TW201823711A - 校正方法及由該方法得到的校正裝置 - Google Patents

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Abstract

一種複數個光源(3)的校正方法，該等光源(3)屬於一適用於藉由液態、漿態或粉態的基本材料的對應層的選擇性固化製造層狀三維物體的積層製造機，該固化係藉由應用由複數個光源放射的光輻射的照明，該方法包含操作：提供一層基本材料(1)；在成對相互重疊的基本材料(1)的表面的各自的工作區域(5)上提供光源(3)以輸送各自的適用於選擇性地修正基本材料(1)的光束(4)；對於每一工作區域(5)，界定一重疊至工作區域(5)的對應參考表面以及它們之間的對應的對齊設置；相對於適用於將工作區域(5)帶至對應的對齊設置的對應參考表面決定每一工作區域(5)的相對位移。每一工作區域(5)及對應的參考表面之間的相對位移的決定包含操作：提供第一影像部分(8；81；82)於參考表面上；對於每一第一影像部分(8；81；82)，相鄰於第一影像部分(8；81；82)的對應第二影像部分(9；91；92)，啟動對應的光源(3)以投影於工作表面(2)上。每一第一影像部分(8；81；82)及對應的第二影像部分(9；91；92)分別代表一第一刻度尺(10；101；102)及一讀取游標(11)，或反之亦然， 該第一刻度尺(10；101；102)及該讀取游標(11)設置來彼此結合指示兩個影像部分(8；9；81；91；82；92)之間的錯位。

Description

校正方法及由該方法得到的校正裝置
本發明係相關於一種用於校正藉由曝曬操作材料於適於固化該材料的光輻射製造層狀三維物體的機器，其中光輻射係由多個彼此相繼或同時操作的光源放射。
本發明更相關於由該方法應用於上述機器所得到的校正裝置。
如眾所皆知，市面上存在著藉由重疊複數個由選擇性地固化液體、漿體或粉體的操作材料的對應層所得到的層製造三維物體的機器。上述機器屬於一般以術語“積層製造”而被熟知的技術領域。
在上述的機器中，每一層操作材料係將它曝曬於適當的光輻射固化且如此得到的各種層係製造成彼此黏著以便得到完整的三維物體。
積層製造機器的一種特別情形係由光固化機代表，該等光固化機係使用液體或漿體聚合物為基本材料，該液體或漿體聚合物係利用典型在紫外線範圍的光輻射固化，該光輻射係適於導致光聚合物的表面層的選擇性聚合化。
一不同形式的上述機器包含那些使用例如金屬的可燒結粉 末為操作材料及使用典型上係足夠集中能量的雷射光束的適於燒結上述粉末的輻射為光輻射。除了每一層待固化的基本材料被形成的方式以及使用的光輻射的形式之外，這些機器依據類似於光固化機的那些的原理操作。
為了簡化起見，以下的敘述將與光固化機相關聯。本說明書應不以限制的意義解釋，因為雖然有適當和明顯的修改，敘述係亦可適用於其它的積層製造機將是顯而易見的。
還應指出的是雖然本敘述指的是光輻射，但本說明書應不以限制的意義解釋。利用適當和明顯的修飾，本敘述能應用於任何藉由固化液體、漿體或粉體基本材料製造層狀三維物體的機器，該機器使用任何能被選擇性輸送在操作材料上的不同於光輻射的特性的輻射。
熟知的是使用於光固化機中的光源具有能被曝曬的表面伸展性以及製造精確度和速度限制。
為了克服上述的限制，一已知解決方案係提供多個同時操作於光聚合物的表面的各自不同工作區域上的光源。相互相鄰工作區域係重疊，使得對應的重疊區域能被曝曬於兩個對應的光源。這使能生產延展於兩個或多個相鄰工作區域的三維物體，使用不同的光原來生產相互交叉的物體的不同部分，藉此讓它們牢固連接。
然而，因為上述光源的有限的裝設精確度，難以讓光源被組裝以使得各自座標系統彼此完整對齊。特別地，裝設精確度係顯著地低於對應於各自工作區域之內的每一光源的精確度的裝設精確度。
由於上述的不對齊，延展於兩個不同工作區域且因此得自兩個不同的光源的配合的三維物體在兩個部份之間的介面將具有表面缺陷。
為了避免上述表面缺陷，有必要校正光源，以此方式而將它們的座標系統對齊，藉此讓它們相互一致。
依據已知的變化例，光源照射在各自的完全彼此重疊的工作區域。這變化例使能使用例如不同光源所發射出的不同直徑的雷射光束的不同的光束固化每一層的不同部分。
明顯地，就在上面所述的變化例亦需要校正光源。
為了得到上述校正，一個可能性係利用待校正的光固化機生產一個或多個樣品。每一樣品的第一部分係由一第一光源固化且相鄰於第一部分的第二部分係由另外的光源固化。
以此方式，操作者能量測在兩個部份的連接區域的每一樣品的缺陷的大小，且利用適當的數學計算決定需要對齊工作區域的座標系統的該等工作區域之間的相對位移。
上述的校正方法具有不方便及不正確的缺點，此乃因為它需要利用非專門為此目的設計的儀器來測量非常小的表面缺陷。
此外，上述校正方法的執行需要操作者擁有適當的儀器及一般僅在光固化機的製造商有效的特定的訓練。這帶來了額外的缺點：上述校正方法對於光固化機的使用者而言係相對昂貴。
上述校正系統具有慢的另外缺點，此乃因為它需要光固化生產包含足夠大數目的層來容取表面缺陷的觀察的樣品，其中已熟知的是光固化程序的持續時間係與物體的層的數目成正比。
如上述，類似的校正難題能發生於任何層狀三維物體的生產的機器，該機器使用複數個光源來固化一相同的工作表面的不同區域中的 材料的一層。
本發明係意欲克服習知校正方法的所有上述缺點。
特別地，本發明的一目的係提供一種具備多個光源的三維物體的層狀生產的機器的校正方法，方法容許對齊不同光源的座標系統，以此方式來讓它們相互一致，以便容許延展於多個工作區域上但在工作區域之間的交叉區域中無表面缺陷的三維物體的生產。
本發明的另一目的係提供一種較習知校正方法更簡單進行的校正方法。
特別地，本發明的一目的係提供一種不需測量儀器或特定的訓練被使用的校正方法。
本發明的另一目的係提供一種較習知校正方法更快速的校正方法。
上述目的係由依據請求項1的校正方法達成。
本發明的方法的更詳細特徵係詳細指明於各自的附屬項中。
本發明的目的亦係由利用依據請求項19的上述方法所得到的校正裝置達成。
有利地，本發明的校正方法的容易性使得它適合甚至被沒受特特定訓練的人員應用，例如由機器的使用者而不是機器的製造商直接應用，因此以相對於習知校正方法的較低費用應用。
亦有利地，本發明的校正方法的快速性限制必須讓機器操作的時間。
上述目的和優點以及將在下文中提到的其他目的和優點將根據以下參照附圖以非限制性的方式給出的本發明的一些較佳實施例的描述而容易地顯而易見，其中：
1‧‧‧基本材料
2‧‧‧工作表面
3‧‧‧光源
4‧‧‧光束
5‧‧‧工作區域
5a‧‧‧第一邊緣
6‧‧‧重疊區域
7、71、72、73‧‧‧測試影像
8、81、82‧‧‧第一影像部分
9、91、92‧‧‧第二影像部分
10、101、102‧‧‧第一刻度尺
11‧‧‧讀取游標
12‧‧‧主要標記
12a‧‧‧第一主要標記
13、131、132‧‧‧第二刻度尺
14‧‧‧次要標註
14a‧‧‧第一次要標註
15‧‧‧參考點
16‧‧‧數值
18‧‧‧光固化機
第1圖概略顯示一機器的平面視圖，本發明的校正方法可應用於該機器上；第2圖係第1圖的機器的側視圖；第3圖係藉由本發明的方法的應用可與依據第1圖的機器一起得到的校正裝置的平面視圖；第4圖係第1圖的校正裝置的一部分的平面視圖；第5至7圖係可藉由本發明的方法得到的校正裝置的各自變化例的平面視圖；第8圖提供可藉由本發明的方法得到的校正裝置的一額外的變化例的操作表示的平面視圖；以及第9圖顯示如同一操作者看來的那樣的第8圖的校正裝置。
本發明的方法相關於複數個屬於積層製造機器的光源的校正，亦即，適於藉由選擇性固化液體、漿體或粉體狀態中的操作材料的對應層生產層狀三維物體的類型的積層製造機器的光源的校正。操作材料界定一工作表面且它的固化係利用由光源發射的光輻射藉由選擇性地照射上述工作表面發生。光源係用於照明對應的屬於工作表面的工作區域，工作 區域係在各自的重疊區域成對地被重疊。
為了簡化起見，以下的敘述將涉及一使用光聚合物為操作材料的光固化機，以及例如紫外光的適合導致光聚合物本身的聚合化的光輻射。然而，將立即明顯的是方法的應用係能利用適當且明顯的修飾延伸至其它形式的積層製造機，例如延伸至那些使用曝曬於雷射光束燒結的粉體操作材料的形式的積層製造機。
第1圖概略顯示一光固化機，整體標示為元件符號18，具備一由四個正方形並具有相互相等的邊的工作區域5所界定的工作表面2，每一工作區域能曝曬於來自對應的光源3的光束4。工作區域5在第1圖中係標示以不同的線條，以讓它們可分辨。上述工作表面2的輪廓係由每一工作區域5的兩個相互並行邊界定，該兩個相互並行邊的每一個係對齊於相鄰於該工作區域的對應工作區域5的一邊以便界定一正方形工作表面2。工作區域5的每一其餘邊與上述相鄰工作區域之一交叉以便界定一對應的矩形重疊區域6，該矩形重疊區域6具有對稱軸，該對稱軸係平行於上述邊且與工作表面的兩個對稱軸Z之一相一致。
以下的敘述將涉及就在上面所述的光固化機18。然而，如將從敘述變得顯而易知，本發明的方法可應用於具有擁有任何形狀，甚至彼此不同且可有不同於四的數目，只要其中至少有兩個是相互重疊的工作區域5的機器。
此外，以下的敘述及所附圖式涉及一工作區域5係僅部分彼此重疊的實施例，使得工作表面2係大於每一工作區域5，且因此可得到相對大尺寸的三維物體。
然而，顯然地，如可發生於放射例如具有不同直徑的雷射光束的不同於彼此的光束4的不同光源3係用來照射工作表面2的相同區域的情形中，即使一個或多個工作區域5係係完全重疊彼此，本發明亦可應用。
第2圖的側視圖顯示光源3係位於工作表面2的下方。在此情形中，光聚合物係被放置在一未圖示但本身為已知的支撐表面上，該支撐表面對於由光源所放射的光輻射係透明的。在此情形中工作表面2與支撐表面相一致且光源3導致立即在上述支撐表面的上方的光聚合物的層的固化。
本發明的方法應用於未圖示但本身為已知的光固化機的一變化例，因為光源3係在工作表面2之上而不是在其之下，所以該變化例係不同於剛敘述的光固化機。在此情形中，工作表面2與光聚合物的自由表面相一致且光源3導致立即在該自由表面之下的光聚合物的層的固化。
關於光源3，它們可以係向量型及投影機型兩者。在第一種情形中，每一光源係適於利用可調整鏡子選擇性地引導例如雷射光束的光束於工作區域5的任一點上。在第二種情形中，第1和2圖中所表示，每一光源能包含一矩陣的鏡子，每一個可從其它的獨立地移動以朝工作表面的一對應點反射或不反射光束4的對應部分。
在兩種情形中，每一光源3涉及一各自較佳但未必是笛卡兒的座標系統，該座標系統唯一地界定各自的工作區域5的每個點。
對於每一對的兩個重疊的工作區域5，互相對齊的對應設置被界定，其中各自的座標系統係彼此在一預定的空間關係中，使得依據兩個對應的光源3的任何一個的座標系統，光固化機的控制系統能獨立表達重疊區域6的任一點的座標。兩個工作區域5的對齊容許生產一三維物體，該 三維物體部分延展於兩個區域的一個上及部分延展於組合兩個光源3的動作的另一個上並防止三維物體在兩個工作區域5之間的過渡區具有不連續的情形。兩個工作區域5的對齊亦容許使用兩個不同的光源3以生產位於各自重疊區域6上的三維物體的不同部分。
因為上述形式的機械的裝設精確度不足以得到各自工作區域5的對齊，所以有必要校正光源3以便得到上述對齊。
本發明的校正包含提供一層基本材料1於工作表面2。
較佳地，基本材料的層係機器的操作材料的一對應層，該操材料在光固化機的情形中係上述的光聚合物。有利地，作為基本材料1的操作材料的使用使能應用利用機器18的正常操作且因此無任何需要被操作者額外的介入的本發明的方法。做為基本材料的操作材料的使用具有將在下面變得明顯的額外的優點。
顯然地，若任何其它形式的基本材料能在光輻射的入射點中選擇性修飾，則本發明的方法適合被使用於其上。例如，基本材料可以是任何的光敏性材料，例如照相板的敏感層或另外的藉由選擇性曝曬於光輻射能將影像印在其上的材料，或其它的能由光輻射觸及的點中被蝕刻的材料。
亦將顯而易見的是，在本發明的變化例中，由基本材料所界定的工作表面2可不與機器18的正常操作期間光源3投射光束於其上的表面相一致。在此情形中，若聯繫被依據相同方向由光源所放射的光輻射所觸及的兩個表面的點的關係為已知，那麼校正仍然能進行。
方法更包含決定依據對應的位移方向X所測量的一個或多 個每一對的兩個工作區域5之間的相對位移的大小以便配置對應的對齊設置中的兩個工作區域5。換言之，每一相對位移代表依據對應的位移方向的兩個工作區域5之間的不對齊。
上述相對位移可包含平行於工作表面2的平移、依據垂直於工作表面2的軸的轉動，或該兩者的組合。
每一對工作區域5的相對位移係藉由以下操作決定。
首先，如第3所顯示及第4圖更詳細顯示，複數個測試影像7係投射於對應於每一對工作區域5的重疊區域6中的基本材料1的工作表面2上，以便在基本材料1上得到能由操作員讀取的對應打印。
詳細表示於第5圖中的每一測試影像7包含一由對應於該對的兩個工作區域5的兩個光源3的一個所投射的第一影像部分8，而第二影像部分9係由兩個光源的另一個投射。
兩個影像部分8、9分別描繪一第一刻度尺10以及一讀取游標11，或反之亦然。第一刻度尺10以及讀取游標11係設置來彼此結合指示依據對應的測量方向X及於對應的測量指向的兩個部分之間的對應的相對位移。
因此，觀察印在基本材料1上的每一測試影像7，操作者能辨識對應的相對位移而不需任何測量儀器。事實上，包含上述印在基本材料1上的測試影像7的校正裝置係本身對等於特定設計來決定光固化機18的工作區域5之間的錯位的測量儀器。
以此方式，提供一較習知方法更簡單的校正方法的目的被達成。
上述方法使能達成使校正更快速的額外目的。為了將測試影像7印於基本材料1上，有限數目的曝曬係足夠的。例如，若基本材料1係操作材料，上述方法能包含減少數目的固化層的生產。該固化層對應於上述測試影像7的結合。結果是由測試影像7的結合所形成的層狀物體及其表面係印有第一刻度尺10以及對應的讀取游標11。
較佳地，本發明的方法包含界定一測量公差以測量上述相對位移以及設置第一刻度尺10和讀取游標11，以便再產生公差為上述測量公差的游標尺的兩個尺度。
更精確地，第一刻度尺10包含複數個主要標註12，讀取游標11包含複數個一起界定第二刻度尺13的次要標註14。當該對工作區域5係在其對齊設置時，兩個尺度13、14的主要標記12及次要標記14係設置成交叉一平行於上述測量方向X的相同測量直線Y。再者，第一主要標記12a及第二次要標記14a係配置在上述對齊設置中它們在一相同參考點15中交叉測量直線Y。
特此指定的是參考點15不是該術語幾何意義上的一個點。能由光源3照明的點具有非零最小尺寸且因而包含第一標記12a和14a的標記12和14沒有比上述最小尺寸更小的尺寸。因此，每一第一標記12a、14a與測量直線Y的交叉對應一段且上述交叉點15係被理解為上述段的中點。
主要標記12及次要標記14係如此配置使得在上述對齊設置中，一次要標記14對應於位於上述參考點15的一側，以一給定數目的中間主要標記12從第一主要標記12a分離且位於離參考點15的一給定距離的每一主要標記，該次要標記14位於與參考點15的相同側上，以相等於前述數 目的中間主要標記12的一數目的中間次要標記從第一次要標記14a分離且以一相等於前述給定距離減去一相等於公差乘以上述數目的中間次要標記的乘積的長度的距離，沿著測量直線Y距離參考點15。
如剛述所設置的刻度尺10、13能使操作者決定依據上述測量直線Y及沿著每一指向、具有一等於測量公差的公差以及對於相等於測量公差乘以該數目的相對於第一主要標記12a位於對應於該指向的側邊上的主要標記12的最大位移的兩個工作區域5之間的位移。
因此，有利地，上述設置使能測量具有高精準度的位移，同時保有簡單及立刻的讀取。
上述位移的決定以一完全類似於一與游標尺一起使用的方方式的方式發生。
首先，主要標記12係與次要標記14一起辨識，其等的與測量直線Y交叉點係彼此最接近。那麼，以其上述主要標記12距離第一主要標記12a的主要標記的數目被計算，該等主要標記12包含上述的主要標記12但不包含第一主要標記12a，要不然，藉其上述次要標記14距離第一次要標記14a的次要標記14的數目被計算，該等次要標記14包含上述次要標記14但不包含第一次要標記14a；最後，如此得到的數目係乘以測量公差，得到位移。
較佳地，主要標記12係以一預定的刻度P沿著測量直線Y均勻地隔開。因而，次要標記14亦係以一等於上述刻度P減去測量公差的距離彼此均勻隔開。
有利地，除了簡化錯位的讀取，上述預定刻度P的使用使能利用第一刻度尺10來測量大於上述的最大位移的錯位。沿著測量直線Y的第 一主要標記12a和第一次要標記14a之間的主要標記12的數目，排除掉第一主要標記12a外對應於刻度尺10的刻度P所表示的錯位。例如，若第一刻度尺10、101、102具有1毫米的刻度P，上述數目對應於錯位的毫米的數目。
較佳地，相對於第一主要標記12a位於對應於測量指向的側邊上的主要標記12的數目，以及對於第一次要標記14a位於相同側上的次要標記14的數目，兩者係至少相等於上述刻度P和測量公差之間的比例。如此，有利地，使能測量具有一等於測量公差的公差的依據測量指向的零和第一刻度尺10、101、102的刻度P之間的任何錯位。
兩個刻度尺10、13的界定可以以下面的方式發生。首先，測定義測量公差，以及用該測量公差測量的最大位移。第一刻度尺10係界定成在第一主要標記12a的每一側上包含一些至少相等於上述最大位移和上述測量公差之間的比例的主要標記12且因而刻度P大於或較佳等於上述最大位移。第二刻度尺13係界定成在第一次要標記14a的每一側上包含一些相等於上述數目的主要標記12的第二標記14且因而次要標記14之間的距離係與上述的第一刻度尺10的刻度P有關。
第5圖顯示一第一刻度尺10的刻度P係大於上面界定的最大位移的校正裝置。這校正裝置包含一座落於本圖的頂部中的具有在第一主要標記12a的標示為數字“0”的標記的右邊的9個主要標記12的第一刻度尺10。第二刻度尺13的對應的9個次要標記14包含位於第一次要標記14a的標示為數字“0”的標記的右邊至標示有數字“3”的標記的那些。第二刻度尺13的刻度係第一刻度尺10的刻度P的29/30，而測量公差係相等於刻度P的1/30且能以該公差測量的最大位移係等於段落P的3/10。
較佳地，刻度P係等於1毫米，因此測量公差係1/30毫米且最大位移係3/10毫米。
顯然地，在本發明的變化例中，刻度P及測量公差可不同於那些剛敘述的，例如將它們適用於一不同於公制十進制系統的測量系統。
關於測量公差，其量級較佳係同於但更佳係小於被在各自工作區域5上的每一光源3個別照明的一點的最小大小，典型上，對於矢量光源3，上述最小大小係1/10毫米或更小至幾十微米的級。
在依據第6圖的校正裝置中，第一刻度尺101、102具有30個主要標記12，同時第二刻度尺131具有刻度P的29/30的一刻度。以此方式，測量公差係等於刻度P的1/30且最大位移係等於刻度P。
除了每一刻度尺102、132係區分成兩個部分外，依據第7圖的校正裝置係類似於第6圖的校正方法，該兩個部分係在一垂直於各自的測量方向X的軸的高度區分各自的刻度尺而得到。兩個部分係依據一垂直於測量方向X的方向配置堆疊於彼此上且它們的每一個容許結合另一刻度尺的對應部分決定相對位移的一對應區間。例如，在第7圖的情形中，位於頂部的該對部分容許決定依據刻度P的零和16/30之間相對於第一刻度尺101的第二刻度尺131的相對右相位移，同時位於底部的該對部分容許依據刻度P的17/30和30/30之間的測量直線Y2決定相對位移。
在第5圖的校正裝置中，刻度尺10、13具有複數個位於對應的刻度尺的第一標記12a、14a的每一側上的主要標記12、14。以此方式，有利地，可容易讀取兩個測量方向X的指向中的錯位。
這個讀取在上述的第6和7圖的變化例中譯係可能，需提醒的 是若第一次要標記14a向第一主要標記12a的左方位移，作為第一主標記12a，讀取必須考慮緊挨著用數字“30”表示的主標記的左側定位的那個標記完成，且作為第一次要標記14a，則讀取必須考慮數字“30”表示的標記完成，而不是標示為數字“0”的對應標記。
亦較佳地，相同數目的對應標記係出現於每一刻度尺的每一側上，使得各自的第一標記12a、14a係在刻度尺的中心，以便容渠讀取相同的最大位移於兩個測量的指向上。
出於同樣的理由，較佳設置兩個刻度尺，使得該對的工作區域5係在相互對齊的設置中，兩個第一標記12a、14a之間的交叉點位於對應的重疊區域的對稱軸Z上。
較佳地，一個或兩個刻度尺包含一對應的連串增加數值16。例如，在顯示於圖式中的情形中，每一刻度尺的第一標記係標示有一數字“0”及其它數值16亦係出現，該等其它數值逐漸離開上述第一標記地增加。
數值16係與相對於一刻度尺的一標記和另一刻度尺的一標記之間的對齊的相對位移的大小成正比。例如，在第5圖的情形中，第二刻度尺13的數值16指示表示於對應於相關的次要標記與一對應的主要標記對齊的刻度P的十分之一的相對位移。
較佳但未必，且如第5圖所示，數值16係僅與一些次要標記相關聯以有助於刻度尺的可讀性。
較佳係，數值16係位於各自刻度尺的第一標記的兩側上。在第5圖的情形中，相關聯於定位於第一次要標記14a的左側的次要標記14的 數值其前面有“-”記號以指示負值，使得操作者除了大小之外能容易辨別相對位移的方向。
有關於主要標記12和次要標記14的形狀，較佳它們係各自垂直於測量方向X的線段。
亦較佳地，刻度尺10、101、102、13、131、132係設置成當該對工作區域5係配置於其對齊設置中時，第一刻度尺10、101、102的所有線段係相對測量直線Y位於一相同側上，且第二刻度尺13、131、132的所有線段係位於相反側上，且使得更且兩個刻度尺的每一線段具有一位於測量直線Y上的一端。以此方式，兩個刻度尺具有一相同於具有讀取外觀的優點的游標尺的外觀的外觀。
第8圖顯示依據本發明的變化的校正裝置，在該校正裝置中兩個影像部分8、9係相等於第圖的影像部分，差別是兩個刻度尺10、13係設置成當該對工作區域5係定位在其對齊設置中時，刻度尺10的線段係至少部分定位於相對於測量直線的一側且至少部分定位於相反惻，使得兩個刻度尺10、13係部分重疊。
若刻度尺係負面地壓印於基本材料1上，第8圖的設置有利地容許有助於讀取，亦即，以便除了對應於主要標記12以及次要標記14的那些點外，照明所有每一影像部分8、9的點。以此方式，除了其中有兩個刻度尺10、13的標記之間的重疊的那些點外，光源3照明屬於兩個部分8、9的至少一個的工作表面2的所有的點。因為上述重疊部分僅屬於相互對齊的兩個刻度尺的標記，第9圖所顯示，在基本材料1上所得到的測試影像73中，每一刻度尺的標記的僅一個保持完全可見，而其它的則不可見，或當兩個 標記之間有部分重疊，僅部分可見，亦即，在記號的厚度大於測量公差的厚度的情形中。
例如在第9圖中，，該圖顯示兩個工作區域5係沿著測量方向X對齊的情形，在測試影像73中僅第一標記12a、14a保持完全可見，此乃因為它們係僅有的被完整對齊的標記。緊挨著第一標記12a、14a的右方和左方的每一刻度尺10、13的兩個標記僅部分可見，此乃因為它們僅一部分的各自厚度重疊。
顯然地，因為操作者不需作為只要辨識在可見的標記當中於兩個刻度尺係重疊的區域中那個標記是最可見的或在可見的標記當中那個標記係位於中間，上述測試影像73有助於讀取位移。
較佳地，兩個刻度尺10、13係依據正交於測量直線Y的方向定位成僅部分重疊，因而至少一部分的每個記號12、14及數值16落於兩個刻度尺係重疊的區域之外。這導致上述元件保持經常可見，因而操作者能使用它們來容易辨識相對於有關的第一標記的每一刻度尺的對齊的標記的位置。
顯然地，上述設置能應用於上述變化實施例的任一個。
更普遍地，第一刻度尺10及讀取游標11的測試影像7、71、72、73的負片投影提供一額外優點，若校正裝置係利用一光固化程序藉由光聚合物的固化得到並因而係為三維物體的形式，該額外優點浮現。在此情形中，第一刻度尺10及讀取游標11的標記對應於盡可能多地得到的三維物體的表面上的凹陷。例如利用具有不同於固化的三維物體的顏色的顏色的氈尖筆著色三維物體的表面且接著例如利用布或另外的對等裝置清潔上 述表面，除了上述凹陷的內部外染色被移除，因此該等凹陷變得清晰可見，進一步有助於位移的讀取。
亦較佳地，本發明的方法包含對於每一重疊區域6投影至少兩個配置於上述重疊區域中的不同位置中的依據上述實施例7、71、72、73的任一個的測試影像。上述兩個測試影像係設置成各自的測量方向X兩者係入射於重疊於另一工作區域5的兩個工作區域5的每一個的第一邊緣5a。
較佳但未必，當兩個工作區域5係配置在對應的對齊設置中時，兩個測試影像的測量方向X兩者係正交於兩個工作區域5的一個的第一邊緣5a。
上述兩個測試影像容許決定有關的重疊區域5的兩個不同位置中的兩個工作區域5之間的相對位移，以便能計算兩個工作區域5之間的相互平移及相互轉動。
較佳地，一第三測試影像亦係投影於每一重疊區域6上，該第三測試影像界定一各自的第三測量方向X，該第三測量方向X係入射於兩個先前的測試影像的測量方向的一個或兩個且較佳地係平行於上述第一邊緣5a。上述第三測試影像容許決定依據第三測量方向X的第三相對位移，該第三測量方向X結合於前面預定的兩個位移，容許得到兩個工作區域5之間的一完全對齊。兩個工作區域5的每一個相對於另一工作區域5具有三個自由度，亦即，依據兩個相互入射方向的兩個平移以及一個轉動，且上述的位移的三個測量容許界定上述三個自由度。
顯然地，超過兩個先前的工作區域5的每一個額外的工作區域5將三個自由度加至系統。因此，為了得到一預定數目的工作區域5之間 的相互對齊，需要具有等於工作區域5的數目減去1再乘以3的一數目的位移測量。
在第3圖顯示的情形中，該圖包含4個工作區域5，至少9個位移測量且因而上述測試影像的9個是必需的。對於每一重疊區域5，第3圖顯示具有各自正交於兩個對應的工作區域5的重疊的邊緣5a的測量方向的兩個測試影像，一具有平行於對應的工作區域5的重疊邊緣的測量方向X的在4個重疊區域6的任何一個上的測試影像係加到該兩個測試影像。第3圖的所有測試影像係彼此相等並對應於第5圖的實施例，但在本發明的變化例中不同的測試影像能被使用，例如依據第6至9圖的變化例的任一個。
顯然地，測試影像的數目係能多於上面所提的數目，具有增加測量精確度的優點。
例如，第3圖的版本包含用於每一重疊區域的7個測試影像7，其中4個具有正交於各自工作區域5的重疊區域5a的測量方向X且其它3個保持具有平行於上述邊緣5a的測量方向X。剛敘述的在第4圖中更詳細被觀察，該圖顯示第3圖的4個工作區域5的一個的放大視圖，其中兩個區域6係能看出在該兩個區域6中工作區域5係與兩個相鄰的工作區域5重疊。
較佳地且如第4圖所示，每一測試影像7其測量方向X係垂直於工作區域5的重疊邊緣5a，該測試影像7佔有各自重疊區域6的整個寬度，以便極大化最大測量位移。
亦較佳地，上述測試影像7的兩個係位於鄰近重疊區域6的兩個相反測且在最大可能相互距離。有利地，這極大化精確度，利用該精確度可測量兩個工作區域5之間的相互轉動且因而容許一更精確的它們的相 互位置的修正。
依據至此敘述的實施例，每一測試影像7的兩個影像部分8、9係藉由兩個不同的光源3投影於工作表面2上，因而光源能相對於彼此校正。
不同地，依據本發明的一變化例，第一影像部分8係能提供於一面對工作表面2的參考表面上且第二影像部分9則係藉由一各自的光源3投影在工作表面2上，以便相鄰於各自的第一影像部分8。
此變化例容許相對於對應的參考表面而不是相對於另一光源3校正每一光源3，且因為大數目的光源3當校正成對的光源會是困難時特別有利。
上述參考表面能是未圖示但本身為習知的光固化機18的造型板的表面，接觸該表面物體被固化。另外地，參考表面能是在其上承載基本材料1的表面。
提供第一影像部分8於參考表面上能藉由在參考表面本身上應用層狀元件承載第一影像部分8或將第一影像部分8印刷在參考表面上，或者，讓製造參考表面成它以凸起或凹入方式併入第一影像部分8發生。
對於上述變化例，利用適當且明顯的修飾，對第一實施例所做的考慮皆適用。
在操作上，利用上述方法校正光固化機18發生如下。
首先，如上所示的待投影或待定位的測試影像被界定。接著，待投影的測試影像的部分的一數值模型被提供，該數值模型能被機器18的控制單元使用以驅動光源3。
基本材料1則係定位於機器18上以便界定工作表面2。
接著，機器18被啟動以便投影測試影像於工作表面2，藉此得到校正裝置。
若基本材料1係普遍使用於機器18以生產三維物體的光聚合物，較佳地，數值模型係界定成包含複數個層，該等層的至少一個內含測試影像。以此方式，啟動機器18將需要對應於數值模型的光聚合物的一連串的層的固化。結果將是一具有一組小板的形狀的校正裝置，該等小板的表面帶有具有各自突出或更佳是凹入的標記的第一刻度尺10以及讀取游標11。
有利地，因為後一變化例需要使用光固化機18的正常功能得到校正裝置，所以後一變化例係特別簡單。因此，本發明的方法以與通常用於製造任何三維物體的方法相同的程序來應用。
在製造校正裝置之後，操作者因此藉由光源3的適當的調整讀取其上的位移並修正工作區域5的位置。這些操作能利用軟體運算法，藉由機器18本身自動進行，該軟體運算法容許操作者輸入由校正裝置所指示的值且基於這些值，計算位移並調整光源3。
較佳地，上述調整發生在修正光源3的座標系統。有利地，因為無需操作者實際介入機器18上，以剛敘述的方式的調整簡化校正程序。對於此形式的調整，較佳讓工作區域5小於每一光源3能真正照明的操作區域，以便容許光源3的座標系統的位移，同時維持工作區域5完全在各自的操作區域之內，以便不減少工作表面2。
明顯地，在本發明的實施例中，上述調整能機械性地發生， 亦即，實際地位移光源3。位移能藉由操作者人工進行或利用由光固化機啟動的致動器自動地進行。
一般而言，因為光源3的裝設精確度係遠小於需用於工作區域5之間的對器的測量公差，可發生的是一個或多個上述階段期間感測的位移超過可用測量公差測量的最大位移，且這防止用一單一校正步驟得到一精確的對齊。
在此情形中，在進行第一校正之後，測試影像係再投影於工作表面2上以得到一第二校正裝置，該第二校正裝置係用來檢查對齊並可能進行第二校正。
上述的操作被重複直到獲得工作區域5的對齊。
鑑於上述，明顯的是上述的校正方法以及利用該方法能得到的校正裝置達成所有設定目的。
特別地，利用兩個不同的光源的刻度尺和讀取游標在基本材料上的投影容許直接決定各自工作區域之間的錯位而不需使用光固化機外部的測量儀器僅行校正。
再者，刻度尺及讀取游標係能藉由一低數目的基本材料上的曝曬得到，因而比習知方法中更快速。

Claims (19)

  1. 一種校正複數個光源(3)的方法，該複數個光源(3)屬於一適用於藉由選擇性地固化液態、漿態或粉態的基本材料(1)的對應層製造層狀三維物體的積層製造機，該選擇性地固化係藉由以由該等複數個光源放射的光輻射的照射，該方法包含以下的操作：在各自的屬於該工作表面(2)的工作區域(5)上提供該複數個適用於輸送各自的適用於選擇性地修正該基本材料(1)的光束(4)的光源(3)，該等工作區域(5)係成對地重疊於各自的重疊區域(6)；對於每一工作區域(5)，界定重疊於該工作區域(5)的對應參考表面；界定每一工作區域(5)和對應的參考表面之間的對齊設置；決定依據適用於將該工作區域(5)帶至對應的對齊設置的位移的對應方向的每一工作區域(5)相對於對應的參考表面的一個或多個相對位移，該一個或多個位移界定該工作區域(50相對於該參考表面的錯位；其中決定該工作區域(5)的任何一個和對應的參考表面之間的該一個或多個相對位移的操作包含以下操作：提供一個或多個第一影像部分(8；81；82)於該參考表面上；啟動對應於該工作區域(5)的光源(3)以便投影於該工作表面(2)上，對於每一第一影像部分(8；81；82)，一對應的第二影像部分(9；91；92)相鄰於該第一影像部分(8；81；82)；其中每一第一影像部分(8；81；82)以及對應的第二影像部分(9；91；92)分別代表一第一刻度尺(10；101；102)以及一讀取游標(11)，或反之亦然，該第一刻度尺(10；101；102)及該讀取游標(11)設置 來結合彼此指示兩個影像部分(8；9；81；91；82；92)之間的對應的錯位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中每一工作區域(5)的參考表面係一面對該工作表面(2)的表面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中至少一個該工作區域(5)的參考表面係該等工作區域(5)的另一個，且其中該提供該第一影像部分(8；81；82)於該至少一個工作區域(5)的操作發生在利用對應於該另一工作區域(5)的光源(3)投影該第一影像部分(8；81；82)於該工作表面(2)上，該第一影像部分(8；81；82)以及對應的第二影像部分(9；91；92)係投影於該至少一個工作區域(5)和該另一工作區域(5)之間的重疊區域(6)上。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之方法，其中該方法包含以下操作：界定一測量公差於該相對位移的測量；界定該第一刻度尺(10；101；102)成該第一刻度尺(10；101；102)包含複數個主要標記(12)；界定該讀取游標(11)成包含一具備複數個次要標記(14)的第二刻度尺(13；131；132)；該主要標記(12)以及該次要標記(14)係設置成當該工作區域(5)係配置於對應的對齊設置中時，以下發生：該主要標記(12)及該次要標記(14)係配置成所有交叉一平行於該測量方向(X)的測量直線(Y)； 一第一主要標記(12a)及一第一次要標記(14a)交叉該測量直線(Y)於一相同的參考點(15)；一次要標記(14)對應於位於該參考點(15)的一側上，以一對應數目的中間主要標記(12)從該第一主要標記(12)分離且位於離開該參考點(14)一對應距離的每一主要標記(12)，該次要標記(14)定位於該參考點(15)的相同側上，以等於該數目的中間主要標記(12)的一數目的中間次要標記(14)從該第一次要標記(14)分離且以該對應距離減去一等於該測量公差乘以該數目的中間次要標記(14)的乘積的長度沿著該測量直線(Y)距離該參考點(15)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該等主要標記(12)係以一預定的刻度(P)沿著該測量直線(Y)彼此均勻距離地隔開。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中相對於該第一主要標記(12a)位於依據該第一指向所指向的側邊上的該主要標記(12)的數目和相對於該第一次要標記(14a)位於相同側邊上的次要標記(14)的數目兩者係至少等於該刻度(P)和該測量公差之間的比率。
  7. 如申請專利範圍第4至6項中任一項所述之方法，其中該第一刻度尺(10；101；102)具有複數個位於對應的第一主要標記(12a)的每一側上的主要標記(12)，且其中該第二刻度尺(13；131；132)具有複數個位於對應的第一次要標記(14a)的每一側上的次要標記(14)。
  8. 如申請專利範圍第4至7項中任一項所述之方法，其中該等刻度尺(10；13；101；131；102；132)的一個包含一增加的連串的數值(16)，該等數值(16)的每一個係與對應於具有另一刻度尺的一記號(12、14) 的該等刻度尺的該一個的一各自的標記(12、14)的對齊的該相對位移的大小成正比。
  9. 如申請專利範圍第4至8項中任一項所述之方法，其中該主要標記(12)及該次要標記(14)係垂直於該測量方向(X)的各自線段。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該刻度尺(10、13、101、131、102、132)係如此設置以至於當該工作區域(5)係配置於對應的對齊設置中時，該刻度尺的一個的所有線段係相對於該測量直線(Y)位於一相同側上且另一刻度尺的所有線段係相對於該測量直線(Y)位於相反側，該第一刻度尺(10；101；102)及該第二刻度尺(13；131；132)的每一線段具有位於該測量直線(Y)上的一端。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該等刻度尺(10、13)係如此設置以至於當該工作區域(5)係配置在對應的對齊設置中時，該等刻度尺每一線段(10、13)的至少一個的每一線段係相對於該測量直線(Y)部分位於一側且部分位於相反側。
  12. 如申請專利範圍第4至11中任一項所述之方法，其中該相對位移的決定包含以下操作：辨識一主要標記(12)以及一次要標記(14)，其等與該測量直線(Y)的交叉點係彼此最靠近；決定該主要標記(12)或分別為該次要標記(14)和對應的第一主要標記(12a)或分別為對應的第一次要標記(14a)之間，排除該第一主要標記(12a)或分別為該第一次要標記(14a)的主標記(12)的數目，或次要標記(14)的數目； 將該測量公差乘以記號的該數目以便計算依據該測量方向(X)的該相對位移。
  13. 如申請專利範圍第1至12中任一項所述之方法，其中該投影一個或多個第一影像部分(8；81；82)的操作包含投影該等第一影像部分的至少兩個的操作，該等第一影像部分配置在各自的不同位置且界定入射於對應的工作區域(5)的一第一邊緣(5a)的各自的第一測量方向(X)，且其中該決定一個或多個相對位移的大小的操作包含決定依據對應的第一測量方向(X)的分別由該等兩個第一影像部分(8；81；82)指示的一第一和一第二相對位移的操作。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該投影一個或多個第一影像部分(8；81；82)的操作包含投影該等第一影像部分的至少一額外第一影像部分的操作，該額外的第一影像部分界定入射至該等第一測量方向(X)的至少一個的一各自的第二測量方向(X)，且其中該決定一個或多個相對位移的大小的操作包含決定依據該第二測量方向(X)的由該等第一影像部分(8；81；82)的該一額外第一影像部分所指示的一第三相對位移。
  15. 如申請專利範圍第3項或當結合申請專利範圍第3項時如申請專利範圍第4至14項中任一項所述之方法，其中該等光源(3)被啟動成至少一第一影像部分(8；81；82)及對應的第二影像部分(9；91；92)承擔對應的第一刻度尺(10；101；102)及讀取游標(11)的負影像。
  16. 如申請專利範圍第1至15項中任一項所述之方法，其中該方法包含調整該等光源(3)的操作以便導致該等工作區域(5)和對應的參考表面之 間的該等相對位移。
  17. 如申請專利範圍第1至16項中任一項所述之方法，其中該積層製造機係一光固化機(18)。
  18. 如申請專利範圍第1至17項中任一項所述之方法，其中該基本材料(1)係一液體或漿體光聚合物。
  19. 一種用於積層製造機的校正裝置，該積層製造機例如是光固化機(18)，該校正裝置可藉由應用依據申請專利範圍第1至18項所述之方法至基本材料(1)的一層得到。
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