WO2017212619A1 - ３次元積層造形システム、積層造形制御装置、積層造形制御方法および積層造形制御プログラム - Google Patents

３次元積層造形システム、積層造形制御装置、積層造形制御方法および積層造形制御プログラム Download PDF

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additive manufacturing
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positional deviation
irradiation position
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浩一 天谷
敏彦 加藤
英人 松原
光慶 吉田
岳志 山田
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技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構
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Definitions

  • the present invention relates to a technique for correcting the irradiation position of light in three-dimensional additive manufacturing.
  • a measurement point is provided in a stereolithography table, the laser irradiation position and measurement point which were irradiated from the laser beam generator were imaged, and a laser irradiation position and measurement were carried out.
  • a technique for controlling a galvano scanner by a scanner control unit based on a deviation from a point is disclosed.
  • the technique described in the above document can adjust the laser irradiation position before additive manufacturing with an optical modeling apparatus, it corresponds to, for example, mechanical system change, thermal change, posture change, etc. during additive manufacturing.
  • the laser irradiation position could not be corrected.
  • An object of the present invention is to provide a technique for solving the above-described problems.
  • the additive manufacturing control apparatus includes: A laminate modeling control apparatus that has a squeezing blade for laying a laminate material on top of a laminate model and an irradiation unit that irradiates the laminate material, and controls a laminate model unit that models the laminate model, A position shift acquisition means for acquiring a position shift of the irradiation position of the irradiation light on the surface of the squeezing blade that receives the irradiation light from the irradiation means; An irradiation position correcting means for correcting an irradiation position by the irradiation means based on the positional deviation; Is provided.
  • the additive manufacturing control method includes: It has a squeezing blade for laying a layered material on an upper layer of a layered product and an irradiation means for irradiating the layered material, and is a layered model control method for controlling a layered model part for modeling the layered model, A position shift acquisition step for acquiring a position shift of the irradiation position of the irradiation light on the surface of the squeezing blade that receives the irradiation light from the irradiation means; An irradiation position correction step of correcting an irradiation position by the irradiation means based on the positional deviation; including.
  • the additive manufacturing control program is: An additive manufacturing control program having a squeezing blade for laying an additive material on an upper layer of an additive manufacturing object and an irradiating means for irradiating the additive material, and causing a computer to control an additive manufacturing apparatus for forming the additive object to be executed Because A position shift acquisition step for acquiring a position shift of the irradiation position of the irradiation light on the surface of the squeezing blade that receives the irradiation light from the irradiation means; An irradiation position correction step of correcting an irradiation position by the irradiation means based on the positional deviation; Is executed on the computer.
  • a three-dimensional additive manufacturing system includes: A squeezing blade for laying the layered material on top of the layered object and an irradiation unit for irradiating the layered material, and a layered unit for modeling the layered object, A position shift acquisition means for acquiring a position shift of the irradiation position of the irradiation light on the surface of the squeezing blade that receives the irradiation light from the irradiation means; An irradiation position correcting means for correcting an irradiation position by the irradiation means based on the positional deviation; Is provided.
  • the laser irradiation position can be corrected in response to the change of the laser irradiation position during the layered modeling in the optical modeling apparatus.
  • the additive manufacturing control apparatus 100 includes a squeezing blade 111 for laying the laminate material on the upper layer of the additive manufacturing object 113 and an irradiation unit 112 that irradiates the additive material, and includes an additive manufacturing part 110 that forms the additive manufacturing object 113. It is a device to control.
  • the additive manufacturing control apparatus 100 includes a positional deviation acquisition unit 101 and an irradiation position correction unit 102.
  • the positional deviation acquisition unit 101 acquires the positional deviation of the irradiation position of the irradiation light on the surface of the squeezing blade 111 that receives the irradiation light from the irradiation unit 112.
  • the irradiation position correction unit 102 corrects the irradiation position by the irradiation unit 112 based on the positional deviation.
  • the position of the irradiation position of the irradiation light on the surface of the squeezing blade is acquired, and the irradiation position by the irradiation unit is corrected, so that the laser irradiation position during additive manufacturing in the optical modeling apparatus
  • the laser irradiation position can be corrected in response to the change of the above.
  • the additive manufacturing control apparatus acquires a positional deviation of light irradiation based on reception of irradiation light of an optical position sensor installed on the upper surface of the squeezing blade, and corrects the positional deviation by correcting the irradiation position coordinates. to correct.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing a modeling state by the additive manufacturing control apparatus according to the present embodiment.
  • the optical position sensor is greatly illustrated ignoring the dimensional relationship of the constituent elements.
  • the position shift detection at the minimum of 4 points and the position shift detection at 9 points are shown, but the number of detection points may be appropriately selected in consideration of correction accuracy and cost.
  • the upper part of FIG. 2 detects irradiation position deviations at the four corner points of the layered modeling surface with the two optical position sensors 211 and 212 installed at both end portions of the squeezing blade 210 to correct the irradiation position.
  • This is an example 201.
  • the upper left is the case where the entire position shifts to the lower right.
  • the irradiation position coordinates are corrected by the irradiation position correction map based on the four position shift data from the two optical position sensors 211 and 212, and the position shift is corrected as shown in the upper right.
  • the middle stage and the lower stage of FIG. 2 detect the positional deviation of the irradiation at nine points on the layered modeling surface with the three optical position sensors 211 to 213 installed at both end portions and the central portion of the squeezing blade 210,
  • the middle left is a case where a position shift occurs in which the whole is rotated clockwise around the upper left.
  • the lower left is a case where a positional shift occurs in which the central portion of each side is contracted.
  • the irradiation position coordinates are corrected by the irradiation position correction map based on the nine position shift data from the three optical position sensors 211 to 213, and the position shift is corrected as shown in the middle lower right.
  • the number of optical position sensors arranged on the squeezing blade 210 and the number of positions on which the positional deviation is detected by irradiating the squeezing blade 210 are not limited to this example, and the correction accuracy and cost are taken into consideration. Selected.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of the additive manufacturing unit 310 in the three-dimensional additive manufacturing system 300 including the additive manufacturing control unit 320 according to the present embodiment.
  • the three-dimensional additive manufacturing system 300 includes an additive manufacturing unit 310, an additive manufacturing control unit 320 as an additive manufacturing control device, and an information processing device 330.
  • the additive manufacturing unit 310 generates a three-dimensional additive manufacturing object according to various control commands of the additive manufacturing control unit 320.
  • the layered modeling control unit 320 generates various control commands for controlling the layered modeling unit 310 according to the three-dimensional modeling data generated by the information processing device 330.
  • the control command includes an irradiation command for controlling the irradiation unit 312 by the irradiation amplifier 311, a scanning command for controlling the scanning direction via the mirror unit 314 rotated by the rotation step motor by the scanning amplifier 313, and a ski A movement command for controlling movement of the ging blade 210 and the modeling table 318.
  • the information processing apparatus 330 acquires information on the layered object to be three-dimensionally shaped and generates three-dimensional modeling data. Note that the information processing apparatus 330 may be a general-purpose computer or a special computer corresponding to the
  • the laminate modeling unit 310 includes an irradiation amplifier 311 and an irradiation unit 312.
  • the layered modeling unit 310 includes a scanning amplifier 313 and a biaxial rotating step motor and mirror unit 314.
  • the layered modeling unit 310 includes a movement amplifier 317, a squeezing blade 210, and a modeling table 318.
  • Optical position sensors (PSD: Position Sensitive Detector) 211 to 213 are installed on the upper surface of the squeezing blade 210.
  • the additive manufacturing unit 310 converts the analog optical position signals from the optical position sensors 211 to 213 into digital signals and transmits them to the additive manufacturing control unit 320.
  • the laser beam 315 emitted from the irradiation unit 312 irradiates the upper surface of the modeling object 220 that has already been layered on the modeling table 318 by the mirror unit 314 rotated by the rotary step motor to generate a modeling surface.
  • a three-dimensional layered object is generated.
  • the positional deviation of the irradiation position by the laser beam 315 emitted from the irradiation unit 312 can be corrected not only before the additive manufacturing but also during the additive manufacturing. That is, when the squeezing blade 210 moves on the modeling surface, the X and Y coordinate positions corresponding to the coordinate position in the X direction of the squeezing blade 210 and the coordinate position in the Y direction of the optical position sensors 211 to 213 are irradiated. Irradiation is performed with laser light 315 emitted from the unit 312. At this time, the additive manufacturing control unit 320 reduces the irradiation intensity (energy) and sets the X and Y coordinate positions.
  • the optical position sensors 211 to 213 detect the positions where the laser beams 315 irradiated to the X and Y coordinate positions are actually irradiated by the optical position sensors 211 to 213.
  • the analog optical position signals from the optical position sensors 211 to 213 are converted into digital data by the optical position sensor A / D converter 316 and transmitted to the additive manufacturing control unit 320 to correct the irradiation position coordinates. used.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a functional configuration of the additive manufacturing control unit 320 in the three-dimensional additive manufacturing system 300 according to the present embodiment. 4, functional configurations of the additive manufacturing control unit 320 and the information processing apparatus 330 in FIG. 3 are shown.
  • the layered modeling unit 310 and the layered modeling control unit 320 may constitute a three-dimensional modeling apparatus 420, a so-called 3D printer.
  • the structure of the layered modeling part 310 is the same as that of FIG. 3, and the overlapping description is omitted.
  • the three-dimensional modeling apparatus 420 including the additive manufacturing control unit 320 and the information processing apparatus 330 are illustrated as separate apparatuses, but the additive manufacturing control unit 320 may be configured as one apparatus. May be combined with the information processing apparatus 330.
  • the additive manufacturing control unit 320 includes a communication control unit 421, a three-dimensional modeling data storage unit 422, a positional deviation acquisition unit 423, a positional deviation correction database 424, an irradiation position correction unit 425, and an additive manufacturing command unit 426. .
  • the communication control unit 421 controls communication between the additive manufacturing control unit 320 and the information processing device 330, receives three-dimensional modeling data, instruction commands, and the like from the information processing device 330, and includes the additive manufacturing control unit 320 and the additive manufacturing unit.
  • the status of 310 is transmitted to the information processing apparatus 330.
  • the three-dimensional modeling data storage unit 422 stores the three-dimensional modeling data received from the information processing device 330.
  • the storage of the three-dimensional modeling data may be a unit of a three-dimensional modeled object or a layer unit to be stacked, or a layered modeling speed of the three-dimensional modeling apparatus 420, a processing speed of the information processing apparatus 330, or This is appropriately determined based on the communication capacity between the information processing device 330 and the additive manufacturing control unit 320.
  • the position shift acquisition unit 423 acquires the position shift data of the light detected by the optical position sensors 211 to 213 with predetermined X and Y coordinates from the optical position sensor A / D converter 316 of the layered modeling unit 310.
  • the predetermined X and Y coordinates can be set to two or three points in the Y direction and a desired number of points can be set in the X direction. .
  • the positional deviation correction database 424 stores positional deviation correction data based on a set of light positional deviation data acquired by the positional deviation acquisition unit 423.
  • the irradiation position correction unit 425 corrects the irradiation position coordinates corresponding to the positional deviation with respect to the three-dimensional modeling data currently being layered, and changes the mechanical system and heat during the layered modeling. Absorb changes, posture changes, etc.
  • the layered modeling instruction unit 426 issues a command to each unit of the layered modeling unit 310 based on the three-dimensional modeling data whose irradiation position coordinates are corrected by the irradiation position correcting unit 425.
  • the position shift acquisition unit 423, the position shift correction database 424, the irradiation position correction unit 425, and the additive manufacturing command unit 426 constitute all or a part of the irradiation control unit.
  • the information processing apparatus 330 may be a general-purpose computer such as a PC (personal computer).
  • the information processing apparatus 330 includes a communication control unit 431, a three-dimensional modeling data generation unit 432, a display unit 433, an operation unit 434, a three-dimensional modeling database 435, and a three-dimensional modeling target data acquisition unit 436.
  • the 3D modeling target data acquisition unit 436 serves as a 3D modeling target data generation unit.
  • the communication control unit 431 controls communication with the 3D modeling apparatus 420 or the 3D modeling target data generation apparatus which is an external device.
  • the three-dimensional modeling data generation unit 432 uses the data stored in the three-dimensional modeling database 435 according to the input or operation by the operator from the operation unit 434 according to the operation instruction displayed on the display unit 433, and the three-dimensional modeling apparatus 420. Generates 3D modeling data for layered modeling of a 3D modeling object.
  • the display unit 433 notifies the status of the three-dimensional modeling apparatus 420 and the information processing apparatus 330 and requests the operator to input parameters necessary for the layered modeling of the three-dimensional modeled object.
  • the operation unit 434 includes a keyboard, a pointing device, a touch panel, and the like, and accepts an input and an operation instruction from an operator according to an instruction displayed on the display unit 433.
  • the three-dimensional modeling database 435 stores data of a three-dimensional modeling object, a generation algorithm, a generation parameter, and the like, which are data used by the three-dimensional modeling data generation unit 432 to generate three-dimensional modeling data.
  • the 3D modeling target data acquisition unit 436 acquires the 3D modeling target data provided from the 3D modeling target data generation apparatus via the communication control unit 431 or from a storage medium or the like via the I / O interface. To do.
  • FIG. 5A is a block diagram illustrating a functional configuration of the positional deviation acquisition unit 423 according to the present embodiment.
  • the position deviation acquisition unit 423 includes an optical position data acquisition unit 511 and a position deviation data generation unit 512.
  • the optical position data acquisition unit 511 receives the optical position signal detected by the optical position sensors 211 to 213 at the predetermined position (X coordinate) of the squeezing blade 210 from the optical position sensor A / D converter 316 of the layered modeling unit 310. Get digital data.
  • the positional deviation data generation unit 512 includes a positional deviation data generation table 512a, and generates a set of deviation data of optical position data of predetermined coordinates of the modeling surface acquired by the optical position data acquisition unit 511.
  • the generated set of deviation data of the optical position data is output to the position deviation correction database 424 and used to search for an irradiation position correction map used by the irradiation position correction unit 425.
  • FIG. 5B is a block diagram illustrating a functional configuration of the irradiation position correction unit 425 according to the present embodiment.
  • the irradiation position correction unit 425 includes a modeling data reception unit 521 and an irradiation position coordinate correction unit 522.
  • the modeling data receiving unit 521 receives the modeling data of each layer from the three-dimensional modeling data storage unit 422.
  • the irradiation position coordinate correction unit 522 has an irradiation position coordinate correction table 522 a, and the irradiation position coordinates of the modeling data received by the modeling data reception unit 521 are stored in the positional deviation correction database 424 and are received from the position deviation acquisition unit 423. Correction is performed based on the irradiation position correction map searched by the position shift data.
  • the modeling data in which the irradiation position coordinates are corrected corresponding to the positional deviation is output to the layered modeling command unit 426.
  • the layered modeling instruction unit 426 issues a scanning command to the layered modeling unit 310 based on the corrected irradiation position coordinates.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the positional deviation correction database 424 according to this embodiment.
  • the positional deviation correction database 424 stores an irradiation position correction map to be searched using the positional deviation data set generated by the positional deviation acquisition unit 423 as a search key, and corrects positional deviation by the irradiation position correction unit 425. Used for.
  • the positional deviation correction database 424 is not limited to the configuration shown in FIG.
  • the positional deviation correction database 424 stores an irradiation position correction map 602 using the positional deviation data set 601 as a search key.
  • the number of tables 612 is not limited. This depends on the number of optical position sensors installed on the squeezing blade 210 and the number of detection positions of the optical position data at the time of positional deviation acquisition.
  • the irradiation position correction map 602 stores the corrected irradiation position coordinates corresponding to each of the irradiation position coordinates before correction in the modeling data.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the positional deviation data generation table 512a according to the present embodiment.
  • the positional deviation data generation table 512a includes an irradiation position stored in the positional deviation correction database 424 by the positional deviation acquisition unit 423 storing a set of positional deviation data from the optical position sensors 211 to 213 installed in the squeezing blade 210. Used to generate the correction map 602 as a search key for searching.
  • the same reference numerals are assigned to the same elements as in FIG.
  • FIG. 7 illustrates a positional deviation of 4 points and a positional deviation of 9 points, the present invention is not limited to this.
  • a table 611 in the case of four points in the position deviation data generation table 512a generates a set of first light position data 711 to fourth light position data 714 each consisting of an X coordinate deviation and a Y coordinate deviation, thereby correcting the position deviation. Output to the database 424 as a search key.
  • the table 612 in the case of nine points of the position shift data generation table 512a generates a set of first light position data 721 to ninth light position data 729 each consisting of an X coordinate shift and a Y coordinate shift, thereby correcting the position shift. Output to the database 424 as a search key.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the irradiation position coordinate correction table 522a according to the present embodiment.
  • the irradiation position coordinate correction table 522a is used by the irradiation position correction unit 425 to correct the irradiation position coordinates of the modeling data to the irradiation position coordinates in which the positional deviation is corrected.
  • the irradiation position coordinate correction table 522a is a correction data as correction data based on an irradiation position coordinate 801 before correction having an X coordinate and a Y coordinate and an irradiation position correction map 602 searched using a set of positional deviation data as a search key. It includes a later irradiation position coordinate 802 and a flag 803 as to whether or not to irradiate the irradiation position. In addition, when only the area
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the additive manufacturing control unit 320 according to the present embodiment.
  • a CPU (Central Processing Unit) 910 is a processor for arithmetic control, and implements a functional component of the additive manufacturing control unit 320 of FIG. 4 by executing a program.
  • a ROM (Read Only Memory) 920 stores initial data and fixed data such as a program.
  • the communication control unit 421 communicates with the information processing device 330 via a network or the like. Note that the number of CPUs 910 is not limited to one, and may be a plurality of CPUs or may include a GPU (Graphics Processing Unit) for image processing.
  • a processor for acquiring positional deviation data based on the received three-dimensional modeling data, a processor for correcting the irradiation position, and a processor for generating various commands for controlling the layered modeling unit 310 are different processors. It is desirable that The communication control unit 421 preferably includes a CPU independent of the CPU 910 and writes or reads transmission / reception data in a RAM (Random Access Memory) 940 area.
  • the RAM 940 is a random access memory that the CPU 910 uses as a work area for temporary storage. In the RAM 940, an area for storing data necessary for realizing the present embodiment is secured.
  • the three-dimensional modeling data 941 is data of a three-dimensional model that is currently layered.
  • the optical position data 942 is data acquired from the optical position sensors 211 to 213.
  • the positional deviation data generation table 512a is a table for the positional deviation acquisition unit 423 described with reference to FIG. 7 to generate a positional deviation data set.
  • the irradiation position coordinate correction table 522a is a table for the irradiation position correction unit 425 described in FIG. 8 to correct the irradiation position coordinates corresponding to the positional deviation.
  • the transmission / reception data 943 is data transmitted / received via the communication control unit 421.
  • the storage 950 stores a database, various parameters, or the following data or programs necessary for realizing the present embodiment.
  • the positional deviation correction database 424 stores an irradiation position correction map that is searched using the positional deviation data set as a search key, which has been described with reference to FIG.
  • the three-dimensional modeling data 951 is data for layered modeling of a three-dimensional modeled object received from the information processing device 330 via the communication control unit 421 and stored.
  • the position deviation correction algorithm 952 is an algorithm for correcting the irradiation position coordinates based on the position deviation data set.
  • the storage 950 stores the following programs.
  • the additive manufacturing control unit control program 953 is a control program that controls the entire additive manufacturing control unit 320.
  • the three-dimensional modeling data acquisition module 954 is a module that communicates with the information processing apparatus 330 and acquires three-dimensional modeling data.
  • the position shift data generation module 955 is a module that generates a search key based on the position shift data acquired from the optical position sensors 211 to 213.
  • the irradiation position correction module 956 is a module for correcting the irradiation position coordinates based on the searched irradiation position correction map.
  • RAM 940 and the storage 950 in FIG. 9 do not show programs and data related to general-purpose functions and other realizable functions that the additive manufacturing control unit 320 has.
  • FIG. 10A is a flowchart illustrating a processing procedure of the additive manufacturing control unit 320 according to the present embodiment. This flowchart is executed by the CPU 910 in FIG. 9 using the RAM 940, and realizes a functional configuration unit of the additive manufacturing control unit 320 in FIG.
  • the layered modeling control unit 320 receives and stores the three-dimensional modeling data from the information processing apparatus 330 in step S1001.
  • the additive manufacturing control unit 320 acquires a positional deviation from the optical position sensor installed on the squeezing blade 210 and executes a positional deviation data generation process.
  • the layered modeling control unit 320 performs an irradiation position correction process that compensates for the position shift, using the irradiation position correction map searched using the position shift data set as a search key.
  • the layered modeling control unit 320 performs three-dimensional layered modeling in the layered modeling unit 310 using the corrected irradiation position coordinates.
  • FIG. 10B is a flowchart showing a procedure of position shift data generation processing (S1003) according to the present embodiment.
  • the switching unit of the additive manufacturing control unit 320 reduces the laser irradiation intensity (energy) to an intensity (energy) that can be irradiated on the squeezing blade 210 in step S1011.
  • i is the number of detected position shifts in the moving direction (X direction) of the squeezing blade 210
  • M is the number of optical position sensors on the squeezing blade 210
  • N is the maximum number of position shift detection times
  • the additive manufacturing control unit 320 waits for the squeezing blade 210 to move to the position (Xi) where the irradiation position deviation is detected in step S1015.
  • the additive manufacturing control unit 320 sets the irradiation position (Xi, Yj) for laser irradiation in step S1017, and in step S1019. Instruct laser irradiation.
  • the additive manufacturing control unit 320 receives the optical position data from the optical position sensor corresponding to the irradiation position (Xi, Yj) and holds it as positional deviation data.
  • the additive manufacturing control unit 320 stores each irradiation position (Xi, Yj) and the positional deviation data in association with each other in step S1031. Then, the switching unit of the additive manufacturing control unit 320 returns the laser irradiation intensity (energy) to the normal state, and ends the positional deviation data generation process.
  • FIG. 10C is a flowchart illustrating a procedure of irradiation position correction processing (S1005) according to the present embodiment.
  • step S1041 the additive manufacturing control unit 320 searches the irradiation position correction map stored in the position shift correction database 424 using the correspondence data between the irradiation position (Xi, Yj) and the position shift data as a search key.
  • the layered modeling control unit 320 acquires the irradiation position coordinates included in the modeling data from the three-dimensional modeling data storage unit 422 in step S1043.
  • step S1044 the additive manufacturing control unit 320 corrects the irradiation position coordinates acquired using the searched irradiation position correction map.
  • the positional deviation of the light irradiation is acquired, and the positional deviation is corrected by correcting the irradiation position coordinates.
  • the laser irradiation position can be corrected in response to the change of the laser irradiation position during the layered modeling in the optical modeling apparatus. That is, since highly accurate laser positioning correction is possible even during additive manufacturing, positioning in the subsequent process is also facilitated.
  • the additive manufacturing control apparatus is not receiving the irradiation light of the optical position sensor installed on the upper surface of the squeegee blade, but the reference mark (mark) on the upper surface of the squeegee blade. ) And the irradiated light are different in that a positional shift is detected. Since other configurations and operations are the same as those of the second embodiment, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing a modeling state by the additive manufacturing control apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 11 in order to clarify the modeling state according to the present embodiment, the dimensional relationship between the constituent elements is ignored, and the reference sign is illustrated greatly.
  • the position shift detection at the minimum 4 points and the position shift detection at 9 points are shown, but the number of detection points may be appropriately selected in consideration of correction accuracy, cost, and the like.
  • FIG. 11 shows two reference marks 1111 and 1112 attached to both end portions of the squeezing blade 1110 and irradiation light for irradiating the squeezing blade 1110 with respect to the positional deviation of irradiation at the four corner points of the layered modeling surface.
  • This is an example 1101 in which the irradiation position correction is performed by detecting the positional deviation from the captured image.
  • the upper left is the case where the entire position shifts to the lower right.
  • the irradiation position coordinates based on the positional deviation data of the four points extracted from the captured images of the two reference signs 1111 and 1112 and the irradiation light that irradiates the squeezing blade 1110 are used as the irradiation position correction map. Is corrected, and the positional deviation is corrected as shown in the upper right.
  • the middle stage and the lower stage of FIG. 11 include three reference marks 1111 to 1113 and squeezing blades 1110 arranged at both end portions and the central portion of the squeezing blade 1110 with respect to the positional deviation of irradiation at nine points on the layered modeling surface.
  • the middle left is a case where a position shift occurs in which the whole is rotated clockwise around the upper left.
  • the lower left is the case where a misalignment occurs in the center of each change.
  • the irradiation position coordinates are determined by the irradiation position correction map based on the positional deviation data of nine points from the captured image of the three reference signs 1111 to 1113 and the irradiation light that irradiates the squeezing blade 1110. It is corrected and the positional deviation is corrected as shown in the middle lower right.
  • the reference sign (mark) is not limited to “+”. A shape that can be imaged together with the laser beam and that can detect the positional deviation with higher accuracy is selected. Further, the number of reference marks (marks) attached to the squeezing blade 1110 and the number of positions where the squeezing blade 1110 is irradiated to detect positional deviation are not limited to this example, and correction accuracy and cost are considered. To be selected.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a functional configuration of the additive manufacturing unit 1210 in the three-dimensional additive manufacturing system 1200 including the additive manufacturing control unit 1220 according to the present embodiment.
  • the three-dimensional additive manufacturing system 1200 includes an additive manufacturing unit 1210, an additive manufacturing control unit 1220, and an information processing device 330.
  • the layered modeling part 1210 has a squeezing blade 1110. Reference signs 1111 to 1113 are attached to the upper surface of the squeezing blade 1110.
  • the layered modeling unit 1210 includes a positional deviation detection imaging unit (camera) 1216 that captures an image including the reference markers 1111 to 1113 and the irradiation position of the laser beam 315 emitted from the irradiation unit 312.
  • the additive manufacturing control unit 1220 detects an irradiation position shift from a captured image including the reference markers 1111 to 1113 and the irradiation position of the laser beam 315.
  • the positional deviation of the irradiation position by the laser beam 315 emitted from the irradiation unit 312 can be corrected not only before the additive manufacturing but also during the additive manufacturing. That is, when the squeezing blade 1110 moves on the modeling surface, the X and Y coordinate positions corresponding to the coordinate position in the X direction of the squeezing blade 1110 and the coordinate position in the Y direction of the reference signs 1111 to 1113 are set as the irradiation unit. Irradiation is performed with laser light 315 emitted from 312. At this time, the additive manufacturing control unit 1220 reduces the irradiation intensity (energy) and sets the X and Y coordinate positions.
  • the positional deviation detection imaging unit 1216 captures the irradiation positions actually irradiated by the laser light 315 irradiated on the X and Y coordinate positions on the squeezing blade 1110 and the reference signs 1111 to 1113 to obtain the position. Detect misalignment. Based on the positional deviation data set, the irradiation position coordinates can be corrected as in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a functional configuration of the additive manufacturing control unit 1220 in the three-dimensional additive manufacturing system 1200 according to the present embodiment.
  • FIG. 13 functional configurations of the additive manufacturing control unit 1220 and the information processing apparatus 330 in FIG. 12 are illustrated.
  • the layered modeling unit 1210 and the layered modeling control unit 1220 may constitute a three-dimensional modeling apparatus 1320, a so-called 3D printer.
  • the structure of the layered modeling part 1210 is the same as that shown in FIG.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1320 including the additive manufacturing control unit 1220 and the information processing apparatus 330 are illustrated as separate apparatuses, but the additive manufacturing control unit 1220 may be configured as one apparatus. May be combined with the information processing apparatus 330.
  • the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the additive manufacturing control unit 1220 includes a communication control unit 421, a three-dimensional modeling data storage unit 422, a positional deviation acquisition unit 1323, a positional deviation correction database 424, an irradiation position correction unit 425, and an additive manufacturing command unit 426. .
  • the position shift acquisition unit 1323 receives a predetermined X based on the captured image including the reference marks 1111 to 1113 on the squeezing blade 1110 and the light irradiation position received from the position shift detection imaging unit 1216 of the layered modeling unit 1210. , The positional deviation data of the light in the Y coordinate is acquired.
  • the predetermined X and Y coordinates can be set to two or three points in the Y direction and a desired number of points can be set in the X direction. . However, there is no limit on the number of points in both the X direction and the Y direction.
  • the positional deviation acquisition unit 423, the positional deviation correction database 424, the irradiation position correction unit 425, and the additive manufacturing command unit 426 constitute all or a part of the irradiation control unit.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a functional configuration of the positional deviation acquisition unit 1323 according to the present embodiment.
  • the positional deviation acquisition unit 1323 includes a captured image acquisition unit 1411, a reference sign extraction unit 1412, an irradiation position extraction unit 1413, and a positional deviation data generation unit 1414.
  • the captured image acquisition unit 1411 acquires a captured image from the position shift detection imaging unit 1216.
  • the reference sign extraction unit 1412 extracts reference signs 1111 to 1113 on the squeegee blade 1110 from the acquired captured image.
  • the irradiation position extraction unit 1413 extracts the irradiation position of the laser beam on the squeezing blade 1110 from the acquired captured image.
  • the positional deviation data generation unit 1414 has a positional deviation data generation table 1414a, the extraction positions of the reference signs 1111 to 1113 from the reference sign extraction part 1412, the irradiation extraction position of the laser light from the irradiation position extraction part 1413, The positional coordinates of the points are compared to determine the positional deviation of each point. Then, a position shift data set is generated as a search key for searching the irradiation position correction map from the position shift correction database 424.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration of the positional deviation data generation table 1414a according to the present embodiment.
  • the positional deviation data generation table 1414a includes the positional deviation data based on the positional deviation between the positions of the reference marks 1111 to 1113 attached to the squeezing blade 210 and the light irradiation position extracted by the positional deviation acquisition unit 423 from the captured image. Used to generate tuples.
  • the same reference numerals are given to the same elements as those in FIG. 6 or FIG. Further, FIG. 15 illustrates a positional shift of nine points, but is not limited to this.
  • the table of nine positions in the position deviation data generation table 1414a is associated with the nine light positions 1511, the coordinates 1512 of the reference marker center (the intersection point if +) consisting of X coordinates and Y coordinates, and X ′.
  • the irradiation position coordinates (the center of the irradiation point) 1513 composed of the coordinates and the Y ′ coordinates are stored.
  • a table 612 of position shift data composed of an X coordinate shift and a Y coordinate shift, which is associated with each of the nine light positions 1511, is generated. And output to the positional deviation correction database 424 as a search key.
  • FIG. 16A is a flowchart illustrating a procedure of position shift data generation processing (S1003) according to the present embodiment.
  • steps similar to those in FIG. 10B are denoted by the same step numbers, and redundant description is omitted.
  • the layered modeling control unit 1220 executes position deviation acquisition processing from the captured image instead of step S1021 in FIG. 10B in step S1621.
  • FIG. 16B is a flowchart illustrating a procedure of position shift acquisition processing (S1621) according to the present embodiment.
  • step S1631 the additive manufacturing control unit 1220 acquires captured images including the reference markers 1111 to 1113 on the squeegee blade 1110 and the light irradiation positions from the positional deviation detection imaging unit 1216.
  • step S1633 the additive manufacturing control unit 1220 extracts a reference mark on the squeezing blade 1110 and determines a coordinate position.
  • step S ⁇ b> 1635 the additive manufacturing control unit 1220 extracts the irradiation position on the squeezing blade 1110 and determines the coordinate position.
  • step S ⁇ b> 1637 the additive manufacturing control unit 1220 detects a positional deviation between the reference marker position and the irradiation position, and stores the positional deviation in association with the target position coordinates.
  • the optical position sensor is provided on the upper surface of the squeezing blade by acquiring the positional deviation of the light irradiation based on the image including the reference mark attached to the upper surface of the squeezing blade and the irradiation position.
  • the laser irradiation position can be corrected by simple adjustment corresponding to the change of the laser irradiation position during the layered modeling in the optical modeling apparatus. That is, if a reference mark is attached at the time of manufacturing the squeegee blade, the trouble of adjusting the installation position of the optical position sensor is eliminated.
  • the additive manufacturing control apparatus irradiates the laminated material with the irradiation light in parallel by a plurality of irradiation units instead of one irradiation unit, and is three-dimensional. It differs in that the layered object is formed. Since other configurations and operations are the same as those of the second embodiment or the third embodiment, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram showing a modeling state by the additive manufacturing control apparatus according to the present embodiment.
  • the optical position sensor is greatly illustrated ignoring the dimensional relationship of the constituent elements.
  • FIG. 17 the same components as those in FIG. Further, in FIG. 17, positional deviation detection at 9 points is shown, but the number of detection points may be appropriately selected in consideration of correction accuracy and cost.
  • FIG. 17 shows the irradiation position correction by detecting the positional deviation of the irradiation at the nine points on the layered modeling surface by the three optical position sensors 211 to 213 installed at both end portions and the central portion of the squeezing blade 210. This is an example. In FIG. 17, only four points at the four corners are shown, but in actuality, it is assumed that positional deviations by the optical position sensors 211 to 213 are detected at nine points.
  • the upper left is a case where the entire light is irradiated by, for example, four irradiation units and the positional deviation is detected by the three optical position sensors 211 to 213.
  • the lower left is a case where, for example, four irradiation units irradiate a part divided into four parts, and the positional deviations are detected by the three optical position sensors 211 to 213.
  • ⁇ , ⁇ , ⁇ , and X are irradiation positions.
  • the irradiation position coordinates are corrected by the irradiation position correction map on the basis of the positional deviation data of nine points from the three optical position sensors 211 to 213 for each irradiation unit, as shown in the right figure. Misalignment is corrected.
  • the irradiation position coordinates are corrected by the irradiation position correction map based on the positional deviation data of four points of the irradiation range among the three optical position sensors 211 to 213 for each irradiation unit. Then, the positional deviation is corrected as shown in the right figure.
  • the number of optical position sensors arranged on the squeezing blade 210 and the number of positions on which the positional deviation is detected by irradiating the squeezing blade 210 are not limited to this example, and the correction accuracy and cost are taken into consideration. Selected.
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating a functional configuration of the additive manufacturing unit 1810 in the three-dimensional additive manufacturing system 1800 including the additive manufacturing control unit 320 according to the present embodiment.
  • the layered modeling unit 1810 includes a plurality of scanning amplifiers 313 and a plurality of corresponding two-axis rotary step motors and mirror units 314. Although not shown, it is assumed that a plurality of irradiation amplifiers 311 and a plurality of irradiation units (laser transmitters) 312 are also provided. In addition, the modeled object 1820 is divided into, for example, four partial areas A to D, and each laser beam 1815 irradiates the partial areas A to D in parallel to shorten the layered modeling time.
  • the laser irradiation positions are corrected in a unified manner corresponding to the transition of the laser irradiation positions during additive manufacturing in the optical modeling apparatus. Can do. That is, it is possible to correct the positional deviation between the irradiation positions from the plurality of irradiation units.
  • this embodiment shows the area
  • the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to a single device. Furthermore, the present invention is also applicable to the case where the additive manufacturing control program that realizes the functions of the embodiment is supplied directly or remotely to the system or apparatus. Therefore, in order to realize the functions of the present invention on a computer, a program installed on the computer, a medium storing the program, and a WWW (World Wide Web) server that downloads the program are also included in the scope of the present invention. . In particular, at least a non-transitory computer readable medium storing a program for causing a computer to execute the processing steps included in the above-described embodiments is included in the scope of the present invention.

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Abstract

本発明は、光造形装置での積層造形中のレーザ照射位置の変移に対応して、レーザ照射位置を補正する積層造形制御装置である。この積層造形制御装置は、積層材料を積層造形物の上層に敷き詰めるためのスキージングブレードと積層材料を照射する照射部とを有し、積層造形物を造形する積層造形部を制御する積層造形制御装置であって、照射部から照射光を受けるスキージングブレードの面上における、照射光の照射位置の位置ズレを取得する位置ズレ取得部と、位置ズレに基づいて、照射部による照射位置を補正する照射位置補正部と、を備える。

Description

３次元積層造形システム、積層造形制御装置、積層造形制御方法および積層造形制御プログラム
　本発明は、３次元積層造形における光の照射位置を補正する技術に関する。
　上記技術分野において、特許文献１には、光造形装置において、光造形用テーブルに測定点を設け、レーザ光発生装置から照射したレーザ照射位置と測定点とを撮像して、レーザ照射位置と測定点とのズレに基づいて、スキャナ制御部によりガルバノスキャナを制御する技術が開示されている。
特開２００２－１０３４５９号公報
　しかしながら、上記文献に記載の技術は、光造形装置での積層造形前にレーザ照射位置を調整することはできるが、積層造形中の、例えば、機械系の変化、熱変移、姿勢変移などに対応してレーザ照射位置を補正することができなかった。
　本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に係る積層造形制御装置は、
　積層材料を積層造形物の上層に敷き詰めるためのスキージングブレードと前記積層材料を照射する照射手段とを有し、前記積層造形物を造形する積層造形部を制御する積層造形制御装置であって、
　前記照射手段から照射光を受ける前記スキージングブレードの面上における、前記照射光の照射位置の位置ズレを取得する位置ズレ取得手段と、
　前記位置ズレに基づいて、前記照射手段による照射位置を補正する照射位置補正手段と、
　を備える。
　上記目的を達成するため、本発明に係る積層造形制御方法は、
　積層材料を積層造形物の上層に敷き詰めるためのスキージングブレードと前記積層材料を照射する照射手段とを有し、前記積層造形物を造形する積層造形部を制御する積層造形制御方法であって、
　前記照射手段から照射光を受ける前記スキージングブレードの面上における、前記照射光の照射位置の位置ズレを取得する位置ズレ取得ステップと、
　前記位置ズレに基づいて、前記照射手段による照射位置を補正する照射位置補正ステップと、
　を含む。
　上記目的を達成するため、本発明に係る積層造形制御プログラムは、
　積層材料を積層造形物の上層に敷き詰めるためのスキージングブレードと前記積層材料を照射する照射手段とを有し、前記積層造形物を造形する積層造形装置を制御するコンピュータに実行させる積層造形制御プログラムであって、
　前記照射手段から照射光を受ける前記スキージングブレードの面上における、前記照射光の照射位置の位置ズレを取得する位置ズレ取得ステップと、
　前記位置ズレに基づいて、前記照射手段による照射位置を補正する照射位置補正ステップと、
　をコンピュータに実行させる。
　上記目的を達成するため、本発明に係る３次元積層造形システムは、
　積層材料を積層造形物の上層に敷き詰めるためのスキージングブレードと前記積層材料を照射する照射手段とを有し、前記積層造形物を造形する積層造形手段と、
　前記照射手段から照射光を受ける前記スキージングブレードの面上における、前記照射光の照射位置の位置ズレを取得する位置ズレ取得手段と、
　前記位置ズレに基づいて、前記照射手段による照射位置を補正する照射位置補正手段と、
　を備える。
　本発明によれば、光造形装置での積層造形中のレーザ照射位置の変移に対応して、レーザ照射位置を補正することができる。
本発明の第１実施形態に係る積層造形制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る積層造形制御装置による造形状態を示す概念図である。 本発明の第２実施形態に係る積層造形制御部を含む３次元積層造形システムにおける積層造形部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形システムにおける積層造形制御部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る位置ズレ取得部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る照射位置補正部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る位置ズレ補正用データベースの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る位置ズレデータ生成テーブルの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る照射位置座標補正テーブルの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る積層造形制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る積層造形制御部の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る位置ズレデータ生成処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る照射位置補正処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る積層造形制御装置による造形状態を示す概念図である。 本発明の第３実施形態に係る積層造形制御部を含む３次元積層造形システムにおける積層造形部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る３次元積層造形システムにおける積層造形制御部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る位置ズレ取得部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る位置ズレデータ生成テーブルの構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る位置ズレデータ生成処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る撮像画像からの位置ズレ取得処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係る積層造形制御装置による造形状態を示す概念図である。 本発明の第４実施形態に係る積層造形制御部を含む３次元積層造形システムにおける積層造形部の機能構成を示すブロック図である。
　以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態としての積層造形制御装置１００について、図１を用いて説明する。積層造形制御装置１００は、積層材料を積層造形物１１３の上層に敷き詰めるためのスキージングブレード１１１と積層材料を照射する照射部１１２とを有し、積層造形物１１３を造形する積層造形部１１０を制御する装置である。
　図１に示すように、積層造形制御装置１００は、位置ズレ取得部１０１と、照射位置補正部１０２と、を含む。位置ズレ取得部１０１は、照射部１１２から照射光を受けるスキージングブレード１１１の面上における、照射光の照射位置の位置ズレを取得する。照射位置補正部１０２は、位置ズレに基づいて、照射部１１２による照射位置を補正する。
　本実施形態によれば、スキージングブレードの面上における照射光の照射位置の位置ズレを取得して、照射部による照射位置を補正することにより、光造形装置での積層造形中のレーザ照射位置の変移に対応して、レーザ照射位置を補正することができる。
　［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態に係る積層造形制御装置による積層造形について説明する。本実施形態に係る積層造形制御装置は、スキージングブレードの上面に設置された光位置センサの照射光の受光に基づいて、光照射の位置ズレを取得し、位置ズレを照射位置座標の補正による補正する。
　《積層造形制御装置の造形概念》
　図２は、本実施形態に係る積層造形制御装置による造形状態を示す概念図である。図２においては、本実施形態に係る造形状態を明瞭とするため、構成要素の寸法関係は無視して、光位置センサを大きく図示している。なお、図２においては、最小の４点での位置ズレ検出と、９点での位置ズレ検出を示すが、検出点の数は補正精度や費用などを考慮して適切に選択されてよい。
　図２の上段は、積層造形面の４隅の点での照射の位置ズレを、スキージングブレード２１０の両端部分に設置した２つの光位置センサ２１１と２１２とで検出して、照射位置補正を行なった例２０１である。上段左は全体が右下方に位置ズレを起こした場合である。本実施形態によれば、２つの光位置センサ２１１と２１２とからの４点の位置ズレデータに基づいて、照射位置補正マップにより照射位置座標が補正され、上段右のように位置ズレが修正される。
　図２の中段および下段は、積層造形面の９点での照射の位置ズレを、スキージングブレード２１０の両端部分と中央部分とに設置した３つの光位置センサ２１１～２１３とで検出して、照射位置補正を行なった例２０２である。中段左は左上を中心に全体が時計回りに回転した位置ズレを起こした場合である。また、下段左は各辺の中央部分が縮んだ位置ズレを起こした場合である。本実施形態によれば、３つの光位置センサ２１１～２１３からの９点の位置ズレデータに基づいて、照射位置補正マップにより照射位置座標が補正され、中下段右のように位置ズレが修正される。
　なお、スキージングブレード２１０に配置される光位置センサの数や、スキージングブレード２１０を照射して位置ズレを検出する位置の数は、本例に限定されず、補正精度や費用を考慮して選択される。
　《積層造形部の機能構成》
　図３は、本実施形態に係る積層造形制御部３２０を含む３次元積層造形システム３００における積層造形部３１０の機能構成を示すブロック図である。
　３次元積層造形システム３００は、積層造形部３１０と、積層造形制御装置としての積層造形制御部３２０と、情報処理装置３３０と、を備える。積層造形部３１０は、積層造形制御部３２０の各種の制御指令に従って、３次元積層造形物を生成する。積層造形制御部３２０は、情報処理装置３３０が生成した３次元造形データに従って、積層造形部３１０を制御するための各種の制御指令を生成する。制御指令は、照射用アンプ３１１により照射部３１２を制御するための照射指令と、走査用アンプ３１３により回転ステップモータにより回転するミラー部３１４を介して走査方向を制御するための走査指令と、スキージングブレード２１０や造形テーブル３１８の移動を制御するための移動指令と、を含む。情報処理装置３３０は、３次元造形対象の積層造形物の情報を取得して、３次元造形データを生成する。なお、情報処理装置３３０は、汎用のコンピュータであっても、本実施形態に対応する特殊なコンピュータであってもよい。
　積層造形部３１０は、照射用アンプ３１１と、照射部３１２と、を有する。また、積層造形部３１０は、走査用アンプ３１３と、２軸の回転ステップモータおよびミラー部３１４と、を有する。また、積層造形部３１０は、移動用アンプ３１７と、スキージングブレード２１０と、造形テーブル３１８と、を有する。スキージングブレード２１０の上面には、光位置センサ（ＰＳＤ:Position Sensitive Detector)２１１～２１３が設置されている。そして、積層造形部３１０は、光位置センサ２１１～２１３からのアナログの光位置信号をデジタルに変換して、積層造形制御部３２０に伝達する光位置センサ用Ａ／Ｄ(Analogue Digital Convertor)変換器３１６を有する。
　照射部３１２から放射されるレーザ光３１５は、回転ステップモータにより回転するミラー部３１４により、造形テーブル３１８上の既に積層造形された造形物２２０の上面を照射して、造形面を生成する。１つの層を造形後は、造形テーブル３１８を所定幅（＝層厚）下降させ、スキージングブレード２１０により次層の積層材料を積層造形物の上層に敷き詰める。かかる動作を３次元造形データに従って繰り返すことにより、３次元積層造形物が生成される。
　本実施形態においては、積層造形前ばかりでなく、積層造形中においても、照射部３１２から放射されるレーザ光３１５による照射位置の位置ズレを補正することができる。すなわち、スキージングブレード２１０が造形面上を移動する時に、スキージングブレード２１０のＸ方向の座標位置と光位置センサ２１１～２１３のＹ方向の座標位置とに対応するＸ,Ｙ座標位置を、照射部３１２から放射されるレーザ光３１５で照射させる。この時、積層造形制御部３２０によって、照射強度（エネルギー）を低減させてＸ,Ｙ座標位置を設定する。光位置センサ２１１～２１３は、Ｘ,Ｙ座標位置に照射させたレーザ光３１５が実際に照射している位置を、光位置センサ２１１～２１３により検出する。そして、光位置センサ２１１～２１３からのアナログの光位置信号は、光位置センサ用Ａ／Ｄ変換器３１６によってデジタルデータに変換されて、積層造形制御部３２０に伝達され、照射位置座標の補正に使用される。
　《積層造形制御部の機能構成》
　図４は、本実施形態に係る３次元積層造形システム３００における積層造形制御部３２０の機能構成を示すブロック図である。図４においては、図３の積層造形制御部３２０と情報処理装置３３０の機能構成を示す。ここで、積層造形部３１０と積層造形制御部３２０とは、３次元造形装置４２０、いわゆる３Ｄプリンタを構成してもよい。積層造形部３１０の構成は図３と同様であり、重複する説明は省略する。なお、図４においては、積層造形制御部３２０を含む３次元造形装置４２０と情報処理装置３３０とを別の装置として図示しているが、１つの装置として構成されても、積層造形制御部３２０を情報処理装置３３０に合体させてもよい。
　積層造形制御部３２０は、通信制御部４２１と、３次元造形データ記憶部４２２と、位置ズレ取得部４２３と、位置ズレ補正用データベース４２４と、照射位置補正部４２５と、積層造形指令部４２６と、を備える。
　通信制御部４２１は、積層造形制御部３２０と情報処理装置３３０との通信を制御し、３次元造形データや指示コマンドなどを情報処理装置３３０から受信したり、積層造形制御部３２０や積層造形部３１０の状況を情報処理装置３３０へ送信したりする。３次元造形データ記憶部４２２は、情報処理装置３３０から受信した３次元造形データを記憶する。なお、３次元造形データの記憶は、３次元造形物単位であったり、積層する層単位であったりしてよく、３次元造形装置４２０の積層造形速度や情報処理装置３３０の処理速度、あるいは、情報処理装置３３０と積層造形制御部３２０との通信容量などに基づいて、適切に決定される。
　位置ズレ取得部４２３は、積層造形部３１０の光位置センサ用Ａ／Ｄ変換器３１６から、光位置センサ２１１～２１３が所定のＸ,Ｙ座標で検出した光の位置ズレデータを取得する。なお、所定のＸ,Ｙ座標は、本例では、Ｙ方向に２点あるいは３点でＸ方向には所望の点数が設定可能であるが、４点や９点の例を代表させて説明する。しかしながら、Ｘ方向およびＹ方向共に、点数に制限はない。
　位置ズレ補正用データベース４２４は、位置ズレ取得部４２３が取得した光の位置ズレデータの組に基づいて、位置ズレ補正用データを格納する。照射位置補正部４２５は、現在積層造形中の３次元造形データに対して、本実施形態においては、位置ズレに対応して照射位置座標を補正して、積層造形中における機械系の変化、熱変移、姿勢変移などを吸収する。積層造形指令部４２６は、照射位置補正部４２５によって照射位置座標が補正された３次元造形データに基づいて、積層造形部３１０の各部への指令を行なう。ここで、位置ズレ取得部４２３と、位置ズレ補正用データベース４２４と、照射位置補正部４２５と、積層造形指令部４２６と、が照射制御部の全てあるいはその一部を構成する。
　情報処理装置３３０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの汎用コンピュータでよい。情報処理装置３３０は、通信制御部４３１と、３次元造形データ生成部４３２と、表示部４３３と、操作部４３４と、３次元造形データベース４３５と、３次元造形対象データ取得部４３６と、を備える。なお、情報処理装置３３０が３次元造形対象データの生成機能を含む場合、３次元造形対象データ取得部４３６は３次元造形対象データ生成部となる。
　通信制御部４３１は、外部装置である３次元造形装置４２０または３次元造形対象データ生成装置との通信を制御する。３次元造形データ生成部４３２は、表示部４３３に表示された操作指示に従い操作部４３４からのオペレータによる入力あるいは操作に従って、３次元造形データベース４３５に格納されたデータを用いて、３次元造形装置４２０が３次元造形対象物を積層造形するための３次元造形データを生成する。表示部４３３は、３次元造形装置４２０や情報処理装置３３０の状況を報知すると共に、オペレータに対して３次元造形物の積層造形に必要となるパラメータの入力を要請する。操作部４３４は、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネルなどを含み、表示部４３３に表示された指示に従い、オペレータからの入力や操作指示を受け付ける。３次元造形データベース４３５は、３次元造形データ生成部４３２が３次元造形データを生成するために用いるデータである、３次元造形対象物のデータや生成アルゴリズム、生成パラメータなどを格納する。３次元造形対象データ取得部４３６は、３次元造形対象データ生成装置から提供される３次元造形対象データを、通信制御部４３１を介して、あるいは、記憶媒体などからＩ／Ｏインタフェースを介して取得する。
　（位置ズレ取得部）
　図５Ａは、本実施形態に係る位置ズレ取得部４２３の機能構成を示すブロック図である。
　位置ズレ取得部４２３は、光位置データ取得部５１１と、位置ズレデータ生成部５１２と、を有する。光位置データ取得部５１１は、積層造形部３１０の光位置センサ用Ａ／Ｄ変換器３１６から、光位置センサ２１１～２１３がスキージングブレード２１０の所定位置（Ｘ座標）で検出した光位置信号のデジタルデータを取得する。位置ズレデータ生成部５１２は、位置ズレデータ生成テーブル５１２ａを有し、光位置データ取得部５１１が取得した造形面の所定座標の光位置データのズレデータの組を生成する。生成された光位置データのズレデータの組は、位置ズレ補正用データベース４２４に出力されて、照射位置補正部４２５が用いる照射位置補正マップを検索するために使用される。
　（照射位置補正部）
　図５Ｂは、本実施形態に係る照射位置補正部４２５の機能構成を示すブロック図である。
　照射位置補正部４２５は、造形データ受信部５２１と、照射位置座標補正部５２２と、を有する。造形データ受信部５２１は、３次元造形データ記憶部４２２から各層の造形データを受信する。照射位置座標補正部５２２は、照射位置座標補正テーブル５２２ａを有し、造形データ受信部５２１が受信した造形データの照射位置座標を、位置ズレ補正用データベース４２４に格納され位置ズレ取得部４２３からの位置ズレデータにより検索された、照射位置補正マップに基づいて補正する。そして、位置ズレに対応して照射位置座標を補正した造形データを、積層造形指令部４２６に出力する。積層造形指令部４２６は、補正された照射位置座標により積層造形部３１０への走査指令を行なう。
　（位置ズレ補正用データベース）
　図６は、本実施形態に係る位置ズレ補正用データベース４２４の構成を示す図である。位置ズレ補正用データベース４２４は、位置ズレ取得部４２３が生成した位置ズレデータ組を検索キーとして、検索される照射位置補正マップを格納しており、照射位置補正部４２５による位置ズレを補正するために使用される。なお、位置ズレ補正用データベース４２４は、図６の構成に限定されない。
　位置ズレ補正用データベース４２４は、位置ズレデータ組６０１を検索キーとして、照射位置補正マップ６０２を格納する。位置ズレデータ組６０１としては、図２に示した第１光位置データから第４光位置データの４点の組のテーブル６１１や、第１光位置データから第９光位置データの９点の組のテーブル６１２、などがあるがその数に制限はない。スキージングブレード２１０に設置する光位置センサの数や、位置ズレ取得時の光位置データの検出位置の数に依存する。照射位置補正マップ６０２は、造形データ中の補正前の照射位置座標の各々に対応して、補正後の照射位置座標を格納する。
　（位置ズレデータ生成テーブル）
　図７は、本実施形態に係る位置ズレデータ生成テーブル５１２ａの構成を示す図である。位置ズレデータ生成テーブル５１２ａは、位置ズレ取得部４２３が、スキージングブレード２１０に設置された光位置センサ２１１～２１３からの位置ズレデータの組を、位置ズレ補正用データベース４２４に格納された照射位置補正マップ６０２を検索する検索キーとして生成するために使用される。なお、図７で図６と同様の要素には同じ参照番号を付与する。また、図７には、４点の位置ズレと９点の位置ズレとを説明するが、これに限定されない。
　位置ズレデータ生成テーブル５１２ａの４点の場合のテーブル６１１は、それぞれＸ座標ズレとＹ座標ズレとからなる第１光位置データ７１１～第４光位置データ７１４の組を生成して、位置ズレ補正用データベース４２４に検索キーとして出力する。位置ズレデータ生成テーブル５１２ａの９点の場合のテーブル６１２は、それぞれＸ座標ズレとＹ座標ズレとからなる第１光位置データ７２１～第９光位置データ７２９の組を生成して、位置ズレ補正用データベース４２４に検索キーとして出力する。
　（照射位置座標補正テーブル）
　図８は、本実施形態に係る照射位置座標補正テーブル５２２ａの構成を示す図である。照射位置座標補正テーブル５２２ａは、照射位置補正部４２５が、造形データの照射位置座標を位置ズレが補正された照射位置座標に補正するために使用される。
　照射位置座標補正テーブル５２２ａは、Ｘ座標とＹ座標とを有する補正前の照射位置座標８０１と、位置ズレデータの組を検索キーに検索された照射位置補正マップ６０２による、補正データとしての、補正後の照射位置座標８０２と、その照射位置を照射するか否かのフラグ８０３と、を含む。なお、造形する領域のみを記憶する場合は、造形するか否かのフラグは必要としない。
　《積層造形制御部のハードウェア構成》
　図９は、本実施形態に係る積層造形制御部３２０のハードウェア構成を示すブロック図である。
　図９で、ＣＰＵ(Central Processing Unit)９１０は演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図４の積層造形制御部３２０の機能構成部を実現する。ＲＯＭ(Read Only Memory)９２０は、初期データおよびプログラムなどの固定データを記憶する。また、通信制御部４２１は、ネットワークなどを介して情報処理装置３３０と通信する。なお、ＣＰＵ９１０は１つに限定されず、複数のＣＰＵであっても、あるいは画像処理用のＧＰＵ(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。特に、受信した３次元造形データに基づいて、位置ズレデータを取得するためのプロセッサと、照射位置を補正するプロセッサと、積層造形部３１０を制御する各種指令を生成するプロセッサとは、別のプロセッサであるのが望ましい。また、通信制御部４２１は、ＣＰＵ９１０とは独立したＣＰＵを有して、ＲＡＭ(Random Access Memory)９４０の領域に送受信データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。
　ＲＡＭ９４０は、ＣＰＵ９１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ９４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。３次元造形データ９４１は、現在積層造形されている３次元造形物のデータである。光位置データ９４２は、光位置センサ２１１～２１３から取得したデータである。位置ズレデータ生成テーブル５１２ａは、図７において説明された、位置ズレ取得部４２３が位置ズレデータ組を生成するためのテーブルである。照射位置座標補正テーブル５２２ａは、図８において説明された、照射位置補正部４２５が位置ズレに対応して照射位置座標を補正するためのテーブルである。送受信データ９４３は、通信制御部４２１を介して送受信されるデータである。
　ストレージ９５０には、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。位置ズレ補正用データベース４２４は、図６において説明された、位置ズレデータ組を検索キーとして検索される照射位置補正マップを格納する。３次元造形データ９５１は、情報処理装置３３０から通信制御部４２１を介して受信して格納した３次元造形物の積層造形用のデータである。位置ズレ補正アルゴリズム９５２は、位置ズレデータ組に基づいて照射位置座標を補正するためのアルゴリズムである。
　ストレージ９５０には、以下のプログラムが格納される。積層造形制御部制御プログラム９５３は、本積層造形制御部３２０の全体を制御する制御プログラムである。３次元造形データ取得モジュール９５４は、情報処理装置３３０と通信して３次元造形データを取得するモジュールである。位置ズレデータ生成モジュール９５５は、光位置センサ２１１～２１３から取得した位置ズレデータに基づいて検索キーを生成するモジュールである。照射位置補正モジュール９５６は、検索された照射位置補正マップに基づいて照射位置座標を補正するモジュールである。
　なお、図９のＲＡＭ９４０やストレージ９５０には、積層造形制御部３２０が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。
　《積層造形制御部の処理手順》
　図１０Ａは、本実施形態に係る積層造形制御部３２０の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図９のＣＰＵ９１０がＲＡＭ９４０を使用して実行し、図４の積層造形制御部３２０の機能構成部を実現する。
　積層造形制御部３２０は、ステップＳ１００１において、情報処理装置３３０から３次元造形データを受信して記憶する。積層造形制御部３２０は、ステップＳ１００３において、スキージングブレード２１０上に設置した光位置センサからの位置ズレを取得して、位置ズレデータ生成処理を実行する。積層造形制御部３２０は、ステップＳ１００５において、位置ズレデータ組を検索キーに検索された照射位置補正マップを用いて、位置ズレを補償する照射位置補正処理を実行する。そして、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１００７において、補正された照射位置座標を用いて、積層造形部３１０において３次元積層造形を行なう。
　（位置ズレデータ生成処理）
　図１０Ｂは、本実施形態に係る位置ズレデータ生成処理（Ｓ１００３）の手順を示すフローチャートである。
　積層造形制御部３２０の切替部は、ステップＳ１０１１において、レーザ照射強度（エネルギー）を、スキージングブレード２１０上を照射可能な強度（エネルギー）に低減する。積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１３において、初期化（ｉ＝１，ｊ＝１）を行なう。なお、ここで、ｉはスキージングブレード２１０の移動方向（Ｘ方向）の位置ズレ検出回数、ｊはスキージングブレード２１０の軸方向（Ｙ方向）の位置ズレ検出数（＝光位置センサ数）である。また、Ｍはスキージングブレード２１０上の光位置センサの数、Ｎは位置ズレ検出回数の最大数であり、ｉ≧Ｎである。
　積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１５において、スキージングブレード２１０が照射位置ズレを検出する位置(Ｘi)に移動するのを待つ。スキージングブレード２１０が照射位置ズレを検出する位置(Ｘi)に移動すると、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１７において、レーザを照射する照射位置(Ｘi,Ｙj)を設定して、ステップＳ１０１９において、レーザの照射を指示する。そして、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０２１において、照射位置(Ｘi,Ｙj)に対応する光位置センサから光位置データを受信して位置ズレデータとして保持する。
　積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０２３において、ｊを１つ加算してｊ＋１とする。そして、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０２５において、ｊ＞Ｍを判定する。なお、スキージングブレード２１０に３つの光位置センサが設置されている場合は、Ｍ＝３となる。ｊ＞Ｍでなければ、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１７に戻って、スキージングブレード２１０上の次の光位置センサを照射して、位置ズレを検出する。なお、実際には、スキージングブレード２１０の移動や照射部の照射位置設定によるズレが発生するので、造形精度に影響がある場合は照射部の照射位置設定を調整するのが望ましい。
　ｊ＞Ｍになれば、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０２７において、ｊ＝１としてｊを１つ加算してｊ＋１として、スキージングブレード２１０の次の位置(i)に向かう。なお、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０２９において、ｉ＞Ｎを判定する。なお、スキージングブレード２１０に３つの光位置センサが設置されており、９点で位置ズレを検出する場合は、Ｎ＝３となる。ｉ＞Ｎでなければ、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１５に戻って、スキージングブレード２１０の次の位置(i=i+1)において、光位置センサを照射して、位置ズレを検出する。
　ｉ＞Ｎになれば、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０３１において、各照射位置（Ｘi,Ｙj）と位置ズレデータとを対応付けて記憶する。そして、積層造形制御部３２０の切替部は、レーザ照射強度（エネルギー）を通常状態に戻して、位置ズレデータ生成処理を終了する。
　（照射位置補正処理）
　図１０Ｃは、本実施形態に係る照射位置補正処理（Ｓ１００５）の手順を示すフローチャートである。
　積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０４１において、照射位置（Ｘi,Ｙj）と位置ズレデータとの対応データを検索キーとして、位置ズレ補正用データベース４２４に格納された照射位置補正マップを検索する。積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０４３において、３次元造形データ記憶部４２２からの造形データに含まれる照射位置座標を取得する。そして、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０４４において、検索された照射位置補正マップを用いて取得した照射位置座標を補正する。
　本実施形態によれば、スキージングブレードの上面に設置された光位置センサの照射光の受光に基づいて、光照射の位置ズレを取得し、位置ズレを照射位置座標の補正による補正することにより、光造形装置での積層造形中のレーザ照射位置の変移に対応して、レーザ照射位置を補正することができる。すなわち、高精度なレーザ位置決め補正が積層造形中にも可能なので、後工程での位置決めも容易となる。
　［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係る積層造形制御装置を含む３次元積層造形システムによる積層造形について説明する。本実施形態に係る積層造形制御装置は、上記第２実施形態と比べると、スキージングブレードの上面に設置された光位置センサの照射光の受光でなく、スキージングブレードの上面の基準標識（マーク）と照射光とを撮像することにより位置ズレを検出する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
　《積層造形制御装置の造形概念》
　図１１は、本実施形態に係る積層造形制御装置による造形状態を示す概念図である。図１１においては、本実施形態に係る造形状態を明瞭とするため、構成要素の寸法関係は無視して、基準標識を大きく図示している。なお、図１１においては、最小の４点での位置ズレ検出と、９点での位置ズレ検出を示すが、検出点の数は補正精度や費用などを考慮して適切に選択されてよい。
　図１１の上段は、積層造形面の４隅の点での照射の位置ズレを、スキージングブレード１１１０の両端部分に付した２つの基準標識１１１１および１１１２と、スキージングブレード１１１０を照射する照射光との撮像画像から位置ズレで検出して、照射位置補正を行なった例１１０１である。上段左は全体が右下方に位置ズレを起こした場合である。本実施形態によれば、２つの基準標識１１１１および１１１２と、スキージングブレード１１１０を照射する照射光との撮像画像から抽出した４点の位置ズレデータに基づいて、照射位置補正マップにより照射位置座標が補正され、上段右のように位置ズレが修正される。
　図１１の中段および下段は、積層造形面の９点での照射の位置ズレを、スキージングブレード１１１０の両端部分と中央部分とに設置した３つの基準標識１１１１～１１１３と、スキージングブレード１１１０を照射する照射光との撮像画像から位置ズレで検出して、照射位置補正を行なった例１１０２である。中段左は左上を中心に全体が時計回りに回転した位置ズレを起こした場合である。また、下段左は各変の中央部分が縮んだ位置ズレを起こした場合である。本実施形態によれば、３つの基準標識１１１１～１１１３と、スキージングブレード１１１０を照射する照射光との撮像画像からの９点の位置ズレデータに基づいて、照射位置補正マップにより照射位置座標が補正され、中下段右のように位置ズレが修正される。
　なお、基準標識（マーク）は“＋”に限定されない。レーザ光と共に撮像して位置ズレをより精度よく検出できる形状が選ばれる。また、スキージングブレード１１１０に付される基準標識（マーク）の数や、スキージングブレード１１１０を照射して位置ズレを検出する位置の数は、本例に限定されず、補正精度や費用を考慮して選択される。
　《積層造形部の機能構成》
　図１２は、本実施形態に係る積層造形制御部１２２０を含む３次元積層造形システム１２００における積層造形部１２１０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１２において、図２または図３と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
　３次元積層造形システム１２００は、積層造形部１２１０と、積層造形制御部１２２０と、情報処理装置３３０と、を備える。積層造形部１２１０は、スキージングブレード１１１０を有する。スキージングブレード１１１０の上面には、基準標識１１１１～１１１３が付されている。そして、積層造形部１２１０は、基準標識１１１１～１１１３と、照射部３１２から放射されたレーザ光３１５の照射位置とを含む画像を撮像する位置ズレ検出用撮像部（カメラ）１２１６を有する。積層造形制御部１２２０は、基準標識１１１１～１１１３と、レーザ光３１５の照射位置とを含む撮像画像から照射の位置ズレを検出する。
　本実施形態においては、積層造形前ばかりでなく、積層造形中においても、照射部３１２から放射されるレーザ光３１５による照射位置の位置ズレを補正することができる。すなわち、スキージングブレード１１１０が造形面上を移動する時に、スキージングブレード１１１０のＸ方向の座標位置と基準標識１１１１～１１１３のＹ方向の座標位置とに対応するＸ,Ｙ座標位置を、照射部３１２から放射されるレーザ光３１５で照射させる。この時、積層造形制御部１２２０によって、照射強度（エネルギー）を低減させてＸ,Ｙ座標位置を設定する。位置ズレ検出用撮像部１２１６は、スキージングブレード１１１０上のＸ,Ｙ座標位置に照射させたレーザ光３１５が実際に照射している照射位置と、基準標識１１１１～１１１３とを撮像して、位置ズレを検出する。その位置ズレデータ組に基づいて、第２実施形態と同様に、照射位置座標の補正ができる。
　《積層造形制御部の機能構成》
　図１３は、本実施形態に係る３次元積層造形システム１２００における積層造形制御部１２２０の機能構成を示すブロック図である。図１３においては、図１２の積層造形制御部１２２０と情報処理装置３３０の機能構成を示す。ここで、積層造形部１２１０と積層造形制御部１２２０とは、３次元造形装置１３２０、いわゆる３Ｄプリンタを構成してもよい。積層造形部１２１０の構成は図１２と同様であり、重複する説明は省略する。なお、図１３においては、積層造形制御部１２２０を含む３次元造形装置１３２０と情報処理装置３３０とを別の装置として図示しているが、１つの装置として構成されても、積層造形制御部１２２０を情報処理装置３３０に合体させてもよい。なお、図１３において、図４と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
　積層造形制御部１２２０は、通信制御部４２１と、３次元造形データ記憶部４２２と、位置ズレ取得部１３２３と、位置ズレ補正用データベース４２４と、照射位置補正部４２５と、積層造形指令部４２６と、を備える。
　位置ズレ取得部１３２３は、積層造形部１２１０の位置ズレ検出用撮像部１２１６から受信した、スキージングブレード１１１０上の基準標識１１１１～１１１３と光照射位置とを含む撮像画像に基づいて、所定のＸ,Ｙ座標における光の位置ズレデータを取得する。なお、所定のＸ,Ｙ座標は、本例では、Ｙ方向に２点あるいは３点でＸ方向には所望の点数が設定可能であるが、４点や９点の例を代表させて説明する。しかしながら、Ｘ方向およびＹ方向共に、点数に制限はない。
　ここで、位置ズレ取得部４２３と、位置ズレ補正用データベース４２４と、照射位置補正部４２５と、積層造形指令部４２６と、が照射制御部の全てあるいはその一部を構成する。
　（位置ズレ取得部）
　図１４は、本実施形態に係る位置ズレ取得部１３２３の機能構成を示すブロック図である。
　位置ズレ取得部１３２３は、撮像画像取得部１４１１と、基準標識抽出部１４１２と、照射位置抽出部１４１３と、位置ズレデータ生成部１４１４と、を有する。撮像画像取得部１４１１は、位置ズレ検出用撮像部１２１６から撮像画像を取得する。基準標識抽出部１４１２は、取得した撮像画像からスキージングブレード１１１０上の基準標識１１１１～１１１３を抽出する。また、照射位置抽出部１４１３は、取得した撮像画像からスキージングブレード１１１０上のレーザ光の照射位置を抽出する。
　位置ズレデータ生成部１４１４は、位置ズレデータ生成テーブル１４１４ａを有し、基準標識抽出部１４１２からの基準標識１１１１～１１１３の抽出位置と、照射位置抽出部１４１３からのレーザ光の照射抽出位置と、の位置座標を比較して、各点の位置ズレを求める。そして、位置ズレ補正用データベース４２４から照射位置補正マップを検索する検索キーとしての位置ズレデータ組を生成する。
　（位置ズレデータ生成テーブル）
　図１５は、本実施形態に係る位置ズレデータ生成テーブル１４１４ａの構成を示す図である。位置ズレデータ生成テーブル１４１４ａは、位置ズレ取得部４２３が、撮像画像から抽出した、スキージングブレード２１０に付された基準標識１１１１～１１１３の位置と、光照射位置との位置ズレから位置ズレデータの組を生成するために使用される。なお、図１５で図６または図７と同様の要素には同じ参照番号を付与する。また、図１５には、９点の位置ズレを説明するが、これに限定されない。
　位置ズレデータ生成テーブル１４１４ａの９点の場合のテーブルは、９点の光位置１５１１に対応付けて、Ｘ座標とＹ座標からなる基準標識中心（＋であれば交点）の座標１５１２と、Ｘ’座標とＹ’座標とからなる照射位置座標（照射点の中心）１５１３と、を記憶する。そして、位置ズレデータ生成テーブル１４１４ａの９点の場合のテーブルは、９点の光位置１５１１にそれぞれが対応付けられた、Ｘ座標ズレとＹ座標ズレとからなる位置ズレデータのテーブル６１２が生成され、位置ズレ補正用データベース４２４に検索キーとして出力する。
　（位置ズレデータ生成処理）
　図１６Ａは、本実施形態に係る位置ズレデータ生成処理（Ｓ１００３）の手順を示すフローチャートである。なお、図１６Ａにおいて、図１０Ｂと同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明は省略する。
　積層造形制御部１２２０は、ステップＳ１６２１において、図１０ＢのステップＳ１０２１に代えて、撮像画像からの位置ズレ取得処理を実行する。
　（位置ズレ取得処理）
　図１６Ｂは、本実施形態に係る位置ズレ取得処理（Ｓ１６２１）の手順を示すフローチャートである。
　積層造形制御部１２２０は、ステップＳ１６３１において、位置ズレ検出用撮像部１２１６からスキージングブレード１１１０上の基準標識１１１１～１１１３と光照射位置とを含む撮像画像を取得する。積層造形制御部１２２０は、ステップＳ１６３３において、スキージングブレード１１１０上の基準標識を抽出して座標位置を判定する。積層造形制御部１２２０は、ステップＳ１６３５において、スキージングブレード１１１０上の照射位置を抽出して座標位置を判定する。そして、積層造形制御部１２２０は、ステップＳ１６３７において、基準標識位置と照射位置との位置ズレを検出して目標の位置座標に対応付けて保持する。
　本実施形態によれば、スキージングブレードの上面に付された基準標識と照射位置とを含む画像に基づいて、光照射の位置ズレを取得することにより、スキージングブレードの上面に光位置センサを設置する作業無しに、簡単な調整により、光造形装置での積層造形中のレーザ照射位置の変移に対応して、レーザ照射位置を補正することができる。すなわち、スキージングブレードの製造時に基準標識を付せば、光位置センサの設置位置の調整などの手間がなくなる。
　［第４実施形態］
　次に、本発明の第４実施形態に係る積層造形制御装置を含む３次元積層造形システムによる積層造形について説明する。本実施形態に係る積層造形制御装置は、上記第２実施形態および第３実施形態と比べると、１つの照射部でなく複数の照射部によって並行して照射光を積層材料に照射して３次元積層造形物を造形する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態または第３実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。なお、以下ではスキージングブレードに光位置センサを設置した第２実施形態の変形例を示すが、スキージングブレードに基準標識を付した第３実施形態への適用も同様である。
　《積層造形制御装置の造形概念》
　図１７は、本実施形態に係る積層造形制御装置による造形状態を示す概念図である。図１７においては、本実施形態に係る造形状態を明瞭とするため、構成要素の寸法関係は無視して、光位置センサを大きく図示している。なお、図１７において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。また、図１７においては、９点での位置ズレ検出を示すが、検出点の数は補正精度や費用などを考慮して適切に選択されてよい。
　図１７は、積層造形面の９点での照射の位置ズレを、スキージングブレード２１０の両端部分と中央部分とに設置した３つの光位置センサ２１１～２１３とで検出して、照射位置補正を行なった例である。なお、図１７では４隅の４点のみを示すが、実際には９点で光位置センサ２１１～２１３による位置ズレが検出されるものとする。
　上段左は、例えば４つの照射部により全体を照射して、３つの光位置センサ２１１～２１３で位置ズレを検出した場合である。下段左は、例えば４つの照射部によりそれぞれ４分割した一部分を照射して、３つの光位置センサ２１１～２１３で位置ズレを検出した場合である。図１７において、○、△、□、Ｘがそれぞれの照射位置である。
　上段左の例によれば、各照射部ついて、３つの光位置センサ２１１～２１３からの９点の位置ズレデータに基づいて、照射位置補正マップにより照射位置座標が補正され、右図のように位置ズレが修正される。一方、下段左の例によれば、各照射部ついて、３つの光位置センサ２１１～２１３の内、その照射範囲の４点の位置ズレデータに基づいて、照射位置補正マップにより照射位置座標が補正され、右図のように位置ズレが修正される。
　なお、スキージングブレード２１０に配置される光位置センサの数や、スキージングブレード２１０を照射して位置ズレを検出する位置の数は、本例に限定されず、補正精度や費用を考慮して選択される。
　《積層造形部の機能構成》
　図１８は、本実施形態に係る積層造形制御部３２０を含む３次元積層造形システム１８００における積層造形部１８１０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１８において、図２または図３と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
　積層造形部１８１０は、複数の走査用アンプ３１３と、対応する複数組の２軸の回転ステップモータおよびミラー部３１４と、を備える。また、図示しないが、照射用アンプ３１１および照射部（レーザ発信器）３１２も複数備えられているものとする。また、造形物１８２０は、例えば、４つの部分領域ＡからＤに分割されて、各レーザ光１８１５が部分領域ＡからＤを並行して照射し、積層造形時間を短縮する。
　本実施形態によれば、複数の照射部からの照射位置に対しても、統一的に、光造形装置での積層造形中のレーザ照射位置の変移に対応して、レーザ照射位置を補正することができる。すなわち、複数の照射部からの照射位置間の位置ズレも補正することが可能である。
　［他の実施形態］
　なお、本実施形態は、３次元積層造形において各層の造形領域を微細に分割した領域を示す（例えば、０．１mm四方の矩形など）“セル領域”単位で造形する３次元積層造形システムに対しても、同様に適用されて同様の効果を奏する。
　また、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
　また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する積層造形制御プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

Claims (10)

  1. 　積層材料を積層造形物の上層に敷き詰めるためのスキージングブレードと前記積層材料を照射する照射手段とを有し、前記積層造形物を造形する積層造形部を制御する積層造形制御装置であって、
    　前記照射手段から照射光を受ける前記スキージングブレードの面上における、前記照射光の照射位置の位置ズレを取得する位置ズレ取得手段と、
    　前記位置ズレに基づいて、前記照射手段による照射位置を補正する照射位置補正手段と、
    　を備える積層造形制御装置。
  2. 　前記位置ズレ取得手段は、前記スキージングブレードの面上に軸方向に離れて配置された少なくとも２つの光位置センサを有し、前記少なくとも２つの光位置センサの出力に基づいて前記照射光の照射位置の位置ズレを取得する、請求項１に記載の積層造形制御装置。
  3. 　前記位置ズレ取得手段は、前記スキージングブレードの面上に軸方向に離れて設置された少なくとも２つの基準標識と、前記基準標識の設置位置と前記照射光の照射位置とを含む画像を撮像する撮像手段とを有し、前記撮像された画像における前記基準標識の設置位置と前記照射光の照射位置との位置ズレに基づいて前記照射光の照射位置の位置ズレを取得する、請求項１に記載の積層造形制御装置。
  4. 　前記位置ズレ取得手段は、移動する前記スキージングブレードの異なる位置において少なくとも４つの照射位置の位置ズレを取得し、
    　前記照射位置補正手段は、前記少なくとも４つの照射位置の位置ズレの情報に基づいて、前記前記照射手段による照射位置を補正する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の積層造形制御装置。
  5. 　前記照射位置補正手段は、前記位置ズレ取得手段が取得した照射位置の位置ズレの情報に基づいて、全ての照射位置を補正する照射位置座標の補正データを生成して前記照射位置座標に対応付けて記憶する記憶手段を有し、前記記憶手段を用いて前記前記照射手段による照射位置を補正する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の積層造形制御装置。
  6. 　前記積層造形制御装置は複数の照射手段により並行して前記積層造形物を造形し、
    　前記位置ズレ取得手段は、前記複数の照射手段の各々による前記スキージングブレードの面上における、前記照射光の照射位置の位置ズレを取得し、
    　前記照射位置補正手段は、前記位置ズレに基づいて、前記複数の照射手段の各々による照射位置を補正する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の積層造形制御装置。
  7. 　前記照射手段による照射強度を、前記スキージングブレードの面上を照射して前記照射光の照射位置の位置ズレを取得する場合に、低減するように切り替える切替手段を、さらに備える請求項１乃至６のいずれか１項に記載の積層造形制御装置。
  8. 　積層材料を積層造形物の上層に敷き詰めるためのスキージングブレードと前記積層材料を照射する照射手段とを有し、前記積層造形物を造形する積層造形部を制御する積層造形制御方法であって、
    　前記照射手段から照射光を受ける前記スキージングブレードの面上における、前記照射光の照射位置の位置ズレを取得する位置ズレ取得ステップと、
    　前記位置ズレに基づいて、前記照射手段による照射位置を補正する照射位置補正ステップと、
    　を含む積層造形制御方法。
  9. 　積層材料を積層造形物の上層に敷き詰めるためのスキージングブレードと前記積層材料を照射する照射手段とを有し、前記積層造形物を造形する積層造形装置を制御するコンピュータに実行させる積層造形制御プログラムであって、
    　前記照射手段から照射光を受ける前記スキージングブレードの面上における、前記照射光の照射位置の位置ズレを取得する位置ズレ取得ステップと、
    　前記位置ズレに基づいて、前記照射手段による照射位置を補正する照射位置補正ステップと、
    　をコンピュータに実行させる積層造形制御プログラム。
  10. 　積層材料を積層造形物の上層に敷き詰めるためのスキージングブレードと前記積層材料を照射する照射手段とを有し、前記積層造形物を造形する積層造形手段と、
    　前記照射手段から照射光を受ける前記スキージングブレードの面上における、前記照射光の照射位置の位置ズレを取得する位置ズレ取得手段と、
    　前記位置ズレに基づいて、前記照射手段による照射位置を補正する照射位置補正手段と、
    　を備える３次元積層造形システム。
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