JP7288489B2 - 積層造形装置及び積層造形物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層造形装置及び積層造形物の製造方法に関するものである。

三次元造形物の積層造形においては、種々の方式が知られている。例えば、不活性ガスが充満されたチャンバ内において、造形テーブル上の造形領域内に配置されたベースプレートの上面に金属の材料粉体を供給して材料層を形成する。そして、材料層の所定位置に照射装置を用いてレーザ光又は電子ビームを照射することで材料層を焼結又は溶融させて固化層を形成する。このような材料層及び固化層の形成を繰り返すことによって、固化層を積層して所望の三次元造形物を製造する。

ベースプレートは、造形テーブルを保護するとともに固化層を固着しやすくするために用いられる。造形完了後の造形物は、ベースプレートと一体化した状態で造形テーブルから取り外され、ベースプレートを造形物から完全に切り離し、又はベースプレートの全部又は一部分を残した状態で製品となる。特許文献１には、ベースプレート上に焼結体が形成された構造の三次元造形物の形状精度を向上させるための製造方法が開示されている。

特許第６５６４１１１号公報

レーザ光又は電子ビームをベースプレート上の材料層の所定位置に高精度で照射するためには、造形領域におけるベースプレートの位置を正確に把握し、照射装置の座標系を適切に設定する必要がある。例えば、平面視におけるベースプレートのいずれかの隅角又は中心を座標系の設定における基準点とする場合、当該基準点の位置を把握する必要がある。ベースプレートの位置検出のために、タッチプローブ、ピックテスタ、通電検出器等の接触式の測定機器を用いることができる。接触式の測定機器による位置検出は、精度が作業者の熟練度に左右されやすいこと、操作ミスによる測定機器の破損のリスクがあること、測定機器の設定に時間がかかること等の問題がある。

他の手段として、ＣＣＤカメラ等を備える撮像装置により造形領域の画像を取得し、画像処理を行って造形領域内のベースプレートの位置を検出する方法が挙げられる。このような非接触式の位置検出を行う場合、接触式の測定機器に係る上述の問題を回避できる一方、非接触式に固有の問題も存在する。例えば、造形領域やベースプレートのサイズが比較的大きい場合、より広範囲を撮像するためにカメラと撮像対象物との間の距離を大きく取る必要があり、それに伴い検出精度が落ちる可能性がある。特に、ベースプレートの色や面質が造形領域の色や面質に近い場合や、ベースプレートの形状が複雑である場合には、画像処理による位置検出が困難となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ベースプレートの位置検出における精度の低下を抑制することが可能な積層造形装置及び積層造形物の製造方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、チャンバと、造形テーブルと、撮像装置と、画像処理装置と、制御装置とを備える積層造形装置であって、前記造形テーブル上には造形領域が設けられ、前記チャンバは、前記造形領域を覆い、前記造形領域内にベースプレートが配置され、前記ベースプレートの上面には、材料粉体の供給により材料層が形成され、前記材料層にレーザ光又は電子ビームを照射することにより固化層が形成され、前記撮像装置は、前記造形領域全体を含む第１領域を撮像して第１画像を取得し、前記画像処理装置は、第１画像を解析して前記造形領域における前記ベースプレートの位置情報を取得し、前記制御装置は、前記ベースプレートの前記位置情報から少なくとも１つの検出対象点の座標を第１算出座標として算出し、前記撮像装置は、第１領域の一部であり第１算出座標を含む第２領域を撮像して第２画像を取得し、前記画像処理装置は、第２画像を解析して前記造形領域における前記検出対象点の位置情報を取得し、前記制御装置は、前記検出対象点の前記位置情報から前記検出対象点の座標を第２算出座標として算出する、積層造形装置が提供される。

本発明に係る積層造形装置においては、第１画像の解析結果から検出対象点の座標を第１算出座標として算出する。そして、第１算出座標を含む第２領域の撮像により第２画像を取得し、第２画像の解析結果から検出対象点の座標を第２算出座標として算出する。第２領域は第１領域より小さい領域であるため、第２領域の撮像時には、撮像装置と検出対象物との間の距離を第１領域の撮像時と比べて小さく設定することが可能となる。これにより、第２画像から検出対象点の位置情報をより高精度に取得し、検出対象点の座標を第１算出座標よりも精度の高い第２算出座標として得ることができる。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記積層造形装置は、カメラ移動装置を備え、前記撮像装置は、全体撮像カメラと部分撮像カメラとを備え、前記全体撮像カメラは、前記チャンバ内に固定され、第１領域を撮像して第１画像を取得し、前記部分撮像カメラは、前記チャンバ内に移動可能に設けられ、第２領域を撮像して第２画像を取得し、前記制御装置は、第１算出座標を用いて前記部分撮像カメラの移動指令を作成し、前記カメラ移動装置は、前記移動指令に従って前記部分撮像カメラを移動させる。
好ましくは、前記積層造形装置は、運転モードとして全自動モードと半自動モードとを備え、前記制御装置は、モード切替部と算出部と入力部とを備え、前記モード切替部は、前記運転モードの切り替えを行い、
前記算出部は、前記全自動モードにおいて、前記ベースプレートの前記位置情報から前記検出対象点の座標を第１算出座標として算出して前記移動指令を作成し、前記半自動モードにおいて、前記入力部に入力された前記ベースプレートの追加位置情報から前記検出対象点の座標を第１算出座標として算出して前記移動指令を作成する。
好ましくは、前記積層造形装置は、前記運転モードとして手動モードをさらに備え、前記カメラ移動装置を操作するための操作部を備え、前記カメラ移動装置は、前記全自動モード及び前記半自動モードにおいて、前記移動指令に従って前記部分撮像カメラを移動させ、前記手動モードにおいて、作業者による前記操作部の操作に従って前記部分撮像カメラを移動させる。
好ましくは、前記積層造形装置は、前記検出対象点は、平面視における前記ベースプレートの外縁に位置する。
好ましくは、前記検出対象点は、平面視における前記ベースプレートの隅角に位置する。

本発明の別の観点によれば、材料層形成工程と、固化工程と、第１及び第２画像取得工程と、第１及び第２画像解析工程と、第１及び第２算出工程とを備える積層造形物の製造方法であって、前記材料層形成工程では、造形テーブル上に設けられた造形領域を覆うチャンバ内において、前記造形領域内に配置されたベースプレートの上面に材料粉体を供給して材料層を形成し、前記固化工程では、前記材料層にレーザ光又は電子ビームを照射することにより固化層を形成し、第１画像取得工程では、前記造形領域全体を含む第１領域を撮像して第１画像を取得し、第１画像解析工程では、第１画像を解析して前記造形領域における前記ベースプレートの位置情報を取得し、第１算出工程では、前記ベースプレートの前記位置情報から前記ベースプレート上の検出対象点の座標を第１算出座標として算出し、第２画像取得工程では、第１領域の一部であり第１算出座標を含む第２領域を撮像して第２画像を取得し、第２画像解析工程では、第２画像を解析して前記造形領域における前記検出対象点の位置情報を取得し、第２算出工程では、前記検出対象点の前記位置情報から前記検出対象点の座標を第２算出座標として算出する、製造方法が提供される。

本発明の実施形態に係る積層造形装置１００の概略構成図である。 材料層形成装置３の斜視図である。 リコータヘッド１１の上方からの斜視図である。 リコータヘッド１１の下方からの斜視図である。 照射装置１３の概略構成図である。 造形領域Ｒにベースプレート８１を配置した状態を示す平面図である。 造形領域Ｒに隅角の１つが面取りされているベースプレート８１を配置した状態を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る積層造形装置１００の別の概略構成図であり、図１の積層造形装置１００を右側から見た構成を示す図である。 図６のベースプレート８１の配置における全体撮像カメラ６１及び部分撮像カメラ６２の撮像領域の例を示す図である。 部分撮像カメラ６２の撮像領域の別の例を示す図である。 部分撮像カメラ６２の撮像領域の別の例を示す図である。 図９の第２領域Ａ２を撮像して得られる第２画像を示す図である。 制御装置９の構成を示すブロック図である。 造形用座標系の設定の手順を示すフロー図である。 積層造形装置１００を用いた三次元造形物の製造方法を示す図である。 積層造形装置１００を用いた三次元造形物の製造方法を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．積層造形装置１００
図１は、本実施形態に係る積層造形装置１００の概略構成図である。積層造形装置１００は、チャンバ１、材料層形成装置３、及び照射装置１３を備える。チャンバ１内に配置される造形テーブル５上に設けられた造形領域Ｒにおいて、材料層８５及び固化層８６の形成を繰り返すことで、所望の三次元造形物が形成される。なお、以下の説明において、図１の手前に向かう方向を積層造形装置１００の「前」、図１の奥に向かう方向を積層造形装置１００の「後」と定める。そして、図１の上下方向を積層造形装置１００の上下方向（鉛直方向）と、図１の左右方向を積層造形装置１００の左右方向と定める。

１．１．チャンバ１
チャンバ１は、三次元造形物が形成される領域である造形領域Ｒを覆う。チャンバ１の内部は不活性ガス供給装置（不図示）から供給される所定濃度の不活性ガスで充満されている。本明細書において不活性ガスとは、材料層８５や固化層８６と実質的に反応しないガスであり、材料の種類に応じて選択され、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスを使用可能である。固化層８６の形成時に発生するヒュームを含んだ不活性ガスは、チャンバ１から排出され、ヒュームコレクタにおいてヒュームが除去された後にチャンバ１へ供給され再利用される。ヒュームコレクタは、例えば、電気集塵機又はフィルタである。

チャンバ１の上面には、レーザ光Ｂの透過窓となるウィンドウ１ａが設けられる。ウィンドウ１ａは、レーザ光Ｂを透過可能な材料で形成される。具体的に、ウィンドウ１ａの材料は、レーザ光Ｂの種類に応じて、石英ガラスもしくはホウケイ酸ガラス又はゲルマニウム、シリコン、ジンクセレンもしくは臭化カリウムの結晶等から選択される。例えば、レーザ光Ｂがファイバレーザ又はＹＡＧレーザの場合、ウィンドウ１ａは石英ガラスで構成可能である。

また、チャンバ１の上面には、ウィンドウ１ａを覆うように汚染防止装置１７が設けられる。汚染防止装置１７は、円筒状の筐体１７ａと、筐体１７ａ内に配置された円筒状の拡散部材１７ｃとを備える。筐体１７ａと拡散部材１７ｃの間に不活性ガス供給空間１７ｄが設けられる。また、筐体１７ａの底面には、拡散部材１７ｃの内側に開口部１７ｂが設けられる。拡散部材１７ｃには多数の細孔１７ｅが設けられており、不活性ガス供給空間１７ｄに供給された清浄な不活性ガスは細孔１７ｅを通じて清浄室１７ｆに充満される。そして、清浄室１７ｆに充満された清浄な不活性ガスは、開口部１７ｂを通じて汚染防止装置１７の下方に向かって噴出される。このような構成により、ヒュームのウィンドウ１ａへの付着を防止し、レーザ光Ｂの照射経路からヒュームを排除することができる。

１．２．材料層形成装置３
材料層形成装置は、チャンバ１の内部に設けられる。図２に示すように、材料層形成装置３は、ベース４と、ベース４上に配置されるリコータヘッド１１とを備える。リコータヘッド１１は、リコータヘッド駆動装置１２によって水平１軸方向に往復移動可能に構成される。

図３及び図４に示すように、リコータヘッド１１は、材料収容部１１ａと、材料供給口１１ｂと、材料排出口１１ｃとを備える。材料供給口１１ｂは、材料収容部１１ａの上面に設けられ、材料供給ユニット（不図示）から材料収容部１１ａに供給される材料粉体の受け口となる。材料排出口１１ｃは、材料収容部１１ａの底面に設けられ、材料収容部１１ａ内の材料粉体を排出する。材料排出口１１ｃは、材料収容部１１ａの長手方向に延びるスリット形状を有する。リコータヘッド１１の両側面には、平板状のブレード１１ｆｂ，１１ｒｂが設けられる。ブレード１１ｆｂ，１１ｒｂは、材料排出口１１ｃから排出される材料粉体を平坦化して、材料層８５を形成する。

図１及び図２に示すように、造形領域Ｒは造形テーブル５上に位置し、造形領域Ｒに所望の三次元造形物が形成される。造形テーブル５は、造形テーブル駆動装置によって駆動され鉛直方向に移動可能である。造形時には造形領域Ｒ内にベースプレート８１が配置され、ベースプレート８１の上面に材料粉体が供給されて材料層８５が形成される。

１．３．照射装置１３
図１に示すように、照射装置１３は、チャンバ１の上方に設けられる。照射装置１３は、造形領域Ｒ内に形成される材料層８５の照射領域にレーザ光Ｂを照射して、材料粉体を溶融又は焼結して固化させ、固化層８６を形成する。

図５に示すように、照射装置１３は、光源３１と、コリメータ３３と、フォーカス制御ユニット３５と、走査装置３７とを備え、後述する照射制御部９６により制御される。光源３１は、レーザ光Ｂを生成する。レーザ光Ｂは、材料粉体を焼結又は溶融可能であればよく、例えば、ファイバレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザである。本実施形態においては、レーザ光Ｂとして、ファイバレーザが用いられる。

コリメータ３３は、コリメータレンズを備え、光源３１から出力されたレーザ光Ｂを平行光に変換する。フォーカス制御ユニット３５は、焦点制御レンズと、焦点制御レンズを光軸方向に沿って前後に移動させるモータとを備え、コリメータ３３により平行光に変換されたレーザ光Ｂの焦点位置を調整することで、材料層８５の表面におけるレーザ光Ｂのビーム径を調整する。

走査装置３７は、例えばガルバノスキャナであり、第１ガルバノミラー３７ａ及び第２ガルバノミラー３７ｂと、第１ガルバノミラー３７ａ及び第２ガルバノミラー３７ｂを所望の角度に各々回転させる第１アクチュエータ及び第２アクチュエータとを備える。フォーカス制御ユニット３５を通過したレーザ光Ｂは、第１ガルバノミラー３７ａ及び第２ガルバノミラー３７ｂにより造形領域Ｒ内の材料層８５の上面に２次元走査される。具体的には、レーザ光Ｂは、後述する造形用座標系に従って、第１ガルバノミラー３７ａに反射されて造形領域Ｒにおける水平一軸方向であるＸ軸方向に、第２ガルバノミラー３７ｂに反射されて造形領域Ｒにおける他の水平一軸方向であってＸ軸方向に直交するＹ軸方向に走査される。

第１ガルバノミラー３７ａ及び第２ガルバノミラー３７ｂにより反射されたレーザ光Ｂは、ウィンドウ１ａを透過して造形領域Ｒ内の材料層８５に照射され、これにより、固化層８６が形成される。なお、照射装置１３は、上述の形態に限定されない。例えば、フォーカス制御ユニット３５に代えてｆθレンズが設けられてもよい。また、照射装置１３は、レーザ光Ｂのかわりに電子ビームを照射して材料層８５を固化させるよう構成されてもよい。具体的には、照射装置１３を、電子を放出するカソード電極と、電子を収束して加速するアノード電極と、磁場を形成して電子ビームの方向を一方向に収束するソレノイドと、被照射体である材料層８５と電気的に接続されカソード電極との間に電圧を印加するコレクタ電極とを含むよう構成してもよい。

上述の構成に加え、積層造形装置１００は、固化層８６及び造形物に対し必要に応じて切削加工等の機械加工を行うための機械加工装置（不図示）をチャンバ１内に備えてもよい。機械加工装置は、例えば、切削等の機械加工を行うための工具（例えば、エンドミル）を加工ヘッドに取り付けて構成され、加工ヘッドを水平方向及び鉛直方向に適宜移動させて固化層８６又は造形物に対して機械加工を行う。また、工具は、加工ヘッドのスピンドルに対して取り付けることで回転可能に構成してもよい。

２．造形用座標系の設定
積層造形装置１００には、造形領域Ｒ内の位置を指定するための機械座標系が予め設定されている。機械座標系は、積層造形装置１００に固有に設定されるもので、造形条件によらず不変である。一方、ベースプレート８１上の材料層８５の所望の位置に照射装置１３を用いてレーザ光Ｂを照射する、又はベースプレート８１上の固化層８６又は造形物に対して機械加工を行うためには、造形に先駆けて、造形領域Ｒに配置されるベースプレート８１を基準とした造形用座標系を設定する必要がある。造形用座標系は、ベースプレート８１の交換や配置変更の度に設定され、照射装置１３や機械加工装置に対する動作指令は、造形用座標系に基づき作成される。また、照射装置１３や機械加工装置等といった積層造形装置１００を構成する装置毎に造形用座標系を設定することも可能である。

造形用座標系を設定するために、本実施形態においては、造形用座標系の設定において基準となる点（基準点）の機械座標系における座標を特定する。具体的には、造形領域Ｒに配置されたベースプレート８１の画像を撮像装置により取得し、画像解析により少なくとも１つの検出対象点の機械座標系における座標を取得する。本発明における検出対象点とは、基準点の機械座標系における座標を特定するために、撮像装置により撮像され画像解析において位置が検出される点を指す。検出対象点の座標から基準点の座標を求め、例えば当該基準点を原点として、造形用座標系が設定される。造形用座標系の基準点としては、例えば、平面視におけるベースプレート８１の隅角、又は中心を選択可能である。また、検出対象点としては、基準点を特定するために画像解析により検出可能な点を適宜設定可能である。基準点そのものが画像解析により検出可能である場合には、基準点を検出対象点とすることができる。後述するようにエッジ検出等の画像解析により検出対象点を検出するうえでは、検出対象点は、平面視におけるベースプレート８１の外縁を構成する辺上に設定することが好ましく、平面視におけるベースプレート８１の隅角に設定することがさらに好ましい。

例として、図６に示すように矩形のベースプレート８１を造形領域Ｒに配置した場合の、基準点の座標の決定について説明する。なお、図６の下、上、左、右方向は、積層造形装置１００の前、後、左、右方向にそれぞれ対応する。図６の例において、機械座標系は、平面視においてフレーム５１の内側に位置する造形領域Ｒの前端及び左端の交点に位置する隅角を原点Ｏｄとし、造形領域Ｒの前端をＸｄ軸、左端をＹｄ軸とするように設定されている。平面視におけるベースプレート８１の隅角Ｃ２を造形用座標系の基準点とする場合、隅角Ｃ２は画像解析による検出が比較的容易であるため、隅角Ｃ２を検出対象点として設定できる。画像解析により検出対象点である隅角Ｃ２の座標を取得し、これにより基準点としての隅角Ｃ２の座標が特定される。

別の例として、平面視におけるベースプレート８１の中心Ｇを造形用座標系の基準点とすることもできる。中心Ｇを画像解析により直接検出することが困難な場合、より検出が容易な点を検出対象点として設定できる。例えば、矩形の一方の対角線の両端に位置する２つの隅角Ｃ２，Ｃ４を検出対象点として設定した場合、画像解析により隅角Ｃ２，Ｃ４の座標を取得し、隅角Ｃ２，Ｃ４を結ぶ線分の中点の座標を求めることで、基準点である中心Ｇの座標を特定できる。また、２つの隅角Ｃ２，Ｃ４の代わりに矩形の他方の対角線の両端に位置する２つの隅角Ｃ１，Ｃ３を検出対象点として同様の操作を行い、中心Ｇの座標を特定してもよい。或いは、４つの隅角Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を検出対象点として、画像解析によりこれらの点の座標を取得し、隅角Ｃ１，Ｃ３を結ぶ線分と隅角Ｃ２，Ｃ４を結ぶ線分の交点として中心Ｇの座標を特定してもよい。

他の例として、図７に示すように、矩形の隅角の１つが面取りされているベースプレート８１を造形領域Ｒに配置した場合の、基準点の座標の決定について説明する。図７の例において、機械座標系は図６と同様に設定されている。面取り部分から延びるベースプレート８１の２辺Ｅ１，Ｅ２の延長線の交点である点Ｃ５を造形用座標系の基準点且つ検出対象点とする場合、画像解析により辺Ｅ１，Ｅ２の座標を求める。そして、辺Ｅ１，Ｅ２の延長線の交点の座標を求めることで、基準点且つ検出対象点である点Ｃ５の座標を特定することができる。

３．撮像装置
図８は、積層造形装置１００の別の概略構成図であり、図１の積層造形装置１００を右側から見た構成を示す図である。本実施形態に係る積層造形装置１００は、造形領域Ｒを上方から撮像するための撮像装置を備える。撮像装置は、例えば、ＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラである。本実施形態に係る撮像装置は、図８に示すように、ＣＣＤカメラである全体撮像カメラ６１及び部分撮像カメラ６２の２台のカメラを備え、各カメラが後述する画像処理装置４３により制御されて撮像を行う。図９は、図６のベースプレート８１の配置における、全体撮像カメラ６１及び部分撮像カメラ６２の撮像領域の例を示す図である。

全体撮像カメラ６１は、チャンバ１内に設けられ、造形領域Ｒ全体を含む第１領域Ａ１を撮像して第１画像を取得する。造形領域Ｒ全体を撮像領域に含めるために、全体撮像カメラ６１は造形領域Ｒの上方に造形領域Ｒとある程度の距離を取って配置する必要がある。本実施形態においては、全体撮像カメラ６１はチャンバ１の天井部に固定される。第１画像は画像処理装置４３により解析され、造形領域Ｒにおけるベースプレート８１の位置情報が取得される。制御装置９は、ベースプレート８１の位置情報から検出対象点の機械座標系における座標を第１算出座標として算出する。画像処理装置４３及び制御装置９によるこれらの動作の詳細は、後述する。

部分撮像カメラ６２は、チャンバ１内に少なくとも水平方向に移動可能に設けられ、第２領域Ａ２を撮像して第２画像を取得する。第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１の一部であり、検出対象点を含むように、換言すれば第１画像の解析により得られた第１算出座標を含むように設定される。図９は、ベースプレート８１の隅角Ｃ２を基準点且つ検出対象点とした場合の第２領域Ａ２を示している。第２画像は画像処理装置４３により解析され、造形領域Ｒにおける検出対象点の位置情報が取得される。制御装置９は、検出対象点の位置情報から検出対象点の座標を第２算出座標として算出する。画像処理装置４３及び制御装置９によるこれらの動作の詳細は、後述する。

部分撮像カメラ６２が撮像する第２領域Ａ２は、全体撮像カメラ６１が撮像する第１領域Ａ１よりも小さい。従って、第２領域Ａ２の撮像時の部分撮像カメラ６２と造形領域Ｒとの間の距離、特に鉛直方向の距離は、第１領域Ａ１の撮像時の全体撮像カメラ６１と造形領域Ｒとの間の距離よりも小さく設定することが可能である。

第１算出座標及び第２算出座標はいずれも検出対象点の座標として算出されるが、第１算出座標は、造形領域Ｒ全体を含む第１領域を撮像して得られる第１画像から得られるものであり、造形領域における検出対象点の位置を大まかに把握して部分撮像カメラ６２の撮像領域（第２領域Ａ２）を決定するために用いられる。一方、造形領域Ｒにより近づいて取得された第２画像から得られた第２算出座標は、第１画像の解析により得られる第１算出座標よりも高精度となる。造形用座標系の設定における基準点の座標は、第２算出座標を用いて特定される。従って、造形領域やベースプレートのサイズが大きい場合であっても、位置検出の精度の低下を抑制することができる。

第２領域Ａ２は、検出対象点の位置、ベースプレート８１の色や面質等の条件、検出対象点の検出における要求精度等に応じて、少なくとも１つ設定される。例えば、図９のベースプレート８１の配置において隅角Ｃ２を基準点且つ検出対象点とする場合、検出対象点としての隅角Ｃ２付近の領域を第２領域Ａ２として設定することができる。

また、図９の配置において中心Ｇを基準点とし、２つの隅角Ｃ２，Ｃ４を検出対象点とする場合、図１０に示すように、隅角Ｃ２付近及び隅角Ｃ４付近の２つの領域を第２領域Ａ２として設定し、部分撮像カメラ６２によりそれぞれを撮像して２つの第２画像を取得することができる。また、当該配置において中心Ｇを基準点とし、４つの隅角Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を検出対象点とする場合、図１１に示すように、各隅角付近の４つの領域を第２領域Ａ２として設定し、それぞれを撮像して４つの第２画像を取得することができる。或いは、要求される検出精度等によっては、隣り合う２つの隅角Ｃ２，Ｃ３及び隅角Ｃ１，Ｃ４（又は隅角Ｃ１，Ｃ２と隅角Ｃ３，Ｃ４）をそれぞれ含む２つの領域を第２領域Ａ２として設定し、２つの第２画像を取得してもよい。

なお、複数の検出対象点が設定される場合、各第２領域Ａ２に検出対象点が１つずつ含まれるように、検出対象点と同数の第２領域Ａ２を設定することが好ましい。これにより、第２領域Ａ２を第１領域Ａ１に対して十分に小さく設定し、第２算出座標を第１算出座標と比べて十分に精度良く得ることができる。

本実施形態の部分撮像カメラ６２は、カメラ移動装置７により移動が可能である。図８に示すように、カメラ移動装置７は、一端に部分撮像カメラ６２が取り付けられる。カメラ移動装置７は、造形領域Ｒにおける水平一軸方向の往復移動を可能とする第１駆動機構７１と、第１駆動機構７１が取り付けられ当該水平一軸方向に直交する他の水平一軸方向の往復移動を可能とする第２駆動機構７２とを備え、後述する移動装置制御部９８により制御される。本実施形態の部分撮像カメラ６２は、第１駆動機構７１により積層造形装置１００の前後方向に、第２駆動機構７２により積層造形装置１００の左右方向に移動される。これにより、部分撮像カメラ６２を、造形領域Ｒの上方において水平方向に自在に移動させて、第２領域Ａ２を撮像可能な位置に配置することができる。なお、カメラ移動装置７は、部分撮像カメラ６２をさらに鉛直方向に移動させるように構成してもよい。本実施形態に係るカメラ移動装置７は、部分撮像カメラ６２を上下方向に往復移動させる第３駆動機構７３を備える。これにより、造形領域Ｒとの鉛直方向の距離を適宜調節することが可能となる。第１駆動機構７１、第２駆動機構７２、及び第３駆動機構７３は、例えば、リニアモータ、シリンダ、ボールネジ、又はラック・ピニオン機構を用いてそれぞれ構成することができる。

なお、撮像装置の構成は、上述の構成に限定されるものではない。例えば、撮像装置に設けられた１台のカメラにより第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の撮像を行ってもよい。この場合、当該カメラは、カメラ移動装置７により水平移動及び鉛直移動可能に構成される。

４．画像処理装置４３
本実施形態の積層造形装置１００は、画像処理装置４３を備える。画像処理装置４３は、撮像装置の動作を制御するとともに、撮像装置が取得した第１画像及び第２画像を処理するために用いられる。

画像処理装置４３は、ソフトウェアによって実現してもよく、ハードウェアによって実現してもよい。ソフトウェアによって実現する場合、ＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することによって各種機能を実現することができる。プログラムは、内蔵の記憶部に格納してもよく、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体に格納してもよい。また、外部の記憶部に格納されたプログラムを読み出し、いわゆるクラウドコンピューティングにより実現してもよい。ハードウェアによって実現する場合、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＤＲＰ（Ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などの種々の回路によって実現することができる。

４．１．第１画像の解析
画像処理装置４３は、後述する制御装置９からの動作指令に基づき全体撮像カメラ６１に第１領域の撮像を実行させ、第１画像を解析して造形領域Ｒにおけるベースプレート８１の位置情報を取得する。本発明におけるベースプレート８１の位置情報とは、検出対象点の位置を機械座標系において特定するために必要な情報を指す。

画像処理装置４３は、まず、ベースプレート８１の輪郭、換言すれば平面視におけるベースプレート８１の外縁を検出しやすくするための前処理としてのフィルタ処理を第１画像に対して行う。フィルタ処理を行った第１画像に対してエッジ検出を行い、ベースプレート８１の輪郭を検出する。フィルタ処理及びエッジ検出においては、公知の手法及びアルゴリズムが適用可能である。

画像処理装置４３は、検出された輪郭上の隅角の位置をベースプレート８１の位置情報として取得する。本実施形態に係る画像処理装置４３は、天井部に固定された全体撮像カメラ６１に固有の座標系、スケーリング、及び回転をキャリブレーションする機能を備える。本実施形態では、全体撮像カメラ６１に固有の座標系において特定された当該隅角の位置を、キャリブレーション機能を用いて機械座標系へ変換し、その結果をベースプレート８１の位置情報として用いる。なお、ベースプレート８１の位置情報は上記の例に限定されず、例えば、検出された輪郭を構成する各辺の位置及び長さをベースプレート８１の位置情報として用いることも可能である。このようにして得られたベースプレート８１の位置情報は制御装置９へと送られ、制御装置９は、当該位置情報から検出対象点の座標を第１算出座標として算出する。

４．２．第２画像の解析
画像処理装置４３は、制御装置９からの動作指令に基づき部分撮像カメラ６２に第２領域の撮像を実行させ、第２画像を解析して造形領域Ｒにおける検出対象点の位置情報を取得する。画像処理装置４３は、第１画像の処理と同様に、第２画像に対してフィルタ処理及びエッジ検出を行いベースプレート８１の輪郭を検出する。第２画像には、検出対象点付近のベースプレート８１の輪郭が第１画像と比べてより拡大された状態で含まれている。例えば、図９に示す第２領域Ａ２を撮像した場合、図１２に示すような第２画像が得られる。

画像処理装置４３は、第２画像から検出された輪郭上の隅角の位置を検出対象点の位置情報として取得する。図１２の例においては、隅角Ｃ２の位置が取得される。本実施形態では、部分撮像カメラ６２に固有の座標系において特定された隅角の位置を、検出対象点の位置情報として用いる。なお、検出対象点の位置情報は上記の例に限定されず、例えば、第２画像中のベースプレートの各辺の位置及び長さを検出対象点の位置情報として用いることも可能である。このようにして得られた検出対象点の位置情報は制御装置９へと送られ、制御装置９は、当該位置情報から検出対象点の座標を第２算出座標として算出する。

５．制御装置９
次に、積層造形装置１００を制御するための制御装置９について説明する。図１３に示すように、制御装置９は、数値制御部９１、モード切替部９２、入力部９３、操作部９４、表示部９５、及び積層造形装置１００を構成する各装置の制御部９６，９７，９８を備える。

制御装置９の「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものを指す。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、０又は１で構成される２進数のビット集合体として信号値の高低によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。また、広義の回路とは、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路類（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及びメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である。すなわち、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＬＰＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等を含むものである。更に、かかるプログラムは、内蔵の記憶部に格納してもよく、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体に格納してもよい。また、外部の記憶部に格納されたプログラムを読み出し、いわゆるクラウドコンピューティングにより実現してもよい。

制御装置９の外部には、ＣＡＤ装置４１及びＣＡＭ装置４２が設置される。ＣＡＤ装置４１は、造形対象の積層造形物の形状及び寸法を示す三次元形状データ（ＣＡＤデータ）を作成するためのものである。作成されたＣＡＤデータは、ＣＡＭ装置４２に出力される。

ＣＡＭ装置４２は、ＣＡＤデータに基づき、積層造形物を造形する際の積層造形装置１００を構成する各装置の動作手順データ（ＣＡＭデータ）を作成するためのものである。ＣＡＭデータには、例えば、各材料層８５におけるレーザ光Ｂの照射位置のデータ及びレーザ光Ｂのレーザ照射条件のデータが含まれる。作成されたＣＡＭデータは、数値制御部９１に出力される。

本実施形態の積層造形装置１００は、運転モードとして全自動モードと半自動モードと手動モードとを備える。入力部９３は、作業者が運転モードを入力するために用いられ、例えば、タッチパネル、キーボード、又はマウスにより構成される。モード切替部９２は、入力部９３への入力に応じて運転モードの切り替えを行い、具体的には、数値制御部９１に対して選択された運転モードの情報を出力する。

数値制御部９１は、制御装置９の外部に設けられる画像処理装置４３を制御するとともに、画像処理装置４３から送られる情報を用いて検出対象点の座標を算出し、基準点の特定及び造形用座標系の設定を行う。数値制御部９１は、さらに、造形用座標系を適宜用いてＣＡＭデータに対して数値制御プログラムによる演算を行い、積層造形装置１００に対する動作指令を行う。

数値制御部９１は、算出部９１ａ、演算部９１ｂ、及び記憶部９１ｃを備える。ここで、算出部９１ａ及び演算部９１ｂは、運転モードによって異なる動作を取り得る。全自動モードは、全体撮像カメラ６１により撮像した第１画像の解析によりベースプレート８１の位置情報を取得する場合に選択される。全自動モードにおいて、演算部９１ｂは、画像処理装置４３に対して第１画像の取得及び解析のための動作指令を出力する。そして、算出部９１ａは、画像処理装置４３から送られたベースプレート８１の位置情報から検出対象点の機械座標系における座標を第１算出座標として算出する。なお、本実施形態においては、上述のように画像処理装置４３において隅角の位置が取得され、機械座標系へ変換された結果がベースプレート８１の位置情報として制御装置９へと送られる。従って、隅角を検出対象点として設定する場合、画像処理装置４３から送られた検出対象点の座標を、そのまま第１算出座標として用いることができる。

一方、半自動モードは、ベースプレート８１の色や面質等の条件により第１画像の解析によるベースプレート８１の位置情報の取得が困難な場合、又はベースプレート８１のサイズや配置（例えば、ベースプレート８１のフレーム５１からの距離）が事前に分かっている場合に選択され得る。半自動モードを選択した場合、作業者は、ベースプレート８１のサイズや配置等の検出対象点の位置を特定するための情報を、ベースプレート８１の追加位置情報として入力部９３にさらに入力する必要がある。追加位置情報は算出部９１ａへと送られ、算出部９１ａは、追加位置情報を用いて検出対象点の座標を第１算出座標として算出する。

半自動モードにおいて入力が求められるベースプレート８１の追加位置情報に対しては、造形領域Ｒにおける検出対象点の位置を大まかに把握し第２領域Ａ２を適切に設定可能な程度の精度が求められる。ベースプレート８１の形状が比較的単純である場合、又は過去に同じ形状のベースプレート８１を同様に配置して位置検出を行っておりそのデータを利用できる場合等は、半自動モードを選択して第１画像の取得を省略することで、位置検出に要する時間を短縮することができる。

全自動モード及び半自動モードにおいて算出された第１算出座標は、演算部９１ｂへと送られる。全自動モード及び半自動モードにおいて、演算部９１ｂは、第１算出座標を用いて部分撮像カメラ６２の移動指令を作成し、カメラ移動装置７を制御する移動装置制御部９８に対して出力する。移動装置制御部９８は、移動指令に基づいてカメラ移動装置７の動作を制御する。具体的には、移動装置制御部９８は、移動指令に従って第１駆動機構７１、第２駆動機構７２、及び第３駆動機構７３を動作させて部分撮像カメラ６２を水平方向及び／又は鉛直方向に移動させる。これにより、部分撮像カメラ６２が、第１算出座標を含む第２領域Ａ２を撮像可能な位置に配置され、第２画像が取得される。

手動モードは、ベースプレート８１が特に複雑な形状を有していたり、ハイブリッド造形において他の加工方法の実施後に積層造形を行う等の事情により、第１画像の解析によるベースプレート８１の位置情報の取得が困難であり、且つベースプレート８１の追加位置情報の入力も困難である場合に選択され得る。手動モードが選択された場合、算出部９１ａによる第１算出座標の算出は行われず、作業者が操作部９４への入力によりカメラ移動装置７を操作する。そして、カメラ移動装置７は、作業者の操作に従って部分撮像カメラ６２を移動させる。具体的には、操作部９４への入力に従って演算部９１ｂが部分撮像カメラ６２の移動指令を作成し、移動装置制御部９８に対して出力し、移動装置制御部９８は移動指令に従ってカメラ移動装置７を動作させて部分撮像カメラ６２を移動させる。作業者は、部分撮像カメラ６２の視野における所定位置に検出対象点が位置するようにカメラ移動装置７を操作する。例えば、検出対象点が部分撮像カメラ６２視野の中心に位置するように部分撮像カメラ６２を移動させる。部分撮像カメラ６２の移動が完了した状態での部分撮像カメラ６２の位置情報が取得され、制御装置９へと送られる。

全自動モード及び半自動モードにおいて、算出部９１ａは、画像処理装置４３から送られた検出対象点の位置情報から検出対象点の機械座標系における座標を第２算出座標として算出する。本実施形態においては、部分撮像カメラ６２に固有の座標系において特定された隅角の位置を、第２画像の撮像時の部分撮像カメラ６２の位置を加味して機械座標系に変換し、第２算出座標を得る。一方、手動モードにおいては、上述のように取得された部分撮像カメラ６２の位置情報を用いて、部分撮像カメラ６２の視野の所定位置に相当する第２算出座標を算出する。このように得られた第２算出座標から基準点の機械座標系における座標を特定し、例えば当該基準点を原点として、造形用座標系を設定する。第２算出座標、基準点の座標、及び設定された造形用座標系の情報は、演算部９１ｂへと送られる。演算部９１ｂは、造形用座標系を適宜用いて数値制御プログラムによる演算をＣＡＭデータに対して行い、積層造形装置１００を構成する各装置の制御部に対して動作指令を信号又は動作指令値のデータの形式で出力する。

上述のように、本実施形態の積層造形装置１００においては、制御装置９のモード切替部９２により運転モードの切替が可能である。これにより、ベースプレート８１の形状等の条件に拘らず検出対象点の座標の取得ができるとともに、位置検出に要する時間を短縮することも可能となる。

記憶部９１ｃは、ＣＡＭデータ、数値制御プログラム、ベースプレート８１及び検出対象点の位置情報、第１及び第２算出座標、基準点の座標、及び造形用座標系の情報等を記憶する。表示部９５は、ベースプレート８１及び検出対象点の位置情報や、数値制御部９１の演算部９１ｂが出力する動作指令等を表示する。

照射制御部９６は、動作指令に基づいて照射装置１３の動作を制御する。具体的には、照射制御部９６は、光源３１を制御し、所定のレーザパワー及び照射タイミングでレーザ光Ｂを出力させる。また、照射制御部９６は、フォーカス制御ユニット３５のモータを制御して焦点制御レンズを移動させ、これによりレーザ光Ｂが所定のビーム径に調整される。また、照射制御部９６は、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御し第１ガルバノミラー３７ａ及び第２ガルバノミラー３７ｂをそれぞれ所望の角度に回転させ、これにより、ベースプレート８１上の材料層８５の所定位置にレーザ光Ｂが照射される。照射制御部９６に対する動作指令、特にアクチュエータの制御に係る動作指令は、造形用座標系に基づき作成される。

機械加工制御部９７は、動作指令に基づいて機械加工装置の動作を制御する。具体的には、加工ヘッドを所定位置まで移動させる。また、工具を所定のタイミングで動作させ、切削等の機械加工を行う。機械加工制御部９７に対する動作指令、特に加工ヘッドの移動に係る動作指令は、造形用座標系に基づき作成される。なお、上述の各制御部９６，９７，９８は、各装置の実際の動作情報を数値制御部９１へとフィードバックする。

なお、制御装置９の構成は、上述の構成に限定されるものではない。例えば、操作部９４をカメラ移動装置７上に設け、操作部９４への入力を制御装置９を介さずにカメラ移動装置７へ伝達し、部分撮像カメラ６２の実際の移動量等の情報を操作部９４から制御装置９へと送ってもよい。

６．積層造形物の製造方法
次に、本実施形態に係る積層造形装置１００を用いた積層造形物の造形方法について説明する。本実施形態の造形方法は、造形用座標系の設定工程と、その後に行われる材料層形成工程及び固化工程とを備える。

図１４は、積層造形に先駆けて行われる造形用座標系の設定の手順を示すフロー図である。まず、造形テーブル５上の造形領域Ｒ内にベースプレート８１が配置される（ステップＳ１－１）。作業者はベースプレート８１の条件等を考慮して運転モードを入力し、入力部９３が入力情報を取り込み、モード切替部９２が運転モードの切り替えを行う（ステップＳ１－２）。

全自動モードが選択された場合、全体撮像カメラ６１により第１領域Ａ１の撮像が行われ、第１画像が取得される（第１画像取得工程、ステップＳ１－３）。第１画像は画像処理装置４３へと送られ、画像処理装置４３は、第１画像を解析してベースプレート８１の位置情報を取得する（第１画像解析工程、ステップＳ１－４）。ベースプレート８１の位置情報は、制御装置９の算出部９１ａへと送られる。算出部９１ａは、ベースプレート８１の位置情報を機械座標系に変換し、検出対象点の座標を第１算出座標として算出する（第１算出座標の算出工程、ステップＳ１－６）。なお、第１画像の解析を実行したがベースプレート８１の位置情報を取得できなかった場合には、入力部９３上で半自動モード又は手動モードを選択して運転モードを切り替えることも可能である（ステップＳ１－５）。

半自動モードが選択された場合、作業者は入力部９３にベースプレート８１の追加位置情報を入力し、入力部９３が入力情報を取り込む（ステップＳ２－１）。追加位置情報は算出部９１ａへと送られ、算出部９１ａは、追加位置情報を用いて検出対象点の座標を第１算出座標として算出する（ステップＳ１－６）。

第１算出座標は演算部９１ｂへと送られ、演算部９１ｂは第１算出座標を用いて部分撮像カメラ６２の移動指令を作成し、移動指令に基づきカメラ移動装置７が部分撮像カメラ６２を自動で移動させる（ステップＳ１－７）。そして、部分撮像カメラ６２により第２領域Ａ２の撮像が行われ、第２画像が取得される（第２画像取得工程、ステップＳ１－８）。第２画像は画像処理装置４３へと送られ、画像処理装置４３は、第２画像を解析して（第２画像解析工程、ステップＳ１－９）検出対象点の位置情報を取得する。検出対象点の位置情報は、制御装置９の算出部９１ａへと送られる。なお、第２画像の解析を実行したが検出対象点の位置情報を取得できなかった場合には、入力部９３上で手動モードを選択して運転モードを切り替えることも可能である（ステップＳ１－１０）。

手動モードが選択された場合、作業者は、操作部９４への入力によりカメラ移動装置７を操作し、部分撮像カメラ６２を移動させる（ステップＳ３－１）。そして、移動が完了した状態での部分撮像カメラ６２の位置情報が制御装置９により取得される（ステップＳ３－２）。

算出部９１ａは、検出対象点の位置情報を機械座標系に変換し、又は部分撮像カメラ６２の位置情報を用いて、検出対象点の座標を第２算出座標として算出する（第２算出座標の算出工程、ステップＳ１－１１）。さらに、第２算出座標から基準点の座標を特定し（ステップＳ１－１２）、当該基準点を基準として造形用座標系を設定する（ステップＳ１－１３）。

以上の手順で造形用座標系が設定された後、材料層形成工程及び固化工程が行われる。材料層形成工程では、造形領域Ｒに配置されたベースプレート８１の上面に材料粉体を供給して材料層８５を形成する。固化工程では、材料層８５の所定の照射領域に対してレーザ光Ｂ又は電子ビームを照射して固化層８６を形成する。材料層形成工程及び固化工程は繰り返し実施される。

まず、１回目の材料層形成工程が行われる。図１５に示すように、造形テーブル５上にベースプレート８１を載置した状態で造形テーブル５の高さを適切な位置に調整する。この状態で、リコータヘッド１１を図１５の左側から右側に移動させることにより、ベースプレート８１上に１層目の材料層８５が形成される。

次に、１回目の固化工程が行われる。図１６に示すように、１層目の材料層８５の所定の照射領域にレーザ光Ｂ又は電子ビームを照射することによって、１層目の材料層８５を固化させ、１層目の固化層８６を得る。

続いて、２回目の材料層形成工程が行われる。１層目の固化層８６を形成後、造形テーブル５の高さを材料層８５の１層分下げる。この状態で、リコータヘッド１１を造形領域Ｒの図１６の右側から左側に移動させることにより、１層目の固化層８６を覆うように２層目の材料層８５が形成される。そして２回目の固化工程が行われる。上述と同様の方法で、２層目の材料層８５の所定の照射領域にレーザ光Ｂ又は電子ビームを照射することによって２層目の材料層８５を固化させ、２層目の固化層８６を得る。

所望の三次元造形物が得られるまで、材料層形成工程及び固化工程が繰り返され、複数の固化層８６が積層される。隣接する固化層８６は、互いに強く固着される。また、造形中又は造形後に、必要に応じて機械加工装置による切削加工等が行われる。積層造形の完了後は、未固化の材料粉体及び切削屑を排出することによって、積層造形物を得ることができる。

以上、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１：チャンバ、１ａ：ウィンドウ、３：材料層形成装置、４：ベース、５：造形テーブル、７：カメラ移動装置、９：制御装置、１１：リコータヘッド、１１ａ：材料収容部、１１ｂ：材料供給口、１１ｃ：材料排出口、１１ｆｂ：ブレード、１１ｒｂ：ブレード、１２：リコータヘッド駆動装置、１３：照射装置、１７：汚染防止装置、１７ａ：筐体、１７ｂ：開口部、１７ｃ：拡散部材、１７ｄ：不活性ガス供給空間、１７ｅ：細孔、１７ｆ：清浄室、３１：光源、３３：コリメータ、３５：フォーカス制御ユニット、３７：走査装置、３７ａ：第１ガルバノミラー、３７ｂ：第２ガルバノミラー、４１：ＣＡＤ装置、４２：ＣＡＭ装置、４３：画像処理装置、５１：フレーム、６１：全体撮像カメラ、６２：部分撮像カメラ、７１：第１駆動機構、７２：第２駆動機構、７３：第３駆動機構、８１：ベースプレート、８５：材料層、８６：固化層、９１：数値制御部、９１ａ：算出部、９１ｂ：演算部、９１ｃ：記憶部、９２：モード切替部、９３：入力部、９４：操作部、９５：表示部、９６：照射制御部、９７：機械加工制御部、９８：移動装置制御部、１００：積層造形装置、Ｂ：レーザ光、Ｒ：造形領域

Claims (7)

1. チャンバと、造形テーブルと、撮像装置と、画像処理装置と、制御装置とを備える積層造形装置であって、
   前記造形テーブル上には造形領域が設けられ、
   前記チャンバは、前記造形領域を覆い、
   前記造形領域内にベースプレートが配置され、
   前記ベースプレートの上面には、材料粉体の供給により材料層が形成され、前記材料層にレーザ光又は電子ビームを照射することにより固化層が形成され、
   前記撮像装置は、全体撮像カメラと部分撮像カメラとを備え、
   前記全体撮像カメラは、前記チャンバ内に固定され、前記造形領域全体を含む第１領域を撮像して第１画像を取得し、
   前記画像処理装置は、予め設定された少なくとも１つの検出対象点の座標を、第１画像を解析することで前記全体撮像カメラに固有の座標系において特定し、当該座標を前記積層造形装置に固有の機械座標系へ変換することで、前記変換後の座標を前記造形領域における前記ベースプレートの位置情報として取得し、
   前記制御装置は、前記ベースプレートの前記位置情報から前記検出対象点の座標を第１算出座標として算出し、
   前記部分撮像カメラは、前記チャンバ内に移動可能に設けられ、第１領域の一部であり第１算出座標を含む第２領域を撮像して第２画像を取得し、
   前記画像処理装置は、第２画像を解析して前記造形領域における前記検出対象点の位置情報を取得し、
   前記制御装置は、前記検出対象点の前記位置情報から前記検出対象点の座標を第２算出座標として算出する、積層造形装置。
2. 請求項１に記載の積層造形装置であって、
   カメラ移動装置を備え、
   前記制御装置は、第１算出座標を用いて前記部分撮像カメラの移動指令を作成し、
   前記カメラ移動装置は、前記移動指令に従って前記部分撮像カメラを移動させる、積層造形装置。
3. 請求項２に記載の積層造形装置であって、
   運転モードとして全自動モードと半自動モードとを備え、
   前記制御装置は、モード切替部と算出部と入力部とを備え、
   前記モード切替部は、前記運転モードの切り替えを行い、
   前記算出部は、前記全自動モードにおいて、前記ベースプレートの前記位置情報から前記検出対象点の座標を第１算出座標として算出して前記移動指令を作成し、前記半自動モードにおいて、前記入力部に入力された前記ベースプレートの追加位置情報から前記検出対象点の座標を第１算出座標として算出して前記移動指令を作成する、積層造形装置。
4. 請求項３に記載の積層造形装置であって、
   前記運転モードとして手動モードをさらに備え、
   前記カメラ移動装置を操作するための操作部を備え、
   前記カメラ移動装置は、前記全自動モード及び前記半自動モードにおいて、前記移動指令に従って前記部分撮像カメラを移動させ、前記手動モードにおいて、作業者による前記操作部の操作に従って前記部分撮像カメラを移動させる、積層造形装置。
5. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の積層造形装置であって、
   前記検出対象点は、平面視における前記ベースプレートの外縁に位置する、積層造形装置。
6. 請求項５に記載の積層造形装置であって、
   前記検出対象点は、平面視における前記ベースプレートの隅角に位置する、
   積層造形装置。
7. 材料層形成工程と、固化工程と、第１及び第２画像取得工程と、第１及び第２画像解析工程と、第１及び第２算出工程とを備える積層造形物の製造方法であって、
   前記材料層形成工程では、造形テーブル上に設けられた造形領域を覆うチャンバ内において、前記造形領域内に配置されたベースプレートの上面に材料粉体を供給して材料層を形成し、
   前記固化工程では、前記材料層にレーザ光又は電子ビームを照射することにより固化層を形成し、
   第１画像取得工程では、前記造形領域全体を含む第１領域を全体撮像カメラにより撮像して第１画像を取得し、
   第１画像解析工程では、予め設定された少なくとも１つの検出対象点の座標を、第１画像を解析することで前記全体撮像カメラに固有の座標系において特定し、当該座標を積層造形装置に固有の機械座標系へ変換することで、前記変換後の座標を前記造形領域における前記ベースプレートの位置情報として取得し、
   第１算出工程では、前記ベースプレートの前記位置情報から前記ベースプレート上の検出対象点の座標を第１算出座標として算出し、
   第２画像取得工程では、第１領域の一部であり第１算出座標を含む第２領域を部分撮像カメラにより撮像して第２画像を取得し、
   第２画像解析工程では、第２画像を解析して前記造形領域における前記検出対象点の位置情報を取得し、
   第２算出工程では、前記検出対象点の前記位置情報から前記検出対象点の座標を第２算出座標として算出する、製造方法。

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