとえば少なくとも50:1、たとえば少なくとも100:1、たとえば少なくとも500:1などであってもよい。
再び図1A及び図1Bを参照すれば、視覚システム102を使用して視野114のデジタル表現を取得する例示的な方法が、論じられる。視覚システム102が付加製造機104と一体化される場合、視覚システム102は、加工物116がビルドプレート118に固定され、ビルドプレート118がビルドプラットフォーム138に固定された状態で、加工物116のデジタル画像を撮像してもよい。チャックシステム140が、ビルドチャンバ128内及びビルドプラットフォーム138上でビルドプレート118を高レベルの精度及び正確性で位置決めし、位置合わせしてもよく、それによって加工物116もビルドチャンバ128内で位置合わせし、位置決めする。デジタル画像はまた、ビルドプレート118がビルドチャンバ128内に置かれ、ビルドプラットフォーム138に固定される前に撮像されてもよい。しかし、一般に、チャックシステム140により提供される位置決め及び位置合わせを利用することが好ましい。視覚システム102が付加製造機104と一体化されないとき、付加製造機104とは別個のユニットとして提供される視覚システム102などの場合、デジタル画像は、ビルドプレート118がビルドチャンバ128に置かれ、ビルドプラットフォーム138に固定される前に撮像されてもよい。
加工物116のデジタル画像は、粉末126がビルドチャンバ128に付加されている間又はその後に撮像されてもよい。しかし、デジタル画像は、通常、粉末126をビルド面122までずっと及び/又は加工物インターフェース120にわたって分配する前に撮像される。いくつかの実施形態では、加工物116を取り囲むが加工物インターフェース120を覆わない粉末126の層は、視覚システム102が加工物インターフェース120のより良好なデジタル画像を取得するのに役立ち得る。たとえば、粉末126は、1又は複数のカメラ112が加工物インターフェース120により良く焦点を合わせることを可能にする、改善された背景(たとえば、コントラストをより良好にし、反射をより少なくし、より均一にするなど)を提供し得る。しかし、加工物インターフェース120の一部を覆う粉末126が、デジタル画像の品質を低下させる可能性があり、それぞれの加工物インターフェース120を決定する際の制御システム106の信頼性に影響を与える可能性がある。いくつかの実施形態では、加工物116のデジタル画像が撮像される前に、ビルド面122の直下及び/又は加工物インターフェース120の直下に来るビルドチャンバ128に粉末126の層が追加されてもよい。デジタル画像は、そのような粉末126の層を所定位置に置いて撮像されてもよい。デジタル画像を撮像する前に、浮遊粉末126が、加工物インターフェース120からはらわれてもよい。
視覚システム102を使用して撮像された1又は複数の視野114の例示的なデジタル表現が、図6A及び図6Bに概略的に示されている。図6Aは、1つの加工物116を含む視野114のデジタル表現を示し、図6Bは、複数の加工物116を含む1又は複数の視野114のデジタル表現を示す。図6Bに示すデジタル表現は、単一の視野114から撮像されてもよく、又は複数の視野114が一緒に縫い合わされて、複数の加工物116を含む1又は複数の視野114のデジタル表現を提供してもよい。
図6A及び図6Bに示すように、視野114は、加工物インターフェース120及び/又は加工物116(図6A)に対応する対象領域600、又はそれぞれ複数の加工物インターフェース120及び/又は加工物116(図6B)に対応する複数の対象領域600を含んでいてもよい。視野114が1又は複数の対象領域600を含むかどうかに関係なく、対象領域600は、視野114内の加工物インターフェース120及び/又は加工物116の予想位置に対応し得る。予想される場所は、たとえば、座標系にマッピングされた位置登録点202(図2A及び図2B)に基づいて決定されてもよい。制御システム106は、処理時間を短縮するために、視野114内の1又は複数の対象領域600のみを処理するように構成されてもよい。図示するように、対象領域600は、その内部に位置する加工物116のデジタル表現を含む。図示する視野114は、加工物116のデジタル表現が、加工物インターフェース周囲504のデジタル表現を含んでいてもよい加工物インターフェース120のデジタル表現を含むように、加工物116の上面図を反映し得る。
次に図7Aを参照すれば、加工物116、加工物インターフェース120、及び/又は加工物116の加工物インターフェース周囲504を決定する例示的な方法が、論じられる。例示的な方法700は、工程702において、視野114内の対象領域600を決定することを含む。対象領域600は、視野114内の加工物116、加工物インターフェース120、及び/又は加工物インターフェース周囲504の予想される位置に対応し得る。対象領域は、視野114の座標の加工物116の位置登録点202へのマッピングに少なくとも部分的に基づいて識別されてもよい。
例示的な方法700は、工程704において、対象領域600内の加工物インターフェース周囲504を決定することをさらに含んでいてもよい。加工物インターフェース周囲504は、エッジ検出アルゴリズムを使用して決定されてもよい。例示的なエッジ検出アルゴリズムは、輝度又はコントラストの変化などの不連続性を有する視野114のデジタル表現内のピクセルを識別することにより、加工物インターフェース周囲504を識別し得る。加工物インターフェース120及び/又は加工物116は、エッジ検出アルゴリズムを使用して決定された加工物インターフェース周囲504に基づいて決定されてもよい。一次又は二次演算を含む、任意の適切なエッジ検出アルゴリズムが利用されてもよい。例示的なエッジ検出アルゴリズムは、キャニーアルゴリズム、ソーベルアルゴリズム、プレウィットアルゴリズム、ロバーツアルゴリズム、閾値アルゴリズム、微分アルゴリズム、ファジー論理アルゴリズムなどを含む。デジタル画像はまた、エッジの細線化、ガウスフィルターなどを使用してフィルター処理されてもよい。例示的なエッジ検出アルゴリズムは、サブピクセルの正確性で加工物インターフェース周囲504を決定してもよい。
加工物インターフェース120と対象領域600の周囲部分との間(及び/又は加工物インターフェース周囲504と対象領域600の周囲部分との間)の良好なコントラストにより、エッジ検出アルゴリズムの性能が改善され得る。いくつかの実施形態では、画像撮像は、ビルド面122の直下及び/又は加工物インターフェース120の直下に来るビルドチャンバ128に粉末126の層を導入することによって改善されてもよく、これは「スクラッチ」と称されることがある。追加的又は代替策として、いくつかの実施形態では、加工物インターフェース120がすり抜けるためのスリットを含むスカート(図示せず)が利用されてもよい。スカートは、デジタル画像を得るために加工物インターフェース120を露出したままにして、ビルドプレート118に固定されるときに加工物116を覆って置かれてもよく、その後、スカートは、付加印刷の前に除去されてもよい。
例示的な方法700は、工程706において、加工物インターフェース周囲504、加工物インターフェース120、及び/又は加工物116に対応するポイントクラウド602を生成することを含んでいてもよい。ポイントクラウドは、加工物インターフェース周囲504、加工物インターフェース120、及び/又は加工物116に対応する任意の所望の数の点を含んでいてもよい。点の数は、ポイントクラウド602の所望の解像度レベルに基づいて選択されてもよい。例示的なポイントクラウド602が、図6A及び図6Bに示されている。いくつかの実施形態では、図6Aに示すように、ポイントクラウド602は、加工物インターフェース周囲504とその上に付加的に印刷される延長セグメント206との間の意図した張り出し距離に対応するオフセット量604だけオフセットされてもよい。ポイントクラウド602にそのようなオフセットを提供する場合、ポイントクラウド602を生成する工程706は、オフセット量604を決定すること、及びポイントクラウド602の一連の点をオフセット量604だけオフセットすることを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、オフセット量は、周囲504に沿った第1の点と周囲504に沿った第2の点との間で変化し得る。たとえば、オフセット量は、付加製造ツールの曲率及び/又はツールパスに従って変化するように構成されてもよい。
図4を参照して論じたように、延長セグメント206を付加的に印刷する例示的な方法400では、視野114のデジタル表現から加工物インターフェース120を決定した後、例示的な方法400は、工程406において、付加製造機104に、加工物インターフェース120上に延長セグメント206を付加的に印刷するように構成された印刷コマンドを送信することを含んでいてもよく、所望により、例示的な方法400は、工程408において、視野114に少なくとも部分的に基づいて印刷コマンドを生成することを含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、印刷コマンドは、それぞれの加工物インターフェース120上などの1又は複数の加工物116上に付加的に印刷されるように構成された1又は複数の延長セグメント206のモデルを含む延長セグメントCADモデルなどのCADモデル上に少なくとも部分的に基づいてよい。例示的な方法400は、延長セグメントCADモデルを決定すること、及び/又は延長セグメントCADモデルを生成することを含んでいてもよい。追加的に、又は代替策として、視覚システム102によって撮像された視野114に少なくとも部分的に基づいて印刷コマンドを生成する工程408は、延長セグメントCADモデルを決定すること、及び/又は延長セグメント-CADモデルを生成することを含んでいてもよい。
図7Bは、図4に示す延長セグメント206を付加的に印刷する例示的な方法の工程408などにおいて、印刷コマンドを生成する例示的な方法750を示す。例示的な方法750は、延長セグメントCADモデルを決定し、及び/又は生成すること752、延長セグメントCADモデルをスライスすること754、及び延長セグメントCADモデルの各スライスのツールパス及び付加印刷領域を決定すること756を含む。延長セグメントCADモデルのスライスのツールパス及び付加印刷領域を決定した756後、例示的な方法750は、別のスライスがあるかどうかを決定し758、もしそうであれば、例示的な方法750は工程756に進んで、延長セグメントCADモデル800の次のスライス用のツールパス及び付加印刷領域を決定することを提供してもよい。例示的な方法750は、ツールパス及び付加印刷領域が決定され得る追加のスライスがなくなると終了し得る。スライスの数は、延長セグメントCADモデルの延長セグメントのサイズ(高さ、厚さなど)、及び延長セグメントを付加的に印刷するために使用されてもよい粉末126又は他の材料の層の所望の厚さに依存し得る。
図8Aは、例示的な延長セグメントCADモデル800を示している。例示的な延長セグメントCADモデル800は、1又は複数の延長セグメント206のモデルを含んでいてもよい。図示するように、延長セグメントCADモデル800は、延長セグメント802の複数のモデルを含む。延長セグメント802のモデルはそれぞれ、複数の延長セグメント206がそれぞれその上に付加的に印刷される複数の対応する加工物116の場所及び形状に適合する。たとえば、延長セグメント802のそれぞれのモデルは、ビルドプレート118に固定された複数の加工物116の位置登録点202にそれぞれ対応する座標と位置合わせされてもよく、及び/又は延長セグメント802のモデルは、対応する加工物116の加工物インターフェース120と実質的に一致するモデルインターフェース804を含んでいてもよい。モデルインターフェース804は、モデルインターフェース周囲806によって画定されてもよく、モデルインターフェース周囲806は、それぞれの加工物116の加工物インターフェース周囲504と実質的に一致してもよい。延長セグメント802のモデルは、モデルインターフェース804から上面808まで延びる高さhを含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、延長セグメント206がその上に印刷される複数の加工物116は、互いに異なっていてもよいが、それでも延長セグメントCADモデル800は、それにもかかわらず、複数の加工物116のそれぞれのものの場所及び形状に適合する複数の延長セグメント802のモデルを含んでいてもよい。モデルは、対応する加工物インターフェース120と実質的に一致する1又は複数のモデルインターフェース804、及び/又は対応する加工物インターフェース周囲504と実質的に一致する1又は複数のモデルインターフェース周囲806を含んでいてもよい。延長セグメントCADモデル800は、データベース又はCADモデルライブラリから選択されたライブラリCADモデルなどのCADモデルに少なくとも部分的に基づいて決定され及び/又は生成されてもよい。データベース又はCADモデルライブラリは、複数のライブラリCADモデルを含んでいてもよく、そこから延長セグメントCADモデル800が、決定され及び/又は生成されてもよい。
例示的なライブラリCADモデルが図8Bに示されている。ライブラリCADモデル850は、1又は複数の公称加工物116、構成要素204、又は延長セグメント206の公称モデルを含んでいてもよい。たとえば、図8Bに示すように、ライブラリCADモデル850は、補修、再構築、及び/又はアップグレードすることを目的とする1又は複数の構成要素204の公称モデル852を含んでいてもよい。図示するように、ライブラリCADモデル850は、複数の公称構成要素204の公称モデル852を含んでいてもよい。代替的には、ライブラリCADモデル850は、単一の公称構成要素204を含んでもよい。追加的に、又は代替策として、ライブラリCADモデル850は、公称延長セグメント206の1又は複数の公称モデル852、及び/又は公称加工物116の1又は複数の公称モデル852を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、CADモデルライブラリは、後続の延長セグメントCADモデル800がそこから決定され及び/又は生成され得る1又は複数の以前に決定した及び/又は以前に生成された延長セグメントCADモデル800を含んでいてもよい1又は複数の延長セグメントCADモデル800を含んでいてもよい。
図8Bに示すように、公称モデルインターフェース854は、公称モデル852から決定され得る。公称モデルインターフェース854は、ライブラリCADモデル850に関連付けられた公称加工物116の加工物インターフェース120の予想される位置に対応し得る。公称モデルインターフェース854は、公称モデルインターフェース周囲856によって定義されてもよく、公称モデルインターフェース周囲856は、それぞれの加工物116の加工物インターフェース周囲504と実質的に一致しても一致しなくてもよい。公称モデルインターフェース854は、公称モデル852の公称上面858までを含む、公称モデルの任意のz方向位置に配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、ライブラリCADモデル850又は延長セグメントCADモデル800は、1又は複数の構成要素204が元々製造された実際のCADモデルであってよく、又はライブラリCADモデルは、1又は複数の構成要素204がそこから元々製造されたCADモデルコピー又は修正バージョンであってもよい。ライブラリCADモデル850は、通常、延長セグメント206が付加的にその上に印刷される1又は複数の加工物116に対応し得るが、1又は複数の加工物116は、加工物116ごとに可変の程度でその元の正味形状から異なる可能性がある。そのような元の正味形状との違いは、たとえば、極端な温度動作条件への曝露及び/又は摩擦又は異物からの衝撃などにより加工物116が変形されるか、又は損傷した場合に存在する可能性がある。加工物116上に加工物インターフェース120を準備するために実行される減法修正の変動により、元の正味形状の違いが存在する可能性もある。しかし、本開示は、延長セグメントCADモデル800及び/又はその中の延長セグメント802のモデルに基づいて複数の延長セグメント206がそれぞれ付加的にその上に印刷される複数の加工物116の場所及び形状にそれぞれ適合する、延長セグメント802の複数のモデルを含む延長セグメントCADモデル800を生成することを提供する。
延長セグメントCADモデル800を生成する例示的な方法が、図9A及び図9Bに示されている。図9Aに示すように、延長セグメントCADモデル800を生成する例示的な方法900は、複数の加工物116のそれぞれに対して実施されてもよい。例示的な方法900は、工程902において、ライブラリCADモデル内で、複数の加工物116のそれぞれ1つに対応する公称モデルを横断する公称モデルインターフェース854を決定することを含んでいてもよい。公称モデルは、加工物116がそこから由来し得る構成要素204のモデルなど、公称構成要素204のモデルを含んでいてもよい。しかし、加工物116は、たとえば、構成要素204が使用された環境の結果として加工物116が被る損傷又は摩耗により、及び/又は延長セグメント206をその上に付加的に印刷するために加工物116を準備するために実施された減法修正から、公称モデルに従って付加的に製造された構成要素204とは異なる可能性がある。公称モデルは、追加的又は代替的に、公称構成要素204に減法修正プロセスを施して加工物インターフェース120を提供することによって生成される加工物116の公称モデルなど、公称加工物のモデルを含んでいてもよい。公称モデルは、追加的又は代替的に、公称加工物116に対応する延長セグメント802の公称モデルなど、公称延長セグメント802のモデルを含んでいてもよい。
公称モデルインターフェースを決定すること854は、決定された高さでライブラリCADモデルを横断する平面を決定することを含んでいてもよい。決定された高さは、公称加工物116の加工物インターフェース120の予想される位置の高さに対応し得る。一例として、ライブラリCADモデルは、加工物に対応する公称構成要素204のモデルを含んでいてもよく、加工物116に、加工物インターフェース120を提供するなどのために、減法修正を施していてもよい。加工物インターフェース120の予想される場所は、除去される材料の予想される量又は、減法修正の結果として生じる加工物116の高さの結果的な変化に基づいてなど、減法修正の性質に少なくとも部分的に基づいて決定されてもよい。
追加的に、又は代替策として、決定された高さは、加工物116のデジタル表現から決定された加工物インターフェース120の高さに対応してもよい。加工物インターフェース120の高さは、加工物のデジタル表現から得られる加工物116の1又は複数の寸法に少なくとも部分的に基づいて測定されてもよく、公称モデルインターフェース854は、測定された高さに少なくとも部分的に基づいて決定されてもよい。追加的に、又は代替策として、加工物インターフェース120の高さは、視野114内で撮像された加工物位置合わせシステム200の1又は複数の寸法に少なくとも部分的に基づいて測定されてもよい。たとえば、加工物インターフェース120の高さは、加工物シュー214の高さに少なくとも部分的に基づいて、又は加工物インターフェース120の高さと加工物シュー214の高さとの間の違いに少なくとも部分的に基づいて、又は加工物インターフェース120の高さとビルドプレート118の高さとの違いに少なくとも部分的に基づいて決定されてもよい。
いくつかの実施形態では、公称モデルインターフェース854は、最適適合アルゴリズムを使用して決定されてもよい。ライブラリCADモデル850を横断する公称モデルインターフェース854を決定することは、加工物インターフェース120のデジタル表現に関して適用される最適適合アルゴリズムに関連するメトリックを満たすライブラリCADモデルを横断する平面を決定することを含んでいてもよい。最適適合アルゴリズムは、比較された平面が最適適合メトリックを満たすまで、ライブラリCADモデルを横断する1又は複数の平面を加工物インターフェース120のデジタル表現と比較し得る。公称モデルインターフェース854は、最適適合メトリックを満たす平面に少なくとも部分的に基づいて決定され得る。たとえば、最適適合メトリックを満たす平面は、公称モデルインターフェース854であると決定されてもよい。
さらに図9Aを参照すると、延長セグメントCADモデル800を決定及び/又は生成する例示的な方法900は、工程904において、ライブラリCADモデルの公称モデルインターフェース854を複数の加工物116のそれぞれのものの加工物インターフェース120のデジタル表現と比較することを含んでいてもよい。デジタル表現は、複数の加工物116のそれぞれものの加工物インターフェース120を含む視野114を有する視覚システム102を使用して事前に又は同時に取得されていてもよい。比較は、画像照合アルゴリズムを使用して実施されてもよい。いくつかの実施形態では、公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120のデジタル表現と比較することは、工程906において、公称モデルインターフェース854及び加工物インターフェース120のデジタル表現が互いに十分に合致するかどうかを決定することを含んでいてもよい。しかし、いくつかの実施形態では、合致させる工程906を含める必要はない。
合致させる工程906は、これを含む場合、公称モデルインターフェース854の1又は複数の座標を加工物インターフェース120のデジタル表現の1又は複数の座標と比較すること、及びそれらの間の1又は複数の違いを決定することを含んでいてもよい。比較する工程904は、追加的又は代替的に、1又は複数の位置登録点202の1又は複数の座標をライブラリCADモデルの公称モデルインターフェース854の対応する1又は複数の座標と比較すること、及びそれらの間の1又は複数の違いを決定することを含んでいてもよい。位置登録点202は、複数の延長セグメント206のそれぞれのものが付加製造機104を使用してその上に付加的に印刷される複数の加工物116のそれぞれのものの場所に対応し得る。比較する工程904及び合致させる工程906は、同じ工程の一部として別々に又は一緒に実行されてもよい。いくつかの実施形態では、合致させる工程906は、公称モデルインターフェース854と加工物インターフェース120との間に部分的な一致、厳密な一致、又は一致なしがあるかどうかを決定してもよい。代替的には、合致させる工程906は、公称モデルインターフェース854と加工物インターフェース120との間に一致(たとえば、少なくとも部分的な一致)があるか、又は一致しないかを決定してもよい。
合致させる工程906が、公称モデルインターフェース854と加工物インターフェース120との間に少なくとも部分的な一致があると決定した場合、例示的な方法900は、工程908に進んでよく、公称モデルインターフェース854に少なくとも部分的に基づいて延長セグメント802のモデルを生成することを提供する。工程908は、複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェース120のデジタル表現に適合する延長セグメント802のモデルを提供し、それにより、延長セグメント802のモデルは、複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェース120上に付加的に印刷されるように構成される。
合致させる工程906が、公称モデルインターフェース854と加工物インターフェース120との間に少なくとも部分的な一致がないと決定した場合、例示的な方法900は、工程902に戻って、異なる公称モデルインターフェース854を決定し、異なる公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120のデジタル表現と比較してもよい。異なる公称モデルインターフェース854は、同じライブラリCADモデル又は異なるライブラリCADモデルから選択されてもよい。
いくつかの実施形態では、合致させる工程906は、公称モデルインターフェース854と加工物インターフェース120との間の厳密な一致など、部分的な一致以上があるかどうかを決定することを含んでいてもよい。合致させる工程906が、公称モデルインターフェース854と加工物インターフェース120との間に厳密な一致があると判定した場合、例示的な方法900は、工程910において、その比較に少なくとも部分的に基づいて、ライブラリCADモデルから公称モデルインターフェース854及び/又は公称モデルの少なくとも3次元部分を選択することを含んでいてもよい。たとえば、この比較は、ライブラリCADモデルからの選択された公称モデルインターフェース854及び/又は公称モデルが、複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェース120のデジタル表現に適合することを決定してもよく、それにより、選択された公称モデルインターフェース854は、加工物インターフェース120のデジタル表現に対応する座標と位置合わせされてもよく、及び/又は選択された公称モデルインターフェース854は、加工物インターフェース120のデジタル表現と実質的に一致してもよい。さまざまな例示的な実施形態では、工程910は、それぞれの加工物の公称モデル全体を選択すること、(公称モデルインターフェース854を含んでいてもよい)それぞれの加工物116の公称モデルの3次元部分を選択すること、及び/又はそれぞれの加工物116の公称モデルインターフェース854のみを選択することを含んでいてもよい。
公称モデル又はその3次元部分が工程908において選択されるとき、例示的な方法900は、ライブラリCADモデルから延長セグメントCADモデルを決定することを含んでいてもよい。たとえば、公称延長セグメント206を含むライブラリCADモデルは、工程910、912において公称モデルインターフェース854の変換又は延長を必要とすることなく、延長セグメント206が加工物インターフェース120上に付加的に印刷され得るように加工物インターフェース120に十分に合致するように決定されてもよい。他方で、ライブラリCADモデルが公称延長セグメント206のモデルではなく、公称構成要素204のモデル又は公称加工物116のモデルを含む場合、例示的な方法900は、たとえば、工程908において延長セグメント802のモデルを生成することに進んで、構成要素204又は加工物116のモデルではなく、延長セグメント802のモデルを提供してもよい。工程908において生成された延長セグメント802のモデルは、複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェース120上に付加的に印刷されるように構成されてもよく、その一方で構成要素204又は加工物116のモデルは、たとえ公称モデルインターフェース854が加工物インターフェース120と厳密に一致した場合でもそのように構成されない。
合致させる工程906を含まない例示的な方法900では、例示的な方法は、工程904において公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120のデジタル表現と比較した後、工程908において公称モデルインターフェース854に少なくとも部分的に基づいて延長セグメント802のモデルを生成することに進み得る。いくつかの実施形態では、工程904及び908は、公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120のデジタル表現と比較することが、公称モデルインターフェース854に少なくとも部分的に基づいて延長セグメント802のモデルを生成するプロセスの一部となり得るように、単一の工程に組み合わされてもよい。
工程908、910において延長セグメント802のモデルを生成及び/又は選択した後、例示的な方法900は、工程912において、複数の加工物116が別の加工物116を含むかどうかを確認してもよい。別の加工物がある場合、例示的な方法900は、決定する工程902及び工程912までの後続の工程を繰り返すことを含んでいてもよい。追加の加工物116がないことを工程912が示す場合、例示的な方法900は、工程914に進んでもよく、工程914は、複数の加工物116のそれぞれのものの対応する加工物インターフェース120上に付加的に印刷されるようにそれぞれ構成された複数の延長セグメント802のモデルを出力することを提供する。モデルは、延長セグメントCADモデル800であってよく、モデルは、ライブラリCADモデルからの公称モデルインターフェース854及び/又は公称モデルの選択及び/又は変換に少なくとも部分的に基づいてもよい。
複数の延長セグメント802のモデルは、工程908、910において各追加の加工物116が生成及び/又は選択されると同時に、又はその後に、工程914において出力されてもよい。いくつかの実施形態では、モデルを出力することは、複数の加工物116のそれぞれのものについてそれぞれ選択及び/又は変換及び生成されたモデルなどの複数のモデルを縫い合わせることを含んでいてもよい。延長セグメントCADモデル800は、複数の延長セグメント206に関して決定及び/又は生成する例示的な方法900を説明してきたが、単一の延長セグメント206に関しても延長セグメントCADモデル800が決定及び/又は生成されてもよいことが、理解されよう。たとえば、例示的な方法900は、単一の延長セグメント206に対して実施されてもよい。
ここで図9Bを参照すれば、延長セグメント802(図9A)のモデルを生成する工程908に含まれ得る1又は複数の工程が説明される。図9Bに示す工程は、個別に、又は1又は複数の他の工程とともに含まれてもよい。延長セグメント802のモデルを生成するとき、図9Bに示す1又は複数の工程が実施されてもよく、実施される特定の工程は、公称モデルインターフェース854が工程906(図9A)において部分一致又は厳密一致を提供するかどうか、及び/又は公称モデルインターフェース854又は公称モデルの少なくとも3次元部分が工程910(図9A)において選択されるかどうかに少なくとも部分的に依存し得る。
図9Bに示すように、工程908において延長セグメント802のモデルを生成することは、抽出する工程916を含んでいてもよく、それにより、延長セグメント206は、公称モデルインターフェース854及び/又は公称モデルインターフェース854に対応する公称モデルの3次元部分に少なくとも部分的に基づいて生成され得る。代替的には、抽出する工程916は、たとえば、公称モデル自体が加工物インターフェース120上に付加的に印刷されるように構成されてもよいように省略されてもよい。追加的又は代替的に、延長セグメント802のモデルを生成する工程908は、変換する工程918を含んでいてもよく、それにより、公称モデルインターフェース854は、加工物インターフェース120のデジタル表現に適合され得る。代替的には、たとえば、公称モデルインターフェース854が加工物インターフェース120のデジタル表現に既に適合している場合、変換する工程918は省略されてもよい。延長セグメント802のモデルを生成する工程908は、追加的又は代替的に、延長する工程920を含んでいてもよく、それにより、公称モデルインターフェース854又は変換されたモデルインターフェース804は、延長セグメント802の3次元モデルを提供するように延長され得る。代替的に、たとえば、公称モデルの3次元部分から延長セグメント802のモデルを生成する場合、延長する工程920は省略されてもよい。
いくつかの実施形態では、工程916において、延長セグメント802のモデルを生成することは、所望により、工程904、906における比較に少なくとも部分的に基づいて公称モデルから、公称モデルインターフェース854及び/又は公称モデルインターフェース854に対応する公称モデルの3次元部分を抽出することを含んでいてもよい。抽出する工程は、比較する工程904の後、合致させる工程906の後、又は選択する工程910の後に実施されてもよい。
いくつかの実施形態では、延長セグメント802のモデルを生成することは、所望により、工程918において、工程904、906における比較に少なくとも部分的に基づいて公称モデルインターフェース854を変換して、複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェース120のデジタル表現に適合する変換されたモデル-インターフェース804を提供することを含んでいてもよい。変換する工程は、位置合わせ、変更、修正、ねじ曲げ、歪み、変形、補正、調整、訂正、直線化、傾斜、回転、曲げ、ねじり、又は編集、並びにこれらの組み合わせを含む、もう1つの変換動作を含んでいてもよい。特定の変換動作は、比較に少なくとも部分的に基づいて、変換動作が公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120のデジタル表現に適合するように選択され得る。
変換する工程918は、比較する工程904に続いて、及び/又は合致させる工程906に続いて実施されてもよい。追加的に、又は代替策として、変換する工程918は、抽出する工程916の後に実施されてもよい。例示的な方法900は、公称モデルから公称モデルインターフェース854を抽出すること、及び次いで工程918に進んで、工程904、906における比較に少なくとも部分的に基づいて公称モデルインターフェース854を変換して、複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェース120のデジタル表現に適合する変換されたモデルインターフェース804を提供することを含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、延長セグメント802のモデルを生成することは、所望により、工程920において、延長セグメント206が複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェース120に付加的に印刷されるように構成されるように、変換されたモデルインターフェース804を延長することを含んでいてもよい。工程920は、工程918において公称モデルインターフェース854を変換した後に実施されてもよい。代替的には、いくつかの実施形態では、延長する工程920は、変換する工程918と組み合わせられてよい。
さらに追加的に、又は代替策として、工程918は、工程910(図9A)に続き、工程910において選択された公称モデルインターフェース854を延長することを提供してもよい。たとえば、公称モデルインターフェース854が、工程906において決定され得るような加工物インターフェース120のデジタル表現に厳密に合致する場合、変換する工程918は、工程908において、延長セグメント802のモデルを生成する工程から省略されてもよい。公称モデルインターフェース854が工程918において変換されるか、又は変換する工程918が省略されて工程910において選択されるかに関係なく、延長する工程912の結果から生じる延長セグメント206は、複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェース120上に付加的に印刷されるように構成されてもよい。
例示的な実施形態では、工程908において延長セグメント802のモデルを生成することは、工程916において、公称モデルインターフェース854と加工物インターフェース120のデジタル表現との比較に少なくとも部分的に基づいて公称モデルから抽出すること、工程918において、その比較に少なくとも部分的に基づいて公称モデルインターフェース854を変換して、加工物インターフェース120のデジタル表現に適合する変換されたモデルインターフェース804を提供すること、工程920において、変換されたモデルインターフェース804を延長して、加工物インターフェース120上に付加的に印刷されるように構成された延長セグメント206を提供することを含んでいてもよい。
さらに図9Bを参照すれば、別の実施形態では、延長セグメント206のモデルを生成する工程908は、工程916において、公称モデルから公称モデルの3次元部分を抽出することを含んでいてもよい。3次元部分は、公称モデルインターフェース854に対応してもよい。たとえば、3次元部分は、公称モデルインターフェース854の上方の公称モデルの部分を含んでいてもよく、公称モデルインターフェース854を含んでもよい。3次元インターフェースの下方の公称モデルの部分は、公称モデルから削除されてもよく、及び/又は抽出されないままであってよい。3次元部分は、工程908において生成された延長セグメント206の高さに対応する高さを有していてもよい。
いくつかの実施形態では、延長セグメント802のモデルを生成することは、所望により、工程922において、工程904、906における比較に少なくとも部分的に基づいて公称モデルインターフェース854に対応する公称モデルの3次元部分を変換して、複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェース120のデジタル表現に適合する延長セグメント802のモデルを提供することを含んでいてもよい。そのように提供された延長セグメント802のモデルは、複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェース120上に付加的に印刷されるように構成されてもよい。工程922において変換された公称モデルの3次元部分は、工程916において抽出された3次元部分、又は工程910(図9A)において選択された公称モデルの少なくとも3次元部分を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、工程910において選択された公称モデルの少なくとも3次元部分は、公称モデルが公称延長セグメント206のモデルであるなどの場合、公称モデル全体を含んでいてもよい。
3次元部分を変換する工程922は、3次元部分の公称モデルインターフェース854を変換することを含んでもよく、位置合わせ、変更、修正、ねじ曲げ、歪み、変形、補正、調整、訂正、直線化、傾斜、回転、曲げ、ねじり、又は編集、並びにこれらの組み合わせを含む、もう1つの変換動作を含んでいてもよい。工程922における特定の変換動作は、変換動作が公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120のデジタル表現に適合させるように、比較に少なくとも部分的に基づいて選択されてもよい。追加的に、又は代替策として、3次元部分を変換する工程922は、公称モデルインターフェース854を延長して、複数の加工物116のそれぞれ1つの加工物インターフェースのデジタル表現に適合する延長セグメント206を提供することを含んでいてもよい。
次に、図10A~図10Dを参照すれば、例示的な変換動作1000が説明され、これは、延長セグメントCADモデル800を生成する例示的な方法900の工程910において実施されてもよい。任意の1又は複数の変換動作1000が、公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120のデジタル表現に適合させるように実施されてもよい。このような変換動作1000は、公称モデルインターフェース854を変換するときに、たとえば、延長セグメント206を付加的に印刷する例示的な方法400及び/又は延長セグメントCADモデル800を決定及び/又は生成する例示的な方法900における変換する工程910の一部として実施されてもよい。
公称モデルインターフェース854は、たとえば、稼働中の加工物116の形状の変化、又は加工物インターフェース120と、公称モデルインターフェース854がそこから選択されるライブラリCADモデルとの間の任意の他の違いにより、加工物インターフェース120のデジタル表現とは異なり得る。追加的に、又は代替策として、公称モデルが構成要素204に対応していても、公称モデルインターフェース854は、加工物インターフェース120の高さとは異なる高さで選択され得る。そのような高さの違いの結果、公称モデルインターフェース854と加工物インターフェース120との間に対応する違いが生じ得る。変換動作1000は、そのような違いの基礎となる原因に関係なく、公称モデルインターフェース854と加工物インターフェース120との間の違いを補償するように実施されてもよい。
図10Aは、公称モデルインターフェース854の少なくとも一部をシフトして公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120のデジタル表現に適合させることを含む例示的な変換動作1000を示す。図10Aに示すように、公称モデルインターフェース854は右にシフトされる。しかし、変換動作1000は、360度軸に沿った任意の方向を含む任意の方向に公称モデルインターフェース854をシフトすることを含んでいてもよいことが理解されよう。
図10Bは、公称モデルインターフェース854の少なくとも一部を回転させて公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120のデジタル表現に適合させることを含む例示的な変換動作1000を示す。図10Bに示すように、公称モデルインターフェース854は、反時計回りに回転される。しかし、変換動作1000は、公称モデルインターフェース854を任意の方向に回転させることを含んでいてもよいことが理解されよう。
図10Cは、公称モデルインターフェース854の少なくとも一部を曲げて公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120のデジタル表現に適合させることを含む例示的な変換動作1000を示す。図10Cに示すように、例として、公称モデルインターフェース854は、通常、中間領域で加工物インターフェース120と位置合わせし、一方で外側領域には曲げ変換動作が施される。しかし、変換動作1000は、公称モデルインターフェース854の一部を任意の方向に曲げることを含んでいてもよいことが理解されよう。
図10Dは、公称モデルインターフェース854の少なくとも一部をスケーリングして公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120のデジタル表現に適合させることを含む例示的な変換動作1000を示す。図10Dに示すように、例として、公称モデルインターフェース854は、加工物インターフェース120に適合するように下方にスケーリングされる。しかし、変換動作1000は、追加的又は代替的に、公称モデルインターフェース854を上方にスケーリングすることを含んでいてもよいことが理解されよう。
任意の1又は複数の変換動作は、単独で、又は互いに組み合わせて、公称モデルインターフェース854のすべて又は一部に対して実行されてもよい。いくつかの実施形態では、例示的な方法900の工程910におけるような、公称モデルインターフェース854を変換することは、公称モデルインターフェース854の少なくとも一部を加工物インターフェース120のデジタル表現と位置合わせすることを含んでいてもよい。そのような位置合わせは、公称モデルインターフェース854の1又は複数の座標を加工物インターフェース120のデジタル表現の1又は複数の座標と位置合わせすることを含んでいてもよい。例として、そのような位置合わせは、図10A~図10Dを参照して説明されるような、シフト、回転、曲げ、及び/又はスケーリング変換動作を使用して、少なくとも部分的に実施されてもよい。追加的に、又は代替策として、公称モデルインターフェース854を変換することは、図10A及び図10Bを参照して説明したようなシフト及び/又は回転変換動作を使用するなどして、公称モデルインターフェース854の少なくとも第1の部分を加工物インターフェース120のデジタル表現と位置合わせするように選択された第1の変換動作、その後に続く、図10C及び図10Dを参照して説明した曲げ及び/又はスケーリング変換動作を使用するなどして、公称モデルインターフェース854の少なくとも第2の部分を加工物インターフェース120のデジタル表現に位置合わせするように選択された第2の変換動作を含んでいてもよい。
第1の変換動作は、公称モデルインターフェース854の第1の1又は複数の座標を加工物インターフェース120のデジタル表現の第1の1又は複数の座標に位置合わせするように選択されてもよく、第2の変換動作は、公称モデルインターフェース854の第2の1又は複数の座標を加工物インターフェース120のデジタル表現の第2の1又は複数の座標に位置合わせするように選択されてもよい。
公称モデルインターフェース854の第1の1又は複数の座標は、公称モデルインターフェース854の中心点の座標及び/又は公称モデルインターフェース854の公称モデルインターフェース周囲856に沿った1又は複数の座標、たとえば、公称モデルインターフェース周囲856に沿った最大若しくは最小のX座標、又は最大若しくは最小のY座標などを含んでいてもよい。加工物インターフェース120の第1の1又は複数の座標は、加工物インターフェース120の中心点の座標、及び/又は加工物インターフェース120の加工物インターフェース周囲504に沿った1又は複数の座標、たとえば加工物インターフェース周囲504の最大若しくは最小のX座標、又は最大若しくは最小のY座標などを含んでいてもよい。第1の変換動作は、公称モデルインターフェース854の中心点を加工物インターフェース120の中心点に位置合わせするように、及び/又は公称モデルインターフェース周囲856に沿った最大若しくは最小のX座標又は最大若しくは最小のY座標を、加工物インターフェース周囲504に添った対応する最大若しくは最小のX又はY座標に位置合わせするように構成されてもよい。
公称モデルインターフェース854の第2の1又は複数の座標は、公称モデルインターフェース854の公称モデルインターフェース周囲856に沿った1又は複数の座標を含んでいてもよく、加工物インターフェース120の第2の1又は複数の座標は、加工物インターフェース周囲504に沿った1又は複数の座標を含んでもよい。公称モデルインターフェース854の第2の1又は複数の座標及び/又は加工物インターフェース120の第2の1又は複数の座標は、加工物インターフェース120の比較に基づいて選択されてもよい。このような比較は、たとえば、最初の変換動作の後に実施されてもよい。
座標は、加工物インターフェース周囲504に沿った対応する点の座標と比較した、公称モデルインターフェース周囲856に沿った点の座標の違いに基づいて、第2の変換動作に合わせて選択され得る。たとえば、座標が閾値量だけ異なる場合、そのような点の座標が、選択されてもよい。閾値量は、1又は複数の変換動作に少なくとも部分的に基づいて加工物インターフェース120に適合した延長セグメント206を付加的に印刷するときに近似正味形状の構成要素204を提供するのに十分な適合程度に少なくとも部分的に基づいて選択されてもよい。このようにして、公称モデルインターフェース854が第1の変換動作に従って加工物インターフェース120と位置合わせされた後、1又は複数の第2の変換動作が、そのような閾値量に対するそのような比較によって決定されるように実施されてもよい。
1又は複数の第2の変換動作は、近似正味形状の構成要素204を得るために公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120に十分に適合させるのに必要な程度まで実施されてもよい。いくつかの実施形態では、近似正味形状の構成要素204を提供するように公称モデルインターフェース854を加工物インターフェース120に十分適合させながらも、加工物インターフェース周囲504に沿った対応点の座標に対する公称モデルインターフェース周囲856に沿った1又は複数の点の座標間に、違いが存在し得る。たとえば、そのような違いは、張り出し部506の張り出し距離より少なくとも小さい量であってもよい。
いくつかの実施形態では、変換動作は、モデルインターフェース804が張り出し距離だけ加工物インターフェース120の上に張り出すように、加工物インターフェース120とモデルインターフェース804との間に張り出し部506を提供してもよい。たとえば、変換動作は、オフセット量を決定すること604、及びオフセット量604だけ公称モデルインターフェース854の少なくとも一部を変換することを含んでいてもよい。オフセット量604は、延長セグメント206の少なくとも一部の張り出し距離に対応し得る。
次に、図11A及び図11B、及び図12A~図12Dを参照すれば、モデルインターフェース804を延長する例示的な方法が説明される。図11Aは、ライブラリCADモデル852などからの公称モデルを示している。図11Bは、公称モデルインターフェース854を延長することを含む工程などにおいて、公称モデルインターフェース854に少なくとも部分的に基づいて生成された、延長セグメントCADモデル800などの延長セグメント802のモデルを示す。図12は、モデルインターフェース804を延長して、それぞれの加工物116の加工物インターフェース120に付加的に印刷されるように構成された延長セグメント802のモデルを提供する例示的な方法を示すフローチャートを示す。
モデルインターフェース804を延長する例示的な方法は、公称の又は変換されたモデルインターフェース804及び/又は公称モデルの3次元部分から開始して実施されてもよい。図9A及び図9Bを参照して説明したように、延長セグメントCADモデル800を生成する例示的な方法900は、工程920において、選択された公称モデルインターフェース854又は変換されたモデルインターフェース804を延長することを含んでいてもよい。追加的に、3次元部分を変換する工程922は、公称モデルインターフェース854を延長することを含んでいてもよい。そのような公称モデルインターフェース854は、公称モデルから抽出されていてもよく、又は公称モデルインターフェース854を延長するときに公称モデルの一部のままであってもよい。公称モデルインターフェース854及び/又は公称モデルの3次元部分が延長するときに公称モデルの一部のままである場合、結果として得られる延長セグメント206は、たとえば、工程916を参照して説明したように、公称モデルインターフェース854に対応する公称モデルの3次元部分を抽出することによって公称モデルから抽出され得る。
図11Bに示すように、延長セグメント802のモデルは、モデルインターフェース804から上面808まで延びる高さhを含んでいてもよい。延長セグメント802の高さhは、公称モデル852から決定され得る。たとえば、延長セグメント206の高さhは、公称モデルインターフェース854から公称モデル852の公称上面858までのz方向距離に対応してもよい。代替的には、延長セグメント206の高さhは、公称モデル852とは独立して指定されてもよい。延長セグメント802の例示的なモデルは、モデルインターフェース804から公称モデル852の公称上面858まで延長されてもよい。
いくつかの実施形態では、延長セグメント802のモデルは、モデルインターフェース804からモデルの上面808まで延びる領域を含んでいてもよい。追加的に、又は代替策として、図11Bに示すように、延長セグメント802のモデルは、モデルインターフェース804とモデルの上面808との間に複数の延長セグメントスライス1100を含んでいてもよい。延長セグメントスライス1100は、公称モデル852内の公称モデルスライス1102に対応し得る。公称モデルスライス1102及び/又は延長セグメントスライス1100は、任意の所望のz方向間隔を有していてもよい。公称モデルスライス1102は、公称モデルインターフェース854及び/又は1又は複数の公称延長面1104を含んでいてもよい。公称モデルスライス1102は、公称モデルのz方向解像度に対応してもよく、延長セグメントスライス1100は、延長セグメント802のモデルのz方向解像度に対応してもよい。いくつかの実施形態では、延長セグメント802のモデルのz方向解像度は、公称モデル852のz方向解像度と異なっていてもよい。たとえば、延長セグメント802のモデルのz方向の解像度は、公称モデル852のz方向の解像度に対して増大又は低下させてもよい。
図12Aに示すように、モデルインターフェース804を拡張する例示的な方法1200は、工程1202において、加工物の少なくとも一部を含む視野114のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて加工物116の高さを決定すること、工程1204において、加工物116の加工物インターフェース120上に付加的に印刷される延長セグメント206の高さを決定すること、及び工程1206において、延長セグメント206の高さに対応する量だけz方向にモデルインターフェース804を延長することを含んでいてもよい。モデルインターフェース804は、公称モデル内でz方向に延長されてもよく、延長セグメント802の結果として生じるモデルは、そこから抽出されてもよい。あるいは、モデルインターフェース804は、公称モデルから抽出されてもよく、次いで、モデルインターフェース804は、生成されている延長セグメント802のモデル内の延長セグメント206の高さに対応する量だけz方向に延長されてもよい。
工程1206においてモデルインターフェース804を延長する例示的な方法が、図12B~図12Dに示される。図12Bに示すように、モデルインターフェース804をz方向に延長することは、工程1208において、付加製造機104のビルド面122に対応する高さにモデルインターフェース804を位置決めすること、工程1210において、延長セグメント206の高さに対応する、モデルインターフェース804の上方のz方向の距離を離してモデルインターフェースのコピーを位置決めすること、及び工程1212において、モデルインターフェース804からモデルインターフェース804のコピーまでz方向に延びる延長セグメント802のモデルを定義することを含んでいてもよい。
図12Cに示すように、モデルインターフェース804をz方向に延長することは、工程1214において、付加製造機104のビルド面122に対応する高さにモデルインターフェース804を位置決めすること、工程1216において、公称モデルの上面に対応する公称モデルの公称延長面1104を決定し、延長セグメント206の高さに対応する、モデルインターフェース804の上方のz方向の距離を離して公称モデルの公称延長面1104を位置決めすること、及び工程1218において、モデルインターフェース804から公称延長面1104までz方向に延びる延長セグメント802のモデルを定義することを含んでいてもよい。
図12Dに示すように、モデルインターフェース804をz方向に延長することは、工程1220において、ビルド面122に対応する高さにモデルインターフェース804を位置決めすること、工程1222において、延長セグメント802のモデルの延長面1104のスライス高さを決定すること、工程1224において、延長セグメント802のモデルのスライス高さに対応する高さにある公称延長面1104を公称モデル内で決定すること、及び工程1226において、スライス高さに対応する、モデルインターフェース804の上方のz方向の距離を離して公称延長面1104を位置決めすることを含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、モデルインターフェース804をz方向に延長することは、工程1228において、公称延長面1104を変換し、変換された延長面1104を提供することを含んでいてもよい。公称延長面1104の変換は、公称延長面1104とモデルインターフェース804との比較に少なくとも部分的に基づき得る。追加的に、又は代替策として、公称延長面1104の変換は、延長セグメント206の高さに対するモデルインターフェース804の上方の公称延長面1104の位置に少なくとも部分的に基づいてもよい。工程1228における変換することは、図10A~図10Dに示すもの又は任意の他の変換動作、たとえば位置合わせ、変更、修正、ねじ曲げ、歪み、変形、補正、調整、訂正、直線化、傾斜、回転、曲げ、ねじり、又は編集、及びこれらの組み合わせを含む、もう1つの変換動作を含んでいてもよい。
工程1228における特定の変換動作は、公称延長面1104及び/又は公称延長面1104の位置の比較に少なくとも部分的に基づいて選択され得る。いくつかの実施形態では、変換動作は、モデルインターフェース804から変換された延長面1104への段階的な遷移を提供するように構成されてもよい平滑化因子を含んでいてもよい。たとえば、延長面1104は、モデルインターフェース周囲806とは異なる周囲を有してもよく、平滑化因子は、それらの間の段階的な遷移を提供するように構成されてもよい。平滑化因子は、延長面1104のz方向の場所に応じて、比例配分された量だけ変換を調整し得る。
延長セグメント206の高さに対応するz方向位置の延長面1104は、変換されなくてよく、それにより、延長セグメント802のモデルは、加工物インターフェース120に適合するモデルインターフェース804から公称モデル852の上面858に適合する延長面1104までz方向に沿って段階的に遷移し得る。追加的に、又は代替策として、モデルインターフェース804と延長セグメントの上面808との間のz方向位置にある延長面1104は、変換に適用される平滑化因子で変換されて、モデルインターフェース804の周囲と公称モデル852の上面の周囲との間の周囲に部分的に適合する変換された延長面1104を提供してもよい。また、いくつかの実施形態では、延長セグメント206の高さに対応するz方向位置にある延長面1104は、変換されて、たとえば、公称モデルの上面とは異なる延長セグメント206の上面808を提供してもよい。
引き続き図12Dを参照すれば、モデルインターフェース804をz方向に延長する工程は、任意の数のスライスに対して実施されてもよい。図12Dに示すように、例示的な方法1200は、工程1230において、延長セグメント802のモデルが別のスライスを含んでいてもよいかどうかを決定することを含んでいてもよい。スライスの数は、延長セグメント802のモデルの意図された高さ及びz方向のスライス間隔などに基づいて事前に決定されてもよい。z方向スライス間隔は、延長セグメント802のモデルの所望のz方向解像度に依存し得る。別のスライスがある場合、例示的な方法1200は、工程1222から1230を繰り返すことを含んでいてもよい。工程1230が追加のスライスがないことを示す場合、例示的な方法1200は、工程1232に進んでよく、これは、各公称の又は変換された延長面1104を通ってモデルインターフェース804からz方向に延びる、延長セグメント802のモデルを定義することを提供し、モデルは、延長セグメント206の高さまで延びている。延長セグメント802のモデルは、工程1232において、工程1224、1226、及び1228において各延長面が決定され、位置決めされ、及び/又は変換されると同時に、又はその後に定義されてもよい。
再び図9Aを参照すれば、複数の延長セグメント802のモデルは、図8Aに示す延長セグメントCADモデル800などに、工程914において出力されてもよい。延長セグメント802のモデルのそれぞれは、延長セグメントCADモデル800内のインターフェース面に対してz方向に位置合わせされたモデルインターフェース804を含んでいてもよい。延長セグメントCADモデル800内のインターフェース面は、付加印刷機104のビルド面122に対応し得る。このようにして、複数の延長セグメント206は、各延長セグメント206がビルド面122とz方向に位置合わせしながら、同じビルドの一部としてそれぞれの加工物116の加工物インターフェース120上に付加的に印刷されてもよい。再び図4を参照すれば、延長セグメント206を付加的に印刷する例示的な方法400は、工程408において、視覚システムによって撮像された視野114のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて印刷コマンドを生成することを含む。図7Bは、1又は複数の延長セグメント206の複数のスライスに対して印刷コマンドを生成する例示的な方法750を示している。次に図13を参照すれば、複数の延長セグメント206のスライスの例示的な印刷コマンド1300が、グラフィカルに示されている。図13に示すように、延長セグメント206のスライスを付加的に印刷するための例示的な印刷コマンド1300は、スライスにそれぞれ対応する複数のツールパス1302を含んでいてもよい。例示的な実施形態では、印刷コマンド1300は、複数の延長セグメント206のモデルインターフェース804に対応するツールパスを含むスライス用であってもよい。追加の印刷コマンド1300が、図7Bを参照して説明したように各スライスに対して生成されてもよい。スライスの数は、延長セグメントCADモデル800内の延長セグメント206のサイズ(たとえば、高さ、厚さ)、並びに粉末126又は延長セグメント206を付加的に印刷するために使用されてもよい他の材料の層の所望の厚さに依存し得る。
例示的な実施形態では、延長セグメントCADモデル800は、第1の延長セグメント802の少なくとも第1のモデルが第2の延長セグメント802の少なくとも第2のモデルと異なる複数の延長セグメント802のモデルを含んでいてもよい。第1の延長セグメント802の第1のモデルは、第1の加工物116の第1の加工物インターフェース120に適合し、実質的に一致してもよく、第2の延長セグメント802の第2のモデルは、第2の加工物116の第2の加工物インターフェース120に適合し、実質的に一致してもよい。印刷コマンド1300は、第1の延長セグメント206の第1のスライスに対応する第1のツールパス、及び第2の延長セグメント206の第2のスライスに対応する第2のツールパスを含んでよく、第1のツールパスは第2のツールパスと異なってもよい。たとえば、第1のツールパスは第1の延長セグメント周囲を定義してもよく、第2のツールパスは第2の延長セグメント周囲を定義してもよく、ここでは、第1の延長セグメント周囲は曲率、表面積及び/又はジオメトリに関して第2の延長セグメント周囲とは異なる。
次に図14~図19を参照すれば、いくつかの実施形態では、例示的な付加製造システム100は、そうでなければ付加製造システム100の1又は複数のアスペクト間で時々発生する可能性がある不一致、バイアス、位置ずれ、較正エラーなどを防止又は軽減するために較正調整を実施するように構成されてもよい。たとえば、較正調整は、視覚システム102と付加製造機104との間、視覚システム102と視覚システム102を使用して取得された1又は複数のデジタル画像に少なくとも部分的に基づいて生成される1又は複数のCADモデルとの間、又は1又は複数のCADモデルと付加製造機104との間、又はこれらの組み合わせの不一致、バイアス、位置ずれ、較正エラーなどを防止又は軽減するように構成されてもよい。
較正CADモデルが利用されて、較正調整を実施するなどによって付加製造システム100を較正してよい。図14は、例示的な較正CADモデル1400を示している。較正CADモデル1400は、1又は複数のモデル較正マーク1402を含む。1又は複数のモデル較正マーク1402は、それぞれ、位置登録点202のモデルの形態をとるか、又は含んでいてもよい。たとえば、モデル較正マーク1402は、位置登録点202のモデルを定義するドット又は他のマークを含んでいてもよい。1又は複数のモデル較正マーク1402は、それぞれ、複数の位置登録点202(図2A及び図2B)のそれぞれのものに対応するCADモデル座標に配置されてもよい。位置登録点202は、複数の加工物116のそれぞれが、そのそれぞれの加工物インターフェース120上に付加的に印刷するときに位置する場所に対応し得る。
1又は複数の加工物ドック210は、それぞれ、複数の加工物116をビルドプレート118に固定するように構成されてもよく、位置登録点202は、ビルドプレート118内に固定され、視覚システム102及び/又は付加製造機104内に設置されるときに加工物116が配置されると予想される表示を提供してよい。較正CADモデル1400は、付加製造機104によって利用されて、位置登録点202に対応する場所にモデル較正マーク1402を付加的に印刷してよく、そのような場所は、加工物116がビルドプレート118に固定されたときに配置されると予想されるところである。たとえば、モデル較正マーク1402によって表される位置登録点202は、ビルドプレート118の1又は複数の加工物ドックの場所に対応し得る。
例示的な実施形態では、複数のモデル較正マーク1402のそれぞれのものは、複数の位置登録点202のそれぞれのものに対応するCADモデル座標を有していてもよい。モデル較正マーク1402は、幾何学形状又はパターンを含んでもよく、幾何学形状又はパターンの少なくとも一部は、それぞれの位置登録点202に対応するCADモデル座標を有していてもよい。さらに別の例示的な実施形態では、モデル較正マーク1402は、モデルインターフェース周囲806などの延長セグメント802のモデルの周囲に対応する輪郭を含んでいてもよく、輪郭は、延長セグメント802のモデルに基づいて延長セグメント206が付加的に印刷され得る加工物116の場所に対応するCADモデル座標を有してもよい。
図15は、付加製造機104を使用して較正面1500上に印刷された複数の印刷された較正マーク1502を含む例示的な較正面1500を示している。印刷された較正マーク1502は、図14に示す較正CADモデル1400などの較正CADモデル1400に少なくとも部分的に基づいて較正面1500上に印刷されていてもよい。較正面1500は、ビルドプレート118、及び/又はビルドプレート118に貼付された較正シートを含んでいてもよい。例示的な較正シートは、転写紙、カーボン紙、又は付加製造機104が較正マーク1502をその上に印刷するのに適した他の材料を含んでいてもよい。例示的な実施形態では、印刷された較正マーク1502は、レーザなどの付加製造ツールを使用して印刷されてもよいが、粉末126又は他の添加材料を利用しない。たとえば、付加製造機104は、エネルギー源142を使用して較正面1500にマークすることにより複数の延長セグメント206を付加的に印刷するように構成されたレーザなどのエネルギー源142を含んでいてもよい。
図16は、視覚システム102を使用して取得された複数のデジタル表現された較正マーク1602を含む視野114の例示的なデジタル表現1600を示す。視野114内のデジタル表現された較正マーク1602のデジタル表現1600は、エッジ検出アルゴリズムを使用して識別されてもよい。例示的なエッジ検出アルゴリズムは、輝度又はコントラストの変化などの不連続性を有する視野114のデジタル表現1600内のピクセルを識別することにより、デジタル表現された較正マーク1602を識別し得る。図16に示すように、視野114のデジタル表現1600は、較正CADモデル1400と比較されてもよい。たとえば、複数のデジタル表現された較正マーク1602のそれぞれのものは、対応する複数のモデル較正マーク1402のそれぞれのものと比較されてもよい。
図17は、複数のデジタル表現された較正マーク1602のそれぞれのものと、複数のモデル較正マーク1402の対応するそれぞれのものとの例示的な比較を示す例示的な比較表1700を示す。図17に示さすように、そのような比較は、モデル較正マーク1402の公称座標1702を決定すること、及びデジタル表現された較正マーク1602の測定された座標1704を決定することを含んでいてもよい。そのような比較は、それぞれのデジタル表現された較正マーク1602と対応するモデル較正マーク1402との間の違いなど、システムオフセット1706を決定することをさらに含んでいてもよい。比較データは、対応する各位置登録点202など、各モデル較正マーク1402について取得されてもよい。
システムオフセット1706は、不一致、バイアス、位置ずれ、較正エラーなどを示し得る。比較に応じて、較正調整が実施されてもよい。較正調整は、視覚システム102、付加製造機104、又は制御システム106を含む付加製造システム100の任意のアスペクトに適用され得る。追加的に、又は代替策として、較正調整が、ライブラリCADモデル及び/又は延長セグメントCADモデル800を含む1又は複数のCADモデルに適用されてもよい。たとえば、CADモデルに適用される較正調整は、CADモデルの座標を、視覚システム座標及び/又は付加製造機座標などの付加製造システム100の座標に位置合わせするように構成されてもよい。較正調整は、各モデル較正マーク1402を対応する位置登録点202と位置合わせするために、モデル較正マーク1402の任意の1又は複数に適用されてもよい。たとえば、システムオフセット1706が閾値オフセット値を超える場合、較正調整が、モデル較正マーク1402に関して適用されてもよい。
較正調整の例示的な結果が、図18A~図18Cに概略的に示されている。図18Aは、視覚システム102に適用される較正調整などのための、較正する前1802及び較正した後1804に視覚システム102から取得される加工物インターフェース120の例示的なデジタル表現1800を示す。図18Bは、付加製造機104に適用される較正調整などのための、較正する前1812及び較正した後1814に付加製造機104を使用して付加的に印刷される延長セグメント1810の例示的な場所を示す。図18Cは、延長セグメントCADモデルに適用される較正調整などのための、較正する前1822及び較正した後1824の延長セグメントCADモデル内の延長セグメント1820のモデルの例示的な場所を示す。
次に図19を参照すれば、付加製造システム100を較正する例示的な方法が、説明される。例示的な方法1900は、工程1902において、1又は複数のデジタル表現された較正マーク1602のデジタル表現を較正CADモデル1400と比較することを含んでいてもよい。較正CADモデル1400は、1又は複数のモデル較正マーク1402を含んでいてもよい。1又は複数のデジタル表現された較正マーク1602のデジタル表現は、視覚システム102を使用して得られていてよく、1又は複数の印刷された較正マーク1502は、付加製造機104を使用して較正CADモデル1400に従って較正面1500上に印刷されていてもよい。いくつかの実施形態では、例示的な方法1900は、視覚システム102を使用して、1又は複数のデジタル表現された較正マーク1602のデジタル表現を取得することを含んでいてもよい。
工程1902に応答して、1又は複数の較正調整が、適用されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、例示的な方法1900は、工程1904において、比較に少なくとも部分的に基づいて1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用することを含んでいてもよい。較正調整は、視覚システム座標及び/又は付加製造機座標などの付加製造システム100の1又は複数の座標に1又は複数のCADモデルを位置合わせしてもよい。たとえば、較正調整は、1又は複数のモデル較正マーク1402の座標を付加製造機104の座標に位置合わせしてもよい。追加的に、又は代替策として、例示的な方法1900は、工程1906において、比較に少なくとも部分的に基づいて付加製造システム100に対して較正調整を適用することを含んでいてもよい。付加製造システム100に適用される較正調整は、視覚システム102の1又は複数の座標を付加製造機104の1又は複数の座標と位置合わせするように構成されてもよい。
例示的な実施形態では、付加製造システム100を較正する方法1900は、付加製造機104を使用して較正CADモデル1400に従って較正面1500上に1又は複数のモデル較正マーク1402を印刷することを含んでいてもよい。モデル較正マーク1402は、較正CADモデル1400に従って、複数の位置登録点202において較正面1500に印刷されてもよい。位置登録点202は、複数の加工物116のそれぞれのもの上に複数の延長セグメント206のそれぞれのものを付加的に印刷するときに複数の加工物116のそれぞれのものが位置する場所にそれぞれ対応するCADモデル座標を有していてもよい。
デジタル表現された較正マーク1602のデジタル表現は、モデル較正マーク1402及びデジタル表現された較正マーク1602の座標及び/又は寸法に少なくとも部分的に基づいて、較正CADモデル1400内のモデル較正マーク1402と比較されてもよい。たとえば、1又は複数のデジタル表現された較正マーク1602のデジタル表現を較正CADモデル1400内のモデル較正マーク1402と比較することは、そのデジタル表現内の1又は複数のデジタル表現された較正マーク1602の1又は複数の座標を、較正CADモデル1400内のモデル較正マーク1402の対応する1又は複数の座標と比較すること、及びそれらの間の1又は複数の違いを決定することを含んでいてもよい。1又は複数の座標は、付加製造機104を使用して複数の延長セグメント206のそれぞれのものがその上に付加的に印刷される複数の加工物116のそれぞれのものの場所にそれぞれ対応する、複数の位置登録点202のそれぞれのものの座標を含んでいてもよい。追加的に、又は代替策として、1又は複数のデジタル表現された較正マーク1602のデジタル表現を較正CADモデル1400内のモデル較正マーク1402と比較することは、そのデジタル表現内の1又は複数のデジタル表現された較正マーク1602の1又は複数の寸法を、較正CADモデル1400内の1又は複数のモデル較正マーク1402の対応する1又は複数の寸法と比較すること、及びそれらの間の1又は複数の違いを決定することを含んでいてもよい。
さらに図19を参照すれば、1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用する工程1904は、工程1902における比較に少なくとも部分的に基づいて、1又は複数のCADモデルの少なくとも一部を変換することを含んでいてもよい。変換は、1又は複数のCADモデルの少なくとも一部の回転、曲げ、ねじり、シフト、スケーリング、平滑化、位置合わせ、オフセット、及び/又はモーフィングを含んでいてもよい。
例示的な実施形態では、1又は複数のCADモデルは、複数の延長セグメント802のモデルを有する延長セグメントCADモデル800を含んでいてもよく、延長セグメントのモデルは、複数の加工物116のそれぞれのもの上に複数の延長セグメント206のそれぞれのものを付加的に印刷するときに複数の加工物116のそれぞれのものが位置する場所にそれぞれ対応する、複数の位置登録点202のそれぞれのものに対応するCADモデル座標にそれぞれ配置されてもよい。いくつかの実施形態では、工程1904において1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用することは、比較に少なくとも部分的に基づいて延長セグメントCADモデル800の少なくとも一部分を変換して、延長セグメントCADモデル800の延長セグメント802の複数のモデルのそれぞれのものを、付加製造システム100の複数の位置登録点202のそれぞれのものに位置合わせすることを含んでいてもよい。
さらに別の例示的な実施形態では、工程1904において1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用することは、延長セグメントCADモデル800を生成することを含んでいてもよい。生成された延長セグメントCADモデル800は、複数の加工物116のそれぞれのもの上に付加的に印刷されるように構成された複数の延長セグメント802のモデルを含んでいてもよく、延長セグメント802の複数のモデルは、較正調整に少なくとも部分的に基づいて決定されたCADモデル座標にそれぞれ配置されてもよい。延長セグメント802の複数のモデルは、付加製造システム100の複数の位置登録点202のそれぞれとのものと位置合わせされてもよい。複数の位置登録点202は、複数の加工物116のそれぞれのもの上に複数の延長セグメント206のそれぞれのものを付加的に印刷するときに、複数の加工物116のそれぞれのものが位置する場所に対応し得る。
次に図20を参照すれば、付加製造システム100のさらなる特徴が説明される。図20に示すように、例示的な付加製造システム100は、制御システム106を含んでいてもよい。例示的な制御システム106は、視覚システム102及び/又は付加製造機104と通信可能に結合されたコントローラ2000を含む。コントローラ2000はまた、ユーザインターフェース108及び/又は管理システム110と通信可能に結合されてもよい。
コントローラ2000は、付加視覚システム102及び/又は付加製造機104に対してローカル又は遠隔に配置され得る、1又は複数の計算装置2002を含んでいてもよい。1又は複数の計算装置2002は、1又は複数のプロセッサ2004及び1又は複数のメモリデバイス2006を含んでいてもよい。1又は複数のプロセッサ2004は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、論理デバイス、及び/又は他の適切な処理デバイスなど、任意の適切な処理デバイスを含んでいてもよい。1又は複数のメモリデバイス2006は、非一時的なコンピュータ可読媒体、RAM、ROM、ハードドライブ、フラッシュドライブ、及び/又は他のメモリデバイスを含むがこれらに限定されない1又は複数のコンピュータ可読媒体を含んでいてもよい。
1又は複数のメモリデバイス2006は、1又は複数のプロセッサ2004によって実行可能な機械実行可能命令2008を含む、1又は複数のプロセッサ2004によってアクセス可能な情報を記憶してもよい。命令2008は、1又は複数のプロセッサ2004によって実行されると、1又は複数のプロセッサ2004に動作を実行させる命令のセットを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、命令2008は、1又は複数のプロセッサ2004に、コントローラ2000及び/又は1又は複数の計算装置2002が構成される動作を実行させるように構成されてもよい。そのような動作は、たとえば、視覚システム102に、1又は複数の加工物116の加工物インターフェース120を含む視野114のデジタル表現を撮像させること、1又は複数の視野114の1又は複数のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて1又は複数の印刷コマンド1300を生成すること、及び付加製造機104に複数の加工物116の対応するそれぞれのもの上に複数の延長セグメント206のそれぞれのものを付加的に印刷させることを含んで、視覚システム102及び/又は付加製造機104を制御することを含んでいてもよい。たとえば、そのような命令2008は、1又は複数の印刷コマンド1300を含んでいてもよく、印刷コマンドは、付加製造機104によって実行されると、付加製造ツールを、複数のツールパス座標を含むツールパスに対して配向し、複数の延長セグメント206の層を付加的に印刷するようにツールパスの特定の部分において付加製造ツールに付加的に印刷させる。複数の延長セグメント206の層は、延長セグメントCADモデル800のスライスに対応し得る。そのような動作は、追加的又は代替的に、付加製造システム100の較正を含んでいてもよい。
そのような動作は、追加的又は代替的に、視覚システム102、付加製造機104、ユーザインターフェース108、及び/又は管理システム110からの入力の受信することを含んでいてもよい。そのような動作は、追加的又は代替的に、入力に少なくとも部分的に基づいて視覚システム102及び/又は付加製造機104を制御することを含んでいてもよい。そのような動作は、制御モデル2010によって提供される制御コマンドに従って実行されてもよい。例として、例示的な制御モデル2010は、1又は複数の視野114の1又は複数のデジタル表現から複数の加工物116のそれぞれの加工物インターフェース120を決定するように構成された1又は複数の制御モデル2010、1又は複数の視野114の1又は複数のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて延長セグメントCADモデル800を決定及び/生成するように構成された1又は複数の制御モデル2010、及び/又は延長セグメントCADモデル800を複数のスライスにスライスするように、及び/又は複数のスライスのそれぞれに対するツールパス及び/又は付加印刷領域を決定又は生成するように構成された1又は複数の制御モデル2010を含んでいてもよい。機械実行可能命令2008は、任意の適切なプログラミング言語で書かれたソフトウェアであることができ、又はハードウェアで実装することができる。追加的に、及び/又は代替的に、命令2008は、プロセッサ2004上の論理的及び/又は仮想的に別個のスレッドで実行することができる。
メモリデバイス2006は、1又は複数のプロセッサ2004によってアクセス可能なデータ2012を記憶してもよい。データ2012は、現在又はリアルタイムのデータ、過去のデータ、又はそれらの組み合わせを含むことができる。データ2012は、データライブラリ2014に記憶されてもよい。例として、データ2012は、コントローラ2000、視覚システム102、付加製造機104、ユーザインターフェース108、管理システム110、及び/又は計算装置2002に関連付けられた、又は生成されたデータ2012を含む、付加製造システム100によって関連付けられた、又は生成されたデータを含んでいてもよい。データ2012は、視覚システム102、付加製造機104、ユーザインターフェース108、及び/又は管理システム110に関連付けられたものなどの、付加製造システム100に関連付けられた他のデータセット、パラメータ、出力、情報も含んでいてもよい。
1又は複数の計算装置2002は、有線又は無線通信回線2020を介した通信ネットワーク2018との通信に使用され得る通信インターフェース2016も含んでいてもよい。通信インターフェース2016は、たとえば、送信機、受信機、ポート、コントローラ、アンテナ、及び/又は他の適切な構成要素を含む、1又は複数のネットワークとインターフェース接続するための任意の適切な構成要素を含んでいてもよい。通信インターフェース2016は、計算装置2002が視覚システム102、付加製造機104と通信することを可能にし得る。通信ネットワーク2018は、たとえば、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、SATCOMネットワーク、VHFネットワーク、HFネットワーク、Wi-Fiネットワーク、WiMAXネットワーク、ゲートリンクネットワーク、及び/又は通信回線2020を介してコントローラ2000との間でメッセージを送信するための任意の他の適切な通信ネットワークを含んでいてもよい。通信ネットワーク2018の通信回線2020は、データバス又は有線及び/又は無線通信リンクの組み合わせを含んでいてもよい。
通信インターフェース2016は、追加的又は代替的に、計算装置2002がユーザインターフェース108及び/又は管理システム110と通信することを可能にし得る。管理システム110は、サーバ2022及び/又はデータウェアハウス2024を含んでいてもよい。一例として、データ2012の少なくとも一部は、データウェアハウス2024内に記憶されてもよく、サーバ2022は、データウェアハウス2024から計算装置2002にデータ2012を送信し、及び/又はデータ2012を計算装置2002から受信し、受信したデータ2012をさらなる目的のためにデータウェアハウス2024内に記憶するように構成されてもよい。サーバ2022及び/又はデータウェアハウス2024は、制御システム106の一部として実装されてもよい。
本発明のさらなる態様は、以下の条項の主題によって提供される。
付加製造システムを較正する方法であって、1又は複数の較正マークのデジタル表現を1又は複数のモデル較正マークを含む較正CADモデルと比較することであって、1又は複数の較正マークのデジタル表現は視覚システムを使用して取得されており、1又は複数の較正マークは付加製造機を使用して較正CADモデルに従って較正面上に印刷されている、比較すること、及び比較に少なくとも部分的に基づいて1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用することであって、較正調整は、1又は複数のCADモデルを付加製造システムの1又は複数の座標に位置合わせするように構成される、適用することを含む、方法。
付加製造機を使用して較正CADモデルに従って較正面上に1又は複数の較正マークを印刷することを含む、前述の条項の方法。
較正面がビルドプレートに貼付された較正シートを備え、ビルドプレートは、付加製造機内に設置されるように構成され、付加製造機を使用して複数の加工物のそれぞれのもの上に複数の延長セグメントのそれぞれのものを付加的に印刷するときに複数の加工物を固定するように構成される、前述の条項のいずれかの方法。
付加製造機が、複数の延長セグメントを付加的に印刷するように構成されたエネルギー源を備え、1又は複数の較正マークを印刷することが、エネルギー源を使用して較正面にマーキングすることを含む、前述の条項のいずれかの方法。
較正CADモデルに従って複数の位置登録点において較正面に複数の較正マークを印刷することを含み、複数の位置登録点は、複数の加工物のそれぞれのもの上に複数の延長セグメントのそれぞれのものを付加的に印刷するときに複数の加工物のそれぞれのものが位置する場所にそれぞれ対応するCADモデル座標を有する、前述の条項のいずれかの方法。
視覚システムを使用して1又は複数の較正マークのデジタル表現を取得することを含む、前述の条項のいずれかの方法。
較正CADモデルが、複数の位置登録点のそれぞれのものに対応するCADモデル座標にそれぞれ配置された複数の較正マークのモデルを含み、複数の位置登録点のモデルは、複数の加工物のそれぞれのもの上に複数の延長セグメントのそれぞれのものを付加的に印刷するときに複数の加工物のそれぞれのものが位置する場所にそれぞれ対応する、前述の条項のいずれかの方法。
1又は複数の較正マークが複数のドットを含み、複数のドットのそれぞれのものが、複数の位置登録点のそれぞれのものに対応するCADモデル座標を有し、複数の位置登録点は、複数の延長セグメントのそれぞれのものがその上に付加的に印刷される複数の加工物のそれぞれのものの場所にそれぞれ対応する、前述の条項のいずれかの方法。
1又は複数の較正マークが複数の幾何学形状又はパターンを含み、複数の幾何学形状又はパターンのそれぞれのものの少なくとも一部が、複数の位置登録点のそれぞれのものに対応するCADモデル座標を有し、複数の位置登録点は、複数の延長セグメントのそれぞれのものがその上に付加的に印刷される複数の加工物のそれぞれのものの場所にそれぞれ対応する、前述の条項のいずれかの方法。
1又は複数の較正マークが、延長セグメントのモデルの周囲にそれぞれ対応する複数の輪郭を含み、複数の輪郭のそれぞれのものが、複数の延長セグメントのそれぞれのものがその上に付加的に印刷される複数の加工物のそれぞれのものの場所にそれぞれ対応するCADモデル座標を有する、前述の条項のいずれかの方法。
1又は複数の較正マークのデジタル表現を較正CADモデルと比較することが、そのデジタル表現内の1又は複数の較正マークの1又は複数の座標を、較正CADモデル内のモデル較正マークの対応する1又は複数の座標と比較すること、及びそれらの間の1又は複数の違いを決定することを含む、前述の条項のいずれかの方法。
1又は複数の座標が、複数の位置登録点のそれぞれのものの座標を含み、複数の位置登録点は、付加製造機を使用して複数の延長セグメントのそれぞれのものがその上に付加的に印刷される複数の加工物のそれぞれのものの場所にそれぞれ対応する、前述の条項のいずれかの方法。
1又は複数の較正マークのデジタル表現を較正CADモデルと比較することは、そのデジタル表現内の1又は複数の較正マークの1又は複数の寸法を、較正CADモデル内のモデル較正マークの対応する1又は複数の寸法と比較すること、及びそれらの間の1又は複数の違いを決定することを含む、前述の条項のいずれかの方法。
比較に少なくとも部分的に基づいて1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用することが、比較に少なくとも部分的に基づいて1又は複数のCADモデルの少なくとも一部を変換することを含み、変換することは、1又は複数のCADモデルの少なくとも一部の回転、曲げ、ねじり、シフト、スケーリング、平滑化、位置合わせ、オフセット、及び/又はモーフィングを含む、前述の条項のいずれかの方法。
1又は複数のCADモデルが延長セグメントCADモデルを含み、延長セグメントCADモデルが、複数の位置登録点のそれぞれのものに対応するCADモデル座標にそれぞれ配置された複数の延長セグメントのモデルを含み、複数の位置登録点は、複数の加工物のそれぞれのもの上に複数の延長セグメントのそれぞれのものを付加的に印刷するときに複数の加工物のそれぞれのものが位置する場所にそれぞれ対応する、前述の条項のいずれかの方法。
比較に少なくとも部分的に基づいて1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用することが、比較に少なくとも部分的に基づいて延長セグメントCADモデルの少なくとも一部を変換して、延長セグメントCADモデルの延長セグメントの複数のモデルのそれぞれのものを、付加製造システムの複数の位置登録点のそれぞれのものと位置合わせすることを含む、前述の条項のいずれかの方法。
付加製造システムであって、視覚システム及び付加製造機に動作可能に結合されたコントローラを備え、コントローラは、1又は複数のコンピュータ可読媒体及び1又は複数のプロセッサを備え、1又は複数のコンピュータ可読媒体は、コンピュータ実行可能命令であって、1又は複数のプロセッサによって実行されたとき、付加製造システムに、1又は複数のモデル較正マークのデジタル表現を、1又は複数のモデル較正マークを含む較正CADモデルと比較させ、比較に少なくとも部分的に基づいて1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用させ、1又は複数の較正マークのデジタル表現は、視覚システムを使用して取得されており、1又は複数の較正マークは、付加製造機を使用して較正CADモデルに従って較正面上に印刷されており、較正調整は、1又は複数のCADモデルを付加製造システムの1又は複数の座標と位置合わせするように構成される、コンピュータ実行可能命令を含む、付加製造システム。
1又は複数の較正マークのデジタル表現を撮像するように構成された視覚システムであって、1又は複数の視野、及び1又は複数の視野内にある1又は複数の較正マークを含む、前述の条項のシステム。
較正面上に1又は複数の較正マークを付加的に印刷するように構成された付加製造機を備える、前述の条項のいずれかのシステム。
コンピュータ実行可能命令を含むコンピュータ可読媒体であって、コンピュータ実行可能命令は、付加製造システムの1又は複数のプロセッサによって実行されたとき、付加製造システムに、1又は複数の較正マークのデジタル表現を、1又は複数のモデル較正マークを含む較正CADモデルと比較させ、比較に少なくとも部分的に基づいて1又は複数のCADモデルに対して較正調整を適用させ、1又は複数の較正マークのデジタル表現は、視覚システムを使用して取得されており、1又は複数の較正マークは、付加製造機を使用して較正CADモデルに従って較正面上に印刷されており、較正調整は、1又は複数のCADモデルを付加製造システムの1又は複数の座標と位置合わせするように構成される、コンピュータ可読媒体。
この書面による説明は、例示的な実施形態を使用して、最良の形態を含む現在開示されている主題を説明し、また、任意のデバイス又はシステムを作成及び使用し、任意の組み込まれた方法を実施することを含んで、当業者が誰もがそのような主題を実践することも可能にする。現在開示する主題の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、当業者が思いつく他の例を含んでもよい。そのような他の例は、これらが特許請求の範囲内の文字通りの言葉とは異ならない構造要素を含む場合、又はこれらが、特許請求の範囲内の文字通りの言葉との実質的な違いを有さない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図する。

Claims (15)

  1. 付加製造システム(100)を較正する方法であって、
    数の較正マーク(1602)のデジタル表現を数のモデル較正マーク(1402)を含む較正CADモデル(1400)と比較することであって、前記複数の較正マーク(1602)のデジタル表現は視覚システム(102)を使用して取得されており、前記複数の較正マーク(1602)は、付加製造機(104)を使用して前記較正CADモデル(1400)に従って較正面(1500)上の複数の位置登録点(202)に印刷されており、前記複数の位置登録点(202)は、複数の加工物(116)が配置される位置に対応するCADモデル座標を有する、比較すること、及び
    前記比較に少なくとも部分的に基づいて、前記複数の加工物(116)にそれぞれが対応する複数の3次元モデルを有するCADモデル(800、850)に対して較正調整を適用することであって、前記較正調整は、前記CADモデル(800、850)の前記複数の3次元モデルのそれぞれ、前記対応する加工物(116)に関連付けられた前記位置登録点(202)のCADモデル座標に位置合わせするように構成される、適用することを含む、方法。
  2. 前記付加製造機(104)を使用して前記較正CADモデル(1400)に従って前記較正面(1500)上に前記複数の較正マーク(1602)を印刷すること
    を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記較正面(1500)が、ビルドプレート(118)に貼付された較正シートを備え、前記ビルドプレート(118)は、前記付加製造機(104)内に設置されるように構成され、前記付加製造機(104)を使用して前記複数の加工物(116)のそれぞれのもの上に複数の延長セグメント(206)のそれぞれのものを付加的に印刷するときに前記複数の加工物(116)を固定するように構成される、請求項1又は請求項2に記載の方法。
  4. 前記付加製造機(104)が、前記複数の延長セグメント(206)を付加的に印刷するように構成されたエネルギー源(142)を備え、前記複数の較正マーク(1602)を印刷することが、前記エネルギー源(142)を使用して前記較正面(1500)にマーキングすることを含む、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 記複数の位置登録点(202)は、前記複数の加工物(116)のそれぞれのもの上に複数の延長セグメント(206)のそれぞれのものを付加的に印刷するときに前記複数の加工物(116)の前記それぞれのものが位置する場所にそれぞれ対応するCADモデル座標を有する、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記視覚システム(102)を使用して前記複数の較正マーク(1602)の前記デジタル表現を取得すること
    を含む、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記較正CADモデル(1400)が、前記複数の位置登録点(202)のそれぞれのものに対応するCADモデル座標にそれぞれ配置された前記複数の較正マーク(1602)のモデルを含み、前記複数の位置登録点(202)の前記モデルは、前記複数の加工物(116)のそれぞれのもの上に複数の延長セグメント(206)のそれぞれのものを付加的に印刷するときに前記複数の加工物(116)の前記それぞれのものが位置する場所にそれぞれ対応する、
    請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 記複数の較正マーク(1602)が、
    複数のドットであって、前記複数のドットのそれぞれのものが、前記複数の位置登録点(202)のそれぞれのものに対応するCADモデル座標を有し、前記複数の位置登録点(202)は、複数の延長セグメント(206)のそれぞれのものがその上に付加的に印刷される前記複数の加工物(116)のそれぞれのものの場所にそれぞれ対応する、複数のドット、又は
    複数の幾何学形状又はパターンであって、前記複数の幾何学形状又はパターンのそれぞれのものの少なくとも一部は、前記複数の位置登録点(202)のそれぞれのものに対応するCADモデル座標を有し、前記複数の位置登録点(202)は、複数の延長セグメント(206)のそれぞれのものがその上に付加的に印刷される前記複数の加工物(116)のそれぞれのものの場所にそれぞれ対応する、複数の幾何学形状又はパターン、又は
    延長セグメント(802)のモデルの周囲にそれぞれ対応する複数の輪郭であって、前記複数の輪郭のそれぞれのものは、複数の延長セグメント(206)のそれぞれのものがその上に付加的に印刷される前記複数の加工物(116)のそれぞれのものの場所にそれぞれ対応するCADモデル座標を有する、複数の輪郭
    を含む、請求項1~請求項7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 記複数の較正マーク(1602)の前記デジタル表現を前記較正CADモデル(1400)と比較することが、
    その前記デジタル表現内の前記複数の較正マーク(1602)の座標を、前記較正CADモデル(1400)内の前記モデル較正マーク(1402)の対応する座標と比較すること、及びそれらの間の違いを決定すること
    を含む、請求項1~請求項8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 記複数の位置登録点(202)は、前記付加製造機(104)を使用して複数の延長セグメント(206)のそれぞれのものがその上に付加的に印刷される前記複数の加工物(116)のそれぞれのものの場所にそれぞれ対応する、請求項1~請求項9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 記複数の較正マーク(1602)の前記デジタル表現を前記較正CADモデル(1400)と比較することが、
    その前記デジタル表現内の前記複数の較正マーク(1602)の寸法を、前記較正CADモデル(1400)内の前記モデル較正マーク(1402)の対応する寸法と比較すること、及びそれらの間の違いを決定すること
    を含む、請求項1~請求項10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記比較に少なくとも部分的に基づいて前記CADモデル(800、850)に対して前記較正調整を適用することが、
    前記比較に少なくとも部分的に基づいて前記CADモデル(800、850)の少なくとも一部を変換することを含み、変換することは、前記CADモデル(800、850)の少なくとも一部の回転、曲げ、ねじり、シフト、スケーリング、平滑化、位置合わせ、オフセット、及び/又はモーフィングを含む、
    請求項1~請求項11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 記CADモデル(800、850)が延長セグメントCADモデル(800)を含み、前記延長セグメントCADモデル(800)は、前記複数の位置登録点(202)のそれぞれのものに対応するCADモデル座標にそれぞれ配置された複数の延長セグメント(802)のモデルを含み、前記複数の位置登録点(202)は、前記複数の加工物(116)のそれぞれのもの上に複数の延長セグメント(206)のそれぞれのものを付加的に印刷するときに前記複数の加工物(116)の前記それぞれのものが位置する場所にそれぞれ対応する、請求項1~請求項12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 付加製造システム(100)であって、
    視覚システム(102)及び付加製造機(104)に動作可能に結合されたコントローラ(2000)を備え、前記コントローラ(2000)は、1又は複数のコンピュータ可読媒体及び1又は複数のプロセッサ(2004)を備え、前記1又は複数のコンピュータ可読媒体は、コンピュータ実行可能命令(2008)であって、前記1又は複数のプロセッサ(2004)によって実行されたとき、前記付加製造システム(100)に、
    数のモデル較正マーク(1602)のデジタル表現を、複数のモデル較正マーク(1402)を含む較正CADモデル(1400)と比較させ、前記比較に少なくとも部分的に基づいて、複数の3次元モデルを有するCADモデル(800、850)に対して較正調整を適用させ、
    記複数の較正マーク(1602)の前記デジタル表現は、視覚システム(102)を使用して取得されており、前記複数の較正マーク(1602)は、付加製造機(104)を使用して前記較正CADモデル(1400)に従って較正面(1500)上の複数の位置登録点(202)に印刷されており、前記複数の位置登録点(202)は、複数の加工物(116)が配置される位置に対応するCADモデル座標を有し、前記較正調整は、前記CADモデル(800、850)の前記複数の3次元モデルのそれぞれ、前記対応する加工物(116)に関連付けられた前記位置登録点(202)のCADモデル座標に位置合わせするように構成される、コンピュータ実行可能命令を含む、付加製造システム。
  15. コンピュータ実行可能命令(2008)を含むコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令は、付加製造システム(100)の1又は複数のプロセッサ(2004)によって実行されたとき、前記付加製造システム(100)に、
    数の較正マーク(1602)のデジタル表現を、複数のモデル較正マーク(1402)を含む較正CADモデル(1400)と比較させ、前記比較に少なくとも部分的に基づいて、複数の3次元モデルを有するCADモデル(800、850)に対して較正調整を適用させ、
    記複数の較正マーク(1602)の前記デジタル表現は、視覚システム(102)を使用して取得されており、前記複数の較正マーク(1602)は、付加製造機(104)を使用して前記較正CADモデル(1400)にしたがって較正面(1500)上の複数の位置登録点(202)に印刷されており、前記複数の位置登録点(202)は、複数の加工物(116)が配置される位置に対応するCADモデル座標を有し、前記較正調整は、前記CADモデル(800、850)の前記複数の3次元モデルのそれぞれ、前記対応する加工物(116)に関連付けられた前記位置登録点(202)のCADモデル座標に位置合わせするように構成される、コンピュータ可読媒体。
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