KR20200020803A - 적층 제조 디바이스의 출력 복사선 소스의 헤드 시스템의 교정 - Google Patents

적층 제조 디바이스의 출력 복사선 소스의 헤드 시스템의 교정 Download PDF

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KR20200020803A
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Abstract

본 발명은 적층 제조 디바이스의 출력 복사선 소스의 헤드 시스템을 교정하기 위한 조립체에 관한 것으로서, - 복수의 기준 마킹을 갖는 교정 판, 및 - 소스로부터의 복사선에 민감한 적어도 하나의 재료로 제조된 발사 지지부를 포함하고, 상기 지지부는 교정 판 상의 제자리에 있을 때에 교정 판의 기준 마크가 보이게 하며, 발사 지지부는, 교정 판 상의 상이한 기준 마크 위에 놓이고 발사 지지부가 교정 판 상의 제자리에 있을 때에 기준 마크가 보이게 하도록 분포되는 복수의 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 그러한 시스템을 교정하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

적층 제조 디바이스의 출력 복사선 소스의 헤드 시스템의 교정
본 발명은 선택적 적층 제조에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 적층 제조 디바이스의 출력 복사선 소스의 헤드 시스템의 제어의 교정에 관한 것이다.
선택적 적층 제조는 선택된 구역을 분말 재료(금속 분말, 세라믹 분말)의 연속된 층에 통합함으로써 3차원 물체를 생성하는 것으로 구성된다. 통합 구역은 3차원 물체의 연속적인 단면에 대응한다. 통합은, 광원(예를 들어, 고출력 레이저) 아니면 입자 빔 소스(예를 들어, 본 기술 분야의 용어에 따른 EBM 또는 "전자 빔 용융(Electron Beam Melting)"으로 공지된 기술에서의 전자 빔)와 같은 포커싱된 복사선 소스로 수행되는 전체 또는 부분 선택적 용융에 의해 층별로 수행된다.
아래에서는, 주로 광원(본 기술 분야의 용어에 따른 SLM 또는 "선택적 레이저 용융(Selective Laser Melting)"에 사용되는 것과 같은)을 참조할 것이다.
그러나, 임의의 다른 유형의 복사선을 사용하여 적용될 수 있다.
종래, 도 1에 예시된 바와 같이, 광원을 사용하는 유형의 적층 제조 디바이스는 3개의 검류계를 갖는 3축 헤드 시스템(S)을 사용하여, 한편으로는 분말 재료 층 상에 충격 지점의 위치에 관하여, 다른 한편으로는 상기 층 상에 빔의 포커싱에 관하여 정밀도를 증가시킨다.
2개의 검류계(1, 2)가 2개의 미러(3, 4)의 회전을 안내하는 데에 사용되고, 헤드를 떠나는 빔의 경로를 체크하여 (X 및 Y로 제어되는) 분말 베드(작업 평면(P)) 상에 빔의 충격 지점의 위치를 체크 가능하게 한다.
더욱이, 검류계, 병진 모듈 및 렌즈를 포함하는 DFM(본 기술 분야의 용어에 따른 "동적 포커싱 모듈")은 상기 렌즈들의 병진 이동을 조정함으로써 분말 베드 상에 빔의 초점을 완벽하게 조절 가능하게 한다(Z에서의 제어). 도 1은 또한 고정 초점을 도입하는 대물 렌즈 모듈(6)을 도시하며, DFM 모듈(5)은 포커싱 상류를 수정 가능하게 한다.
실제로, 레이저 빔이 분말 베드 상에 더 양호하게 포커싱될수록, 용융점으로 전달되는 에너지의 양과 제어가 더 커진다는 것이 이해될 것이다.
그럼에도 불구하고, 그러한 3축 헤드 시스템(S)은 분말 베드(평면(P))에서 2가지 주요 유형의 변형을 초래한다는 점이 주목될 것이다.
우선, 분말 베드가 위치되는 작업 평면(P) 상의 초점은 광학 빔의 경사에 따라 달라진다. 실제로, 도 2에 예시된 바와 같이, 빔의 경사는 광 경로 길이의 편차(이 편차는 도면에 ΔZ에 의해 개략적으로 표시됨)의 결과이며, 이들 편차 자체는 미러에 의해 아니면 적층 제조 디바이스에 있을 수 있는 다양한 윈도우를 통과함으로써 유도되는 유격에 의해 야기되는 현상에 추가되어야 한다.
이 기하학적 오프셋의 임의의 처리가 없는 경우, 작업 평면(P) 전체에 걸친 초점은 일정하지 않다.
더욱이, 도면에서 X 및 Y에서의 비선형 변형(일반적으로 사용되는 본 기술 분야의 용어에 따른 "베개형"으로 지칭되는 변형-도 3의 형상 PS)은 통상적으로 작업 평면(P)에서 확인된다. 이 변형은 광학 경로의 기하형상에 의해, 특히 미러 및 광학계의 위치에 의해 그리고 판(P)으로부터의 거리에 의해 야기된다.
X 및 Y에서의 왜곡을 설명하기 위해 헤드의 제어를 보정하는 것은 통상적으로 공지된 실시이다.
이를 위해, 미리 결정된 전용 보정 테이블이 사용된다.
이 테이블은 3축 헤드의 제어 입력이 보정되는 제어 차동을 제공한다. 따라서, 광학 빔에 의한 작업 평면(P)의 발사 및 스윕은 분말 베드에 대해 보정된 X 및 Y의 위치에서 수행된다.
이들 보정 테이블을 결정하기 위해, 기준 마크를 갖는 교정 판을 사용하는 것이 공지된 실시이다. 일련의 광학적 발사는 판 상의 미리 결정된 목표 위치에서 수행된다. 카메라를 포함하는 측정 시스템은 기준 프레임에 대한 이들 마킹의 위치를 기록한다.
이에 따라 교정 판 상에 이루어진 마킹의 위치와 발사의 이론적으로 목표로 하는 위치 사이의 차이는 광학 빔 헤드 시스템의 X 및 Y에서의 제어에 적용되어야 하는 보정을 계산하는 데에 사용된다.
이러한 접근법의 한가지 예는, 예를 들어 특허 EP1048441 아니면 특허 출원 US2015/0100149, 판이 발사에 의해 형성된 홀과 그 윤곽 사이의 대비를 증가시키는 것을 목표로 한 공동을 포함하는 US 2010/176539, US 2003/192868, US 5 832 415 및 US 2014/0333931에 기술되어 있다.
특히, EP1048441에서, 교정은 한편으로는 기준 마크를 갖는 판 및 다른 한편으로는 마킹을 수용하도록 의도된 시트를 채용한다.
따라서, 판은 2개의 구역, 즉 광학 빔에 민감한 시트를 수용하는 하나의 구역 및 상기 시트에 의해 덮여 있지 않고 기준 마크를 갖는 구역으로 분할된다.
특허 US 6 175 413에서, 로봇 공학 시스템의 교정은 광학 빔에 민감한 검출 표면을 포함하는 판의 도움으로 수행되어 레이저 빔의 존재 또는 부재를 검출한다.
그러나, 이에 따라 X 및 Y에서 이루어진 보정은 최적이 아니다.
더욱이, 제안된 처리는 분말 베드 상에 빔의 포커싱이 최적화되게 하지 않는다.
쉽게 이해되는 바와 같이, 다른 복사선 소스(예를 들어, EBM 소스)에서도 유사한 교정 문제가 발생한다.
본 발명의 한가지 목적은 발사에 적용되는 보정을 최적화 가능하게 하는 자동 교정 해결책을 제안하는 것이다.
특히, 본 발명의 한가지 목적은 종래 기술보다 X 및 Y에서 보다 양호한 교정을 허용하는 교정 해결책을 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 소스의 포커싱이 교정되게 하는 해결책(Z에서의 교정)을 제안하는 것이다.
제1 양태에 따르면, 이를 위해, 본 발명은 적층 제조 디바이스의 출력 복사선 소스의 헤드 시스템의 교정을 위한 키트를 제안하고, 상기 키트는,
- 복수의 기준 마크를 갖는 교정 판,
- 소스의 복사선에 민감한 적어도 하나의 재료로 제조된 발사 지지부를 포함하고,
이 지지부는 교정 판 상의 제자리에 있을 때에 교정 판의 기준 마크가 보이게 하며,
발사 지지부는, 교정 판의 다양한 기준 마크와 중첩되고 발사 지지부가 교정 판 상의 제자리에 있을 때에 기준 마크가 보이게 하도록 분포되는 복수의 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 키트는 유리하게는 단독으로 또는 기술적으로 가능한 모든 조합에 따라 취한 다양한 다음의 특징이 보충된다:
- 기준 마크는 교정 판 전체에 걸쳐 분포되며, 발사 지지부는 상기 교정 판에 대응하도록 치수 결정되고,
- 키트는 모바일 광학 측정 장비를 포함하며, 상기 장비는 발사 지지부 위에서 이동될 수 있고,
- 키트는 광학 측정 장비가 장착되도록 의도된 이중 레일 지지부를 포함한다.
- 교정 판 상의 기준 마크의 수는 65×65 이하이다.
제2 양태에 따르면, 본 발명은 또한 적층 제조 디바이스의 출력 복사선 소스의 헤드 시스템의 교정 방법을 제안하는데, 상기 시스템의 제어에 적용될 보정을 결정하기 위해, 다음 단계, 즉:
·적층 제조 디바이스 내에 복수의 기준 마크를 나타내는 교정 판을 위치 설정하는 단계,
·소스의 복사선에 민감한 적어도 하나의 재료로 제조된 발사 지지부를 이 교정 판 상에 위치 설정하는 단계로서, 이 지지부는 교정 판 상의 제자리에 있을 때 교정 판의 기준 마크를 드러내 보이는 것인 단계,
·상기 지지부를 적어도 하나의 교정 패턴으로 마킹하기 위해 소스를 제어하는 단계,
·상기 교정 패턴 및 적어도 하나의 기준 마크의 적어도 하나의 이미지를 캡처하는 단계,
·획득한 이미지 또는 이미지들에 기초하여 보정 테이블을 결정하는 단계가 실행되고,
판 및 발사 지지부는 본 발명의 제1 양태에 따른 키트의 판 및 발사 지지부이고,
소스는 미리 결정된 이론적 목표 지점에 이론적으로 센터링된 복수의 교정 패턴의 마킹을 발사 지지부 상에 생성하기 위해 헤드 시스템을 사용하여 제어되고, 이들 이론적 목표 지점은 교정 판의 기준 마크가 보이게 하는 다양한 윈도우의 바로 근처에서 상기 발사 지지부 위에 분포되며,
취득 단계 동안, 광학 측정 장비는, 한편으로는 상기 기준 마크가 그리고 다른 한편으로는 바로 근처의 이론적 목표 위치가 위치되는 구역의 적어도 하나의 이미지를 교정 판의 각각의 기준 마크에 대해 캡처하기 위해 발사 지지부 위에서 이동되고,
각각의 기준 마크에 대해, 획득된 이미지 또는 이미지들은 교정 패턴을 식별하고 상기 패턴에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 결정하도록 처리되고, 헤드 시스템 제어에 적용될 보정은 다양한 기준 마크에 대해 결정된 교정 패턴 정보에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
그러한 방법은 유리하게는 단독으로 또는 임의의 기술적으로 실현 가능한 조합으로 고려되는 다음의 다양한 특징에 의해 보충된다:
·각각의 기준 마크에 대해, 취득된 이미지 또는 이미지들은 이미지로부터 상기 기준 마크의 정규 직교 기준 프레임에서 발사 패턴의 중심 위치를 추론하고 이 위치와 이론적 목표 위치 사이의 오프셋을 결정하도록 처리되고,
·교정 판은 보정 테이블의 지점 수와 동일한 다수의 기준 마크를 포함하며,
·보정을 결정하기 위해, 처리는 교정 판의 기준 프레임을 헤드와 연관된 기준 프레임으로 변환하는 데에 사용되며,
·상기 처리는 교정 판 상의 2개의 주어진 기준 마크에 대응하는 패턴을 식별하는 단계, 및 상기 식별로부터, 교정 판의 기준 프레임과 헤드와 연관된 기준 프레임 사이의 병진 및 각도 회전에 관한 오프셋을 결정하는 단계를 포함하고,
·발사 지지부가 반전되고 체크 시험이 수행되며,
·방법의 단계는 예상되는 위치 공차를 나타내는 발사 패턴이 획득될 때까지 되풀이하여 반복된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 순전히 예시적이고 비제한적이며 첨부 도면과 함께 읽어야 하는 다음의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
- 도 1은 선택적 제조 디바이스의 레이저 방출 소스의 3축 헤드의 광학 시퀀스의 개략도이다.
- 도 2 및 도 3은 보정이 없을 때 그러한 디바이스에서의 주요 변형을 예시한다.
- 도 4a는 본 발명에 따른 교정 키트(교정 조립체)의 예를 개략적으로 예시하며, 도 4b 자체는 이 교정 키트의 광학 키트의 요소를 상세히 설명한다.
- 도 5는 교정 판 및 발사 지지부의 중첩을 예시하는 개략도이다.
- 도 6은 도 4a의 키트의 측정 장비를 지지하는 이중 축 레일이 장착되도록 의도되는 지지부를 개략적으로 예시한다.
- 도 7은 도 4a의 키트의 카메라의 측정 필드에서의 이미지를 예시한다.
- 도 8a는 교정 패턴의 영역에서 발사 지지부에 대한 충격 지점을 예시한다.
- 도 8b는 충격 지점의 가우스 분포 및 외삽된 "허리" 지점의 결정을 예시한다.
- 도 9는 본 발명의 방법의 한가지 가능한 실행에서 다양한 단계를 예시한다.
- 도 10은 다양한 발사 패턴의 영향을 나타내는 발사 지지부를 예시한다.
- 도 11 내지 도 14는 판의 기준 프레임으로부터 헤드의 기준 프레임으로 변환하는 데에 사용되는 처리를 예시한다.
교정 키트
도 4 및 도 5의 교정 키트는 기준 교정 판(7) 및 발사 지지부(8)를 포함하는 키트이다.
또한, 교정 키트는 광학 센서를 포함하는 체크 장비(9)를 포함한다.
기준 판(7)은 복수의 가시적 기준 마크(10)를 갖는 판이다.
이들 기준 마크(10)는 공지되고 체크된 위치에서 판 전체에 걸쳐 분포된다. 예로서, 이들 기준 마크는 교정 동안 출력 복사선 소스에 의해 완전히 또는 부분적으로 스윕되도록 의도된 65×65 매트릭스의 지점 근방에 위치될 수 있다. 물론, 다른 분포가 가능하다.
각각의 기준점에서, 마크(10)의 가시적 마킹은 2개의 직교 축에 의해 획정되며, 그 교차점은 기준점에 대응하고 판 상의 정규 직교 기준 프레임을 획정한다.
그 부분을 위한 발사 지지부(8)는 복사선 빔에 민감한 재료의 테이프로 구성된다.
이 지지부(8)는 판(7)과 X 및 Y의 치수가 동일하며, 교정 발사 동안 그 위에 위치 설정된다.
이 지지부(8)는 판(7) 상의 기준 마크(10)와 동일한 방식으로 분포된 복수의 윈도우(11)를 갖는다. 발사 지지부(8)가 판(7) 상의 제자리에 있을 때, 윈도우(11)는 이에 따라 보이는 기준 마크(10)에 센터링된다.
장비(9)는 CMOS 또는 CCD 유형의 카메라(9a), 광학 대물 렌즈(9b) 및 특수 목적 조명 시스템(9c)을 포함한다.
특수 목적 조명 시스템(9c)은, 예를 들어 발광 다이오드의 링으로 이루어진다. 카메라(9a) 및 대물 렌즈(9b)는 거의 미크론-등급 공차로 발사 지지부(8)에서 측정을 수행할 수 있게 하는 해상도의 이미지를 허용한다.
이 장비(9)는, 예를 들어 선택적 인쇄 디바이스에 통합된다.
대안으로, 교정 단계 동안에만 선택적 인쇄 디바이스에 끼워질 수 있다.
선택적 인쇄 제조 디바이스는, 도 6에 도시된 바와 같이, 장비(9) 및 카메라(9a)를 수용하는 이중 축 레일식 지지부(12)를 통합한다. 이 시스템(12)은 장비(9) 및 카메라(9a)가 교정 판(7) 및 지지부(8) 위에서 X 및 Y로 수동 또는 자동으로 안내되게 한다.
수집된 다양한 이미지는 이후에 설명되는 측정치를 추론하기 위해 프로세서(13)에 의해 처리된다. 이 프로세서(13)는, 예를 들어 선택적 인쇄 디바이스의 프로세서이다. 또한, 프로세스는 선택적 인쇄 디바이스의 프로세서와 별개이고 그와 교환되는 프로세서일 수 있다.
오차 측정
교정 동안, 카메라(9a)는, 다양한 기준 마크(10) 각각에 대해, 상기 마크(10)에 대응하는 정규 직교 마킹을 나타내는 이미지를 캡처한다(도 7).
각각의 기준 마크(10)의 마킹은 실제로 발사 지지부(8)의 윈도우(11) 덕분에 보이게 되며, 이 윈도우는 물론 다른 형상도 가능하지만, 예를 들어 직사각형 개구일 수 있다.
그러한 기준 마킹(10)은, 교정 판(7) 상에, 카메라(9b)에 의해 기준으로 사용되는 정규 직교 기준 측정 프레임을 획정한다.
이미지 캡처 이전에, 소스 및 그 헤드 시스템(S)은, 지지부(8) 상에서, 각각의 기준 마크(10)에 대해, 대응하는 기준 마크(10) 근방의 주어진 이론적 목표 위치에서 발사를 수행하는 방식으로 제어되었다.
이 발사는 미리 정해진 발사 패턴(도 7의 예에서 7x7 점을 측정하는 매트릭스 패턴(15))을 따라 분포된 일련의 여러 발사 지점으로서 수행된다.
도 7에서, 이론적 목표 위치(도시되지 않음)는 십자형(14)에 대응한다.
지지부(8)에 영향을 미치는 패턴의 발사 종료 시에, 이미지는 각각의 기준 마킹(10) 둘레에서 캡처된다.
이들 각각의 마킹(10)에 대해, 그 주변 구역의 캡처된 이미지는 프로세서(13)에 의해 처리되어 그로부터 상기 마킹(10)의 정규 직교 기준 프레임에서 발사 패턴(15)의 중심(중간점)의 위치(위치 측정값 Xm 및 Ym) 및 이에 따라 이론적 목표 위치(14)에 대한 이 위치의 오프셋을 추론한다.
더욱이, 도 8a에 예시된 바와 같이, 패턴(15)의 다양한 지점에서의 발사는 상기 패턴의 충격 지점에서 상이한 직경을 생성시키도록 제어된다.
예를 들어, 이들 발사 중 일부는 Z에서 상이한 제어로 생성되고, 이는 상이한 포커스 제어라고 말할 수 있다. 통상적으로, 이들 다양한 발사의 Z-제어는 패턴의 중간점 주변에서 가우스 분포를 이론적으로 획득하기 위해 한 지점에서 다른 지점으로 증분된다.
도 8a의 예에서, 가우스 분포는 Y에 대칭 축을 갖는 분포이다.
대안으로, 이 분포는 X 및 Y 둘 모두에서 가우스(2차원 가우스 분포에 따른 분포)일 수 있다.
증분 분포의 일 예가 아래의 표에 제공된다. 발사 패턴은 매트릭스 형태이며 Z의 제어값은 열별로(이 경우, 좌측에서 우측으로) 그리고 행별로(아래에서 위로) 증가한다.
Figure pct00001
중심 증분점 0은 패턴의 중간점에 대응하고 Δ는 Z에서 개별 제어 증분값에 대응한다. 7×7 발사 매트릭스의 경우(단지 예로서 제공됨), 49개의 Z-제어값을 시험하는 것이 가능하다.
패턴이 생성되면, 프로세서(13)에 의해 수행된 처리는 충격 지점의 직경의 분포를 분석하고 이 분포에 기초하여 "허리"에 대응하는 패턴 구역에서의 지점을 결정한다.
이 "허리" 지점은 가장 작은 직경의 충격 지점 또는 충격 지점의 직경 분포의 곡선으로부터 외삽된 외삽 지점에 대응한다.
도 8a에 예시된 예에서, 다양한 상이한 충격 지점(I1 내지 I4) 및 이들 지점을 통해 가우스에 가장 적합한 곡선(G)이 도시되어 있다.
외삽 지점은 상기 가우스(G)의 최소값에 대응하는 지점(E)이다.
이에 따라 선택된 충격 지점에 대한 Z의 제어(또는 이에 따라 결정된 외삽 지점에 대응하는 외삽 제어)는 마킹의 이론적 목표 위치에 대한 제어(보정 ΔZm의 형태)로서 적용된다.
이를 보충하기 위해, 이 이론적인 목표 지점과 "허리"에 대응하는 것으로 결정된 지점 사이의 광 경로의 길이 편차를 고려하는 가능한 보정이 또한 실행될 수 있다.
이 보정은, 예를 들어 이론적 목표 지점과 최소 직경의 충격 지점 사이의 거리 측정의 함수로서 이 추가적인 포커싱 보정을 제공하는 차트를 참조하여 결정되거나 또는 "허리"에 대응하는 것으로 결정된다.
충격 지점이 함께 매트릭스 형태의 교정 패턴을 설계하는 경우 그러한 처리가 특히 더 용이하다는 것이 이해될 것이다. 교정 패턴의 다른 많은 구성이 물론 가능하다.
이어서, 측정값(Xm 및 Ym)은 다음 교정 발사에서 패턴(15)이 목표 위치(14)에 센터링되게 하도록 헤드 제어 시스템(S)의 레벨에서 필요한 보정값(ΔX 및 ΔY)을 비트 단위로 추론하기 위해 처리된다.
동일한 방식으로, 초점을 보정하기 위해 DFM 모듈에 적용될 보정(ΔZ)은 Xm, Ym 및 ΔZm의 함수로서 결정되고, 비트 단위로 상기 모듈에 피드백된다.
크기 자리수의 관점으로서, 3축 헤드의 검류계는 통상적으로 24 비트(224 비트에 대한 각 축의 안내)에 걸쳐 제어되는 반면, 보정 격자 상의 X, Y의 단계 증분은 4225 값에 걸쳐 분포된다(262 144 비트의 단계). 제어 Z는 마찬가지로 24 비트에 걸쳐 제어되며, 보정 테이블은 X 및 Y와 동일한 치수를 갖는다.
제안된 유형의 매트릭스 형태 패턴이 특히 유리하며, 발사 지점의 위치 및 분말 베드 상의 복사선 빔의 포커싱과 관련하여 정밀한 교정이 가능하다는 점이 주목될 것이다. 그럼에도 불구하고, 다른 패턴이 가능하다(매트릭스 형태 패턴은 엇갈린 형태, 원형 패턴, 타원형 패턴 등으로 분포됨).
교정 단계
제1 단계(도 9의 단계 21)에서, 3축의 사전 보정 테이블이 프로세서(13)에 로딩된다.
이들 테이블은 이론적 모델을 사용하여 미리 획득된다. 이는 광학 시퀀스와 연관된 결함을 대부분 제거 가능하게 한다. 이 방식으로, 카메라의 시야와 호환되고 에칭에 충분한 초점을 갖는 매우 한정된 구역에서 교정 발사를 수행할 수 있다.
제2 단계(단계 22)에서, 판(7)은 선택적 인쇄에 의해 대상물을 제조하기 위한 디바이스에 설치되고, 발사 지지부(8)는 그 위에 위치 설정된다. 교정 판(7)은 상기 디바이스의 플랫폼 지지 시스템 상에 쉽고 직접적으로 설치되게 하도록 치수 설정된다.
제3 단계(단계 23)에서, 빔 소스 및 헤드는 다양한 이론적 목표 지점(14)에서의 일련의 패턴 발사를 지지부(8) 상에서 수행하는 방식으로 제어된다.
이론적 목표 지점은 교정 판의 모든 또는 일부 기준 마크와 유사한 지점에 대응하도록 선택된다.
보정 테이블에 사용되는 지점 매트릭스에 대응하는 이론적 지점의 매트릭스를 사용하면 보정의 영향이 제한 가능하게 된다.
그럼에도 불구하고, 사용되는 기준점의 수는 결정될 보정 테이블의 지점 수보다 적을 수 있다. 그러한 경우, 결손 지점은 목표 지점과 관련된 결과로부터 외삽될 수 있다.
패턴의 발사는 윈도우(11)가 아닌 지지부(8)의 재료 상에 발사하도록 Y의 판에서 7.5 mm을 목표로 하므로, 충격이 지지부(8) 상에서 보이고 카메라(9b)로 측정될 수 있다(도 10).
제4 단계(도 9의 단계 24)에서, 보정을 허용하는 광학 측정을 수행하기 위해 측정 장비(9)가 선택적 인쇄 디바이스에 도입된다.
2축 지지부(12)를 사용하여, 작업자는 지지부(8) 상의 다양한 발사 지점의 수집 이미지를 연속적으로 캡처하기 위해 손으로 또는 전동 수단을 사용하여 상기 장비(9)를 이동시킨다. 교정 판(7)은 다양한 기준 마크(10) 근방에 넘버링 시스템을 가질 수 있으므로, 기준 마크에 측정 순서가 부여되지 않고 스윕이 수행될 수 있음이 주목될 것이다.
이에 따라 캡처된 이미지는 프로세서(13)에 의해 실시간으로 처리되거나(단계 25) 나중에 처리하도록 저장될 수 있다.
측정 및 처리는 다음과 같이 수행된다.
주어진 기준 마크 상의 이미지의 분석은 발사 패턴의 중심(중간)에 있는 지점의 좌표(Xm 및 Ym)가 결정되도록 허용한다.
이는 또한, 보정값(ΔZm)이 결정되게 한다.
헤드는 교정 판(7)에 대해 1 미크론 내에서 기계적으로 위치 설정될 수 없으므로, 프로세서(13)는 측정값을 헤드의 기준 프레임으로 변환하도록 기준 변경 처리 작동을 수행한다.
도 11은 과장된 방식으로 2개의 기준 프레임 사이에 병진 및 회전 오프셋이 존재할 수 있음을 예시한다.
병진 오프셋을 평가하기 위해, 패턴 중 하나의 중심(중간점)이 기준점으로 사용된다(도 12의 지점 A).
이 지점은 바람직하게는 소스 헤드(X 및 Y에서 헤드를 제어하는 검류계의 비트 단위의 좌표(0, 0)) 아래에 위치되는 것으로 선택된다.
기준 마크(10)에 대응하는 이미지 처리는 프로세서가 판의 기준 프레임에서 대응하는 지점의 위치(Xm0 및 Ym0)를 결정하게 하고, 그로부터 측정값에 적용될 병진 보정을 추론하여 측정값을 헤드의 기준 프레임으로 변환시킨다.
회전 오프셋을 평가하기 위해, 프로세서(13)는 지점(A) 및 지점(A)과 X에서 동일한 라인 상에 이론적으로 위치된 제2 발사 지점(도 12의 지점 B)에 대응하는 패턴을 사용한다.
이들 2개의 위치에 대해 미러 제어 Y는 0이므로, 이 2개의 지점을 연결하는 벡터는 헤드의 기준 프레임의 수평이다.
판(7)의 기준 프레임에서 지점(B)의 위치는 프로세서가 판의 기준 프레임과 헤드 시스템(S)의 기준 프레임 사이의 각도(θ0)를 결정하게 한다(도 13).
이들 파라미터를 사용하여, 프로세서(13)는 모든 기록된 이미지에 대해 원하는 기준 프레임 변환을 수행한다.
따라서, 좌표(Xm 및 Ym)를 갖는 각각의 측정된 지점에 대해, 헤드 시스템의 기준 프레임에서 대응 좌표(Xmt 및 Ymt)를 결정한다.
이어서, 이들 측정값은 2개의 미러의 움직임 제어(X 및 Y)에 대해 비트 단위의 보정값을 획득하도록 처리된다.
X 및 Y에서의 이 보정 자체는 판(7)에 대한 충격 지점의 시프트 및 이에 따라 초점의 편차(도 14의 Zd에 대응하는 편차)를 일으킨다. 프로세서(13)는 광학계의 법칙을 사용하여 이 편차(Zd)를 추정하고, 검류계 비트(ΔZd)의 대응하는 값을 결정한다.
지지부(8) 상의 각각의 패턴(15)에 대해(즉, 각각의 교정 지점에 대해), 이 보정은 Z에서의 교정을 위한 정확한 값을 추론하기 위해 관련 패턴에 대해 프로세서(13)에 의해 결정된 비트 ΔZm의 보정에 추가된다.
보정이 확립되면, 프로세서(13)는 새로운 보정 테이블을 메모리에 저장한다.
이어서 디바이스는 체크 발사를 위한 준비를 한다(단계 26).
이에 따라 보정 테이블이 획득되면, 발사 지지부(8)는 반전되고 작업자는 새로운 일련의 체크 발사를 개시한다.
발사 지지부(8)에 대한 충격(발사 패턴)의 위치가 기록되고 추가 보정은 프로세서(13)에 의해 결정된다.
적절한 경우 시험 보고서가 발행될 수 있다.
체크 시험에서 위치 및 포커싱 정밀도가 예상된 정밀도에 비해 불충분한 것으로 밝혀지면, 새로운 보정 테이블이 계산되고 새로운 체크 발사가 이어질 수 있다.
따라서, 프로세스는, 교정이 예상된 위치 설정 공차를 충족시키기에 충분하다고 고려될 때까지 되풀이하여 반복된다.

Claims (12)

  1. 적층 제조 디바이스의 출력 복사선 소스의 헤드 시스템의 교정을 위한 키트이며,
    - 복수의 기준 마크를 갖는 교정 판,
    - 소스의 복사선에 민감한 적어도 하나의 재료로 제조된 발사 지지부를 포함하고,
    이 지지부는 교정 판 상의 제자리에 있을 때에 교정 판의 기준 마크가 보이게 하는, 키트에 있어서,
    발사 지지부는, 교정 판의 다양한 기준 마크와 중첩되고 발사 지지부가 교정 판 상의 제자리에 있을 때에 기준 마크가 보이게 하도록 분포되는 복수의 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는, 키트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준 마크는 교정 판 전체에 걸쳐 분포되며, 발사 지지부는 상기 교정 판에 대응하도록 치수 결정되는, 키트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모바일 광학 측정 장비를 포함하며, 상기 장비는 발사 지지부 위에서 이동될 수 있는, 키트.
  4. 제3항에 있어서, 광학 측정 장비가 장착되도록 의도된 이중 레일 지지부를 포함하는, 키트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교정 판 상의 기준 마크의 수는 65×65 이하인, 키트.
  6. 적층 제조 디바이스의 출력 복사선 소스의 헤드 시스템의 교정을 위한 방법이며, 상기 시스템의 제어에 적용될 보정 테이블을 결정하기 위해, 다음 단계, 즉:
    - 적층 제조 디바이스 내에 복수의 기준 마크를 나타내는 교정 판을 위치 설정하는 단계,
    - 소스의 복사선에 민감한 적어도 하나의 재료로 제조된 발사 지지부를 이 교정 판 상에 위치 설정하는 단계로서, 이 지지부는 교정 판 상의 제자리에 있을 때 교정 판의 기준 마크가 보이게 하는 것인, 단계,
    - 상기 지지부를 적어도 하나의 교정 패턴으로 마킹하기 위해 소스를 제어하는 단계,
    - 상기 교정 패턴 및 적어도 하나의 기준 마크의 적어도 하나의 이미지를 캡처하는 단계,
    - 획득한 이미지 또는 이미지들에 기초하여 보정 테이블을 결정하는 단계
    가 실행되는, 교정 방법에 있어서,
    판 및 발사 지지부는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 키트의 판 및 발사 지지부이고,
    소스는 미리 결정된 이론적 목표 지점에 이론적으로 센터링된 복수의 교정 패턴의 마킹을 발사 지지부 상에 생성하기 위해 헤드 시스템을 사용하여 제어되고, 이들 이론적 목표 지점은 교정 판의 기준 마크가 보이게 하는 다양한 윈도우의 바로 근처에서 상기 발사 지지부 위에 분포되며,
    캡처 단계 동안, 광학 측정 장비는, 한편으로는 상기 기준 마크가 그리고 다른 한편으로는 바로 근처의 이론적 목표 위치가 있는 구역의 적어도 하나의 이미지를 교정 판의 각각의 기준 마크에 대해 캡처하기 위해 발사 지지부 위에서 이동되고,
    각각의 기준 마크에 대해, 획득된 이미지 또는 이미지들은 교정 패턴을 식별하고 상기 패턴에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 결정하도록 처리되고, 헤드 시스템 제어에 적용될 보정은 다양한 기준 마크에 대해 결정된 교정 패턴 정보에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 교정 방법.
  7. 제6항에 있어서, 각각의 기준 마크에 대해, 취득된 이미지 또는 이미지들은, 상기 기준 마크의 정규 직교 기준 프레임 내의 발사 패턴의 중심 위치를 이미지로부터 추론하고 이 위치와 이론적 목표 위치 사이의 오프셋을 결정하도록, 처리되는, 교정 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 교정 판은 보정 테이블의 지점 수와 동일한 다수의 기준 마크를 포함하는, 교정 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 보정 테이블을 결정하기 위해, 처리는 교정 판의 기준 프레임을 헤드와 연관된 기준 프레임으로 변환하는 데에 사용되는, 교정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 처리는 교정 판 상의 2개의 주어진 기준 마크에 대응하는 패턴을 식별하는 단계, 및 상기 식별로부터, 교정 판의 기준 프레임과 헤드와 연관된 기준 프레임 사이의 병진 및 각도 회전에 관한 오프셋을 결정하는 단계를 포함하는, 교정 방법.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발사 지지부가 반전되고 체크 시험이 수행되는, 교정 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 방법의 단계는 예상되는 위치 공차를 나타내는 발사 패턴이 획득될 때까지 되풀이하여 반복되는, 교정 방법.
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