WO2021199806A1 - 三次元積層装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

三次元積層装置、制御方法、及びプログラム Download PDF

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石井　浩
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Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional stacking device, a control method, and a program.
  • Patent Document 1 describes a laminated modeling apparatus that supplies powder from a powder supply mechanism while irradiating laser light from a laser light emitting mechanism. Patent Document 1 describes that the output value of the laser beam is feedback-controlled based on the area of the molten pool in order to improve the molding accuracy.
  • the powder supply may be uneven, such as the powder supply amount and the powder convergence diameter, due to the shape of the powder supply path and the deviation of the powder injection amount.
  • the modeling accuracy may not be appropriately improved. Therefore, there is a demand for a three-dimensional laminating device capable of appropriately improving the molding accuracy.
  • the present disclosure is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to provide a three-dimensional stacking device, a control method, and a program capable of improving modeling accuracy.
  • the three-dimensional laminating apparatus uses a powder for forming a laminated body, and has a positional relationship between an injection port on which the powder is injected and the laminated body.
  • This is a three-dimensional laminating device that forms the laminated body by supplying the powder while moving the powder, and irradiates the powder with a light beam and a powder supply unit that supplies the powder from the injection port toward the laminated body.
  • a light irradiation unit that melts and solidifies the powder to form a laminated body, an imaging unit that captures an image of a modeling portion that forms the laminated body, and from the modeling location to the powder supply unit based on the image.
  • a distance detection unit that detects the distance of the powder, and a feedback control unit that adjusts the moving speed of the powder supply unit with respect to the laminate based on the detection result of the distance.
  • the control method includes a powder supply unit for supplying powder and a laminated body by irradiating the powder with a light beam to melt and solidify the powder. It is a control method for controlling a three-dimensional laminating device including a light irradiation unit to be formed, and is a step of capturing an image of a modeling portion forming the laminated body, and based on the image, the powder from the modeling portion. It includes a step of detecting a distance to a supply unit and a step of adjusting the moving speed of the powder supply unit with respect to the laminate based on the distance.
  • the program according to the present disclosure forms a laminate by irradiating the powder with a light beam and melting and solidifying the powder with a powder supply unit for supplying the powder.
  • a computer is made to perform a step of detecting a distance from a molding portion to the powder supply unit and a step of adjusting the moving speed of the powder supply unit with respect to the laminate based on the distance.
  • the modeling accuracy can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic view of the three-dimensional stacking device of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view of a laminated head according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram of the control device according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example of an image captured by the imaging unit.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of an image captured by the imaging unit.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an example of an image captured by the imaging unit.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an example of distance detection according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a feed rate control flow according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a control flow of the output of the light beam.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of changes in the feed rate and the output of the light beam for each time according to the comparative example.
  • FIG. 11 is a graph showing an example of changes in the feed rate and the output of the light beam for each time according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a flow for determining the stop of modeling.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a control flow of the feed rate according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic view of the three-dimensional stacking device of the present embodiment.
  • one direction in the horizontal plane is the direction X
  • the direction orthogonal to the direction X in the horizontal plane is the direction Y
  • the directions orthogonal to each of the directions X and the direction Y, that is, the vertical direction is the direction Z.
  • one of the directions along the direction Z is referred to as the direction Z1
  • the other direction of the directions along the direction Z that is, the direction opposite to the direction Z1
  • the direction Z1 is the direction upward in the vertical direction
  • the direction Z2 is the direction downward in the vertical direction.
  • the base portion 10 As shown in FIG. 1, in the three-dimensional stacking apparatus 1, the base portion 10, the base base moving portion 12, the base base portion 14, the base portion 16, and the stacking head 18 are contained in the three-dimensional stacking chamber R. It includes a head moving unit 20, an imaging unit 22, and a control device 26. The control device 26 may be provided outside the three-dimensional stacking chamber R.
  • the three-dimensional laminating device 1 is a device for molding a laminated body A, which is a three-dimensional shaped object, on the base portion 14.
  • the three-dimensional laminating apparatus 1 supplies the powder P for modeling the laminated body A while moving the positional relationship between the powder injection port 34B to which the powder is injected and the laminated body A, which will be described later, to produce the laminated body A. Make a model.
  • the base portion 14 is a member that serves as a base on which the laminated body A is formed.
  • the base portion 14 of the present embodiment is a plate-shaped member.
  • the base portion 14 is not limited to this.
  • the base portion 14 is a member that serves as a base of the laminated body A as a separate body from the laminated body A, but may be a member that is combined with the laminated body A and becomes a part of the laminated body A.
  • the base portion 10 is a base that supports the base moving portion 12, the base portion 14, and the like.
  • the base moving portion 12 is provided on the base portion 10 and supports the base portion 14.
  • the base moving unit 12 is a mechanism for moving the base portion 14 under the control of the control device 26.
  • the base moving portion 12 has a first moving portion 12A, a second moving portion 12B, and a rotating portion 12C.
  • the first moving portion 12A is a mechanism for moving the base portion 14 in the first direction along the horizontal direction (orthogonal in the vertical direction). In the present embodiment, the first moving portion 12A moves the base portion 14 along the direction Y.
  • the second moving portion 12B, the rotating portion 12C, and the base portion 14 are arranged on the first moving portion 12A, and the first moving portion 12A is the second moving portion 12B.
  • the rotating portion 12C and the base portion 14 are moved along the direction Y.
  • the second moving portion 12B is a mechanism for moving the base portion 14 in the second direction (orthogonal in the vertical direction) along the horizontal direction, and the second direction is the direction orthogonal to the first direction.
  • the second moving portion 12B moves the base portion 14 along the direction X.
  • the rotating portion 12C and the base portion 14 are arranged on the second moving portion 12B, and the second moving portion 12B moves the rotating portion 12C and the base portion 14 along the direction X.
  • the first moving portion 12A and the second moving portion 12B are sliders for moving the base portion 14 mounted on the upper portion, but may be a mechanism other than the slider.
  • the rotating portion 12C is a rotating table on which the base portion 14 is arranged.
  • the rotating portion 12C rotates about at least one rotation axis to rotate the base portion 14 arranged at the upper portion.
  • the rotating portion 12C rotates the base portion 14 around three rotation axes orthogonal to each other.
  • the base moving portion 12 moves the base portion 14 along the directions X and Y by the first moving portion 12A and the second moving portion 12B, and the base portion 14 is moved by the rotating portion 12C. Is rotated around the three rotation axes. That is, the base moving portion 12 is a five-axis moving mechanism that moves the base portion 14 along two axes and rotates around three rotation axes. However, the base moving portion 12 is not limited to the five-axis moving mechanism, and may be, for example, a two-axis moving mechanism that moves the base portion 14 along the directions X and Y.
  • the pedestal portion 16 is a pedestal provided in the three-dimensional stacking chamber R, and the head moving portion 20 is provided in the present embodiment.
  • the head moving portion 20 moves the laminated head 18 along the direction Z.
  • the head moving portion 20 is attached to the base portion 16.
  • the head moving portion 20 moves the laminated head 18 along the direction Z.
  • the head moving portion 20 is a slider that moves the laminated head 18, but a mechanism other than the slider may be used. Further, the head moving portion 20 is not limited to being mounted on the base portion 16, and the mounting position is arbitrary.
  • the base portion 14 (laminated body A) in the X direction and the Y direction by the base moving portion 12, the X direction and the Y direction of the laminated head 18 with respect to the laminated body A. Change the position of. Then, in the present embodiment, the laminated head 18 is moved in the Z direction by the head moving portion 20, so that the position of the laminated head 18 with respect to the laminated body A in the Z direction is changed.
  • the method of changing the position of the laminated head 18 with respect to the laminated body A is not limited to this, and for example, the laminated head 18 may be moved in at least one direction of the X direction and the Y direction, or the laminated body A may be moved in the Z direction. You may move it.
  • the three-dimensional laminating device 1 may change the position of the laminating head 18 with respect to the laminated body A by moving the laminating body A, or may change the position of the laminating head 18 with respect to the laminated body A by moving the laminating body A.
  • the position of the laminated head 18 may be changed, or the position of the laminated head 18 with respect to the laminated body A may be changed by moving both the laminated body A and the laminated head 18.
  • the stacking head 18 is provided on the Z1 side of the base portion 14 in the direction Z1, that is, on the upper side of the base portion 14 in the vertical direction.
  • the stacking head 18 irradiates the light beam L from the light beam irradiation port 32B toward the base portion 14, and ejects the powder P from the powder injection port 34B toward the base portion 14, thereby causing the base portion.
  • the laminated body A is formed on 14. That is, the three-dimensional stacking device 1 according to the present embodiment is a deposition-type three-dimensional stacking device including a stacking head 18.
  • FIG. 2 is a schematic view of the laminated head according to the present embodiment.
  • the laminated head 18 has an inner tube 32 and an outer tube 34.
  • the outer tube 34 is a tubular member, and its diameter decreases toward the tip, that is, the direction Z2.
  • the inner tube 32 is also a tubular member, and its diameter decreases toward the tip, that is, the direction Z2. Since the inner pipe 32 is inserted inside the outer pipe 34, the inner pipe 32 and the outer pipe 34 form a double pipe. In the laminated head 18, the space inside the inner tube 32 becomes the beam path 32A through which the light beam L passes.
  • the space between the outer peripheral surface of the inner pipe 32 and the inner peripheral surface of the outer pipe 34 becomes the powder flow path 34A through which the powder P passes. That is, the powder flow path 34A is a flow path having a shape that surrounds the beam path 42A. In the present embodiment, the powder flow path 34A is concentrically arranged on the outer circumference of the beam path 32A.
  • the laminated head 18 has a light beam irradiation port 32B that communicates with the beam path 32A at the end 30A on the direction Z2 side. That is, the light beam irradiation port 32B is an opening on the direction Z2 side of the beam path 32A.
  • An optical element 36 is provided in the beam path 32A.
  • the optical element 36 includes, for example, a collimating lens that collimates the light beam L and a condensing lens that condenses the collimated light beam L.
  • the stacking head 18 is connected to the light source 28.
  • the light source 28 is a light source that outputs a light beam L.
  • the light beam L output from the light source 28 is reflected by the mirrors 38 and 40 provided between the light source 28 and the beam path 32A, and is introduced into the beam path 32A.
  • the light beam L travels in the beam path 32A toward the Z2 direction, is focused by the optical element 36, and is emitted from the light beam irradiation port 32B to the outside of the stacking head 18.
  • the light beam L emitted from the light beam irradiation port 32B travels in the direction Z2 and is irradiated toward the base portion 14.
  • a powder injection port 34B communicating with the powder flow path 34A is opened at the end 30A on the direction Z2 side. That is, the powder injection port 34B is an opening on the direction Z2 side of the beam path 32A.
  • the powder injection port 34B opens so as to surround the light beam irradiation port 32B.
  • the powder flow path 34A is connected to a powder storage mechanism (not shown) for storing the powder P, and the powder P is supplied from the powder storage mechanism.
  • the powder P supplied into the powder flow path 34A flows in the powder flow path 34A in the direction Z2, and is injected from the powder injection port 34B to the outside of the stacking head 18.
  • the powder P injected from the powder injection port 34B advances in the direction Z2 and is injected toward the base portion 14.
  • the powder P is ejected toward the base portion 14 with a predetermined spot diameter, and the light beam L is irradiated toward the base portion 14 with a predetermined spot diameter.
  • the powder P is melted by the heat of the light beam L and the heat of the laminate A heated by the irradiation of the light beam L to form the molten pool M.
  • the molten pool M contains at least one of the molten powder P and the molten laminate A. Since the base portion 14 moves with respect to the stacking head 18, the position where the light beam L is irradiated changes.
  • the portion where the light beam L is irradiated to form the molten pool M is cooled and solidified when the light beam L is no longer irradiated to form the bead B.
  • the laminated body A is formed.
  • the portion on the base portion 14 where the light beam L is irradiated and the powder P is ejected, that is, the portion where the bead B is formed is referred to as a modeling portion. It can be said that the modeling portion includes at least the portion where the molten pool M is formed, and further includes the molten pool M and the bead B around the molten pool M.
  • the inner tube 32 in other words, the powder flow path 34A and the powder injection port 34B are powder supply units for supplying the powder P
  • the outer tube 34 in other words, the beam path 32A and
  • the light beam irradiation port 32B is a light irradiation unit that irradiates the powder P with the light beam L to melt and solidify the powder P to form the laminated body A.
  • the powder supply unit and the light irradiation unit are integrally configured as the laminated head 18.
  • the powder supply unit and the light irradiation unit may be separate bodies.
  • the light beam L in the present embodiment is a laser beam, but is not limited to the laser beam, and may be, for example, an electron beam or the like.
  • the powder P in the present embodiment is a metal powder, but is not limited to the metal powder.
  • the imaging unit 22 is an infrared camera that captures an image of infrared light I in this embodiment.
  • the imaging unit 22 is, for example, an InGaAs camera.
  • the imaging unit 22 is attached to the stacking head 18 and is fixed in position with respect to the stacking head 18. As shown in FIG. 2, the imaging unit 22 is provided on the Z1 direction side of the stacking head 18, and the optical axis of the imaging unit 22 is coaxial with the optical axis of the light beam L in the beam path 32A.
  • Infrared light I is emitted from the modeling location (melting pond M and the laminated body A around it). Infrared light I travels in the beam path 32A in the Z1 direction from the light beam irradiation port 32B.
  • the imaging unit 22 can capture an image of the modeling portion by capturing the image of the infrared light I.
  • the wavelength of the infrared light I detected by the imaging unit 22 is, for example, 0.75 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, and more preferably, near infrared rays having a wavelength of 0.75 ⁇ m or more and 1.4 ⁇ m or less.
  • the position where the imaging unit 22 is provided is not limited to the position described above, and may be any position. Further, the imaging unit 22 is not limited to an infrared camera.
  • the control device 26 is a device that controls the three-dimensional stacking device 1, in this case, a computer.
  • FIG. 3 is a block diagram of the control device according to the present embodiment.
  • the control device 26 includes a control unit 50 and a storage unit 52.
  • the storage unit 52 is a memory that stores the calculation contents of the control unit 50, program information, and the like, and is, for example, an external memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and an HDD (Hard Disk Drive). Includes at least one of the storage devices.
  • the control unit 50 is an arithmetic unit, that is, a CPU (Central Processing Unit).
  • the control unit 50 includes an image acquisition unit 60, a distance detection unit 62, and a feedback control unit 64.
  • the control unit 50 reads a program (software) from the storage unit 52 and executes it to realize the image acquisition unit 60, the distance detection unit 62, and the feedback control unit 64, and executes these processes.
  • the control unit 50 may execute the process by one CPU, or may include a plurality of CPUs and execute the process by the plurality of CPUs. Further, at least one of the image acquisition unit 60, the distance detection unit 62, and the feedback control unit 64 may be realized by a hardware circuit. The specific processing contents of the image acquisition unit 60, the distance detection unit 62, and the feedback control unit 64 will be described later.
  • the three-dimensional stacking device 1 configured as described above aligns the position of the stacking head 18 with respect to the base portion 14 in the horizontal direction while irradiating the light beam L and injecting the powder P. By moving it in one direction, a bead B extending in one direction is formed. Then, the three-dimensional laminating device 1 forms the laminated body A by laminating the beads B in the Z direction.
  • the extending direction of the bead B that is, one direction in which the position of the stacking head 18 moves with respect to the base portion 14, is referred to as the feed direction D.
  • the feed direction D is, for example, a direction along the X direction or the Y direction.
  • the present invention is not limited to this, and the base portion 14 is moved.
  • both the base portion 14 and the stacking head 18 may be moved.
  • the control device 26 feedback-controls the moving speed of the laminated head 18 with respect to the base portion 14 in the feed direction D (that is, the relative speed of the laminated head 18 with respect to the base portion 14) during modeling.
  • the moving speed of the laminated head 18 with respect to the base portion 14 in the feeding direction D will be referred to as a feeding speed V.
  • the control device 26 detects the distance D2 from the modeling location to the stacking head 18 (powder supply unit) from the image captured by the imaging unit 22, and controls the feed rate V based on the detected distance D2.
  • the distance D2 refers to the distance in the Z direction between the modeling portion and the end portion 30A of the stacking head 18 (powder supply portion).
  • the position of the end portion 30A of the stacking head 18 in the Z direction is set according to the position of the base portion 14 in the Z direction so that the light beam L and the powder P from the stacking head 18 appropriately converge at the molding location. NS. Therefore, D2 from the modeling location to the laminated head 18 depends on the height D1 of the bead B.
  • the control device 26 estimates the height D1 of the bead B by detecting the distance D2, and feedback-controls the feed rate V based on the detection result of the distance D2.
  • the image acquisition unit 60 of the control device 26 controls the image pickup unit 22 to cause the image pickup unit 22 to capture an image of the modeling portion, and acquires the image K captured by the image pickup unit 22.
  • the image acquisition unit 60 acquires the image K captured at a predetermined time by causing the image pickup unit 22 to take an image at a predetermined time.
  • a part of the infrared light I from the modeling portion travels straight in the beam path 32A in the Z1 direction to the imaging unit 22. Although it reaches, the other part of the infrared light I is reflected by the inner peripheral surface 32C of the inner tube 32 and is incident on the imaging unit 22.
  • the imaging unit 22 also captures an image of infrared light I that has thus reached the imaging unit 22 after being reflected by the inner peripheral surface 32C. That is, the imaging unit 22 includes an image of infrared light I that travels straight through the light beam irradiation port 32B in the Z1 direction, that is, an image of infrared light I that reaches the imaging unit 22 without being reflected by the inner peripheral surface 32C. An image of infrared light I reflected by the peripheral surface 32C and reaching the imaging unit 22 is imaged.
  • the image of the infrared light I that has reached the imaging unit 22 without being reflected by the inner peripheral surface 32C is an image in the region inside the outer periphery of the light beam irradiation port 32B, and is a modeling location (melting pond M and its surroundings). It can be said that it is an image of the laminated body A) of. Further, the image of the infrared light I reflected by the inner peripheral surface 32C and reaching the imaging unit 22 can be said to be an image of the inner peripheral surface 32C.
  • the region in which the image of the inner region of the light beam irradiation port 32B is captured that is, the region in which the modeling portion is captured is referred to as the inner region AR1
  • the inner peripheral surface is defined as the inner peripheral surface.
  • the region in which the image of 32C is captured is referred to as the outer region AR2.
  • the image K includes an inner region AR1 in which an image of a modeling portion inside the light beam irradiation port 32B is captured, and an outer region AR2 in which an image of the inner peripheral surface 32C is captured.
  • the inner region AR1 includes a modeling portion region AR1a in which the modeling portion is reflected, and a peripheral region AR1b having a low brightness around the modeling portion region AR1a. Since the molding portion including the molten pool M has a high temperature, the brightness of the modeling portion region AR1a in which the molding portion is reflected is high.
  • the peripheral region AR1b has a lower brightness than the molding portion region AR1a because the portion around the modeling portion where the temperature is lowered is captured.
  • the outer region AR2 is formed so as to surround the inner region AR1. Since the outer region AR2 is a region in which the reflected light of the infrared light I from the modeling portion on the inner peripheral surface 32C is imaged, the brightness is higher than that of the peripheral region AR1b and lower than that of the modeling portion region AR1a.
  • the position of the end portion 30A of the laminated head 18 in the Z direction is set so that the focus of the image K is within an appropriate range when the distance D2 (height D1 of the bead B) is within an appropriate range. It is set. Therefore, when the distance D2 deviates from the appropriate range, the image K captured by the imaging unit 22 becomes an out-of-focus image and becomes a blurry image.
  • FIG. 4 shows an example of the image K in which the focus is within the appropriate range because the distance D2 is within the appropriate range.
  • FIG. 5 shows an example of the image K when the height D1 of the bead B becomes lower than the appropriate range and the distance D2 becomes longer than the appropriate range.
  • the imaging unit 22 since the imaging unit 22 is separated from the modeling portion, the infrared light I received from the modeling portion becomes small, and the image of the modeling portion is out of focus. Therefore, in the image K of FIG. 5, the brightness and area of the modeling location region AR1a are smaller than those of the image K of FIG.
  • FIG. 6 shows an example of the image K when the height D1 of the bead B becomes higher than the appropriate range and the distance D2 becomes shorter than the appropriate range.
  • the imaging unit 22 since the imaging unit 22 approaches the modeling location, the infrared light I received from the modeling location becomes large, and the image of the modeling location is out of focus. Therefore, the image K in FIG. 6 has a larger brightness and area of the modeling location region AR1a than the image K in FIG.
  • the distance detection unit 62 uses this phenomenon to detect the distance D2 based on the image K, more specifically, based on the brightness of the image K.
  • a specific description will be given.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an example of distance detection according to the first embodiment.
  • the distance detection unit 62 acquires the brightness value for each pixel of the image K, and executes the binarization process based on the brightness value for the image K. That is, the distance detection unit 62 sets the luminance threshold, and sets the luminance of the pixel whose luminance value is equal to or greater than the luminance threshold as the first luminance, and sets the luminance of the pixel whose luminance value is equal to or less than the luminance threshold as the second luminance. do.
  • the image K1 which is the binarized image K, is as shown in the example of FIG. 7.
  • the image K1 is an image including a high-luminance first region ARa formed by the first-luminance pixels and a low-luminance second region ARb formed by the second-luminance pixels.
  • the first region ARa is a region corresponding to the modeling location region AR1a.
  • the brightness threshold value may be set arbitrarily, for example, it may be a preset fixed value, or it may be set based on the output of the light beam L. When the brightness threshold value is set based on the output of the light beam L, it is preferable that the distance detection unit 62 sets the brightness threshold value higher, for example, as the output value of the light beam L increases.
  • the distance detection unit 62 detects the distance D2 based on the area of the first region ARa.
  • the area threshold range is set to determine whether the area of the first region ARa is larger than the area threshold range, within the area threshold range, or smaller than the area threshold range.
  • the distance detection unit 62 determines that the distance D2 is within the predetermined threshold range (that is, the height D1 of the bead B is within the appropriate range). Judge that there is).
  • the distance detection unit 62 determines that the distance D2 is shorter than the predetermined threshold range (that is, determines that the height D1 of the bead B is high).
  • the distance detection unit 62 determines that the distance D2 is longer than the predetermined threshold range (that is, determines that the height D1 of the bead B is low).
  • the area threshold range here may be arbitrarily set, and may be, for example, a preset fixed value or may be set based on the output of the light beam L.
  • the distance detection unit 62 preferably sets the area threshold range higher, for example, as the output value of the light beam L increases.
  • the distance detection unit 62 detects the distance D2 by binarizing the image K with the brightness, but the detection method of the distance D2 based on the image K is not limited to this.
  • the feedback control unit 64 adjusts the feed rate V based on the detection result of the distance D2 by the distance detection unit 62.
  • the feedback control unit 64 maintains the feed rate V unchanged.
  • the feedback control unit 64 increases the feed rate V.
  • the feedback control unit 64 reduces the feed rate V.
  • the feedback control unit 64 determines that the distance D2 is shorter, that is, the area of the first region ARa is larger. The amount of increase in the feed rate V may be increased. Further, when the distance detection unit 62 determines that the distance D2 is longer than the predetermined threshold range, the feedback control unit 64 increases that the distance D2 is longer, that is, the smaller the area of the first region ARa is. The amount of decrease in the feed rate V may be increased.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a control flow of the feed rate according to the first embodiment.
  • the control device 26 controls the stacking head 18 to cause the imaging unit 22 to image the image K while supplying the powder P and irradiating the light beam L (step S10) (step S12). ).
  • the control device 26 binarizes the image K captured by the imaging unit 22, divides the image K into a first region ARa and a second region ARb, and calculates the area of the first region ARa (step). S14).
  • the control device 26 determines whether the area of the first region ARa is wider than the area threshold range (step S16).
  • step S16 When the area of the first region ARa is wider than the area threshold range (step S16; Yes), the control device 26 determines that the distance D2 is shorter than the threshold range (step S18), and increases the feed rate V (step S20). ). On the other hand, when the area of the first region ARa is not wider than the area threshold range (step S16; No), that is, when the area of the first region ARa is equal to or less than the area threshold range, the control device 26 controls the area of the first region ARa. Is narrower than the area threshold range (step S22).
  • step S22 When the area of the first region ARa is narrower than the area threshold range (step S22; Yes), the control device 26 determines that the distance D2 is longer than the threshold range (step S24), and lowers the feed rate V (step S26). ).
  • step S24 When the area of the first region ARa is not narrower than the area threshold range (step S22; No), that is, when the area of the first region ARa is within the area threshold range, the control device 26 determines that the distance D2 is within the threshold range. (Step S28), and the feed rate V is maintained (step S30). If the process ends after executing steps S20, S26, or step S30 (step S32; Yes), if the process ends and the process does not end (step S32; No), the process returns to step S10 to perform the process. continue.
  • the control device 26 determines from the image K whether the distance D2 is within the threshold range, and if the distance D2 is smaller than the threshold range, reduces the feed rate V.
  • the distance D2 is smaller than the threshold range, the height D1 of the bead B is insufficient, so that the control device 26 reduces the feed rate V to increase the supply amount of the powder P per unit area. It is possible to increase the height of the bead B.
  • the control device 26 increases the feed rate V.
  • the control device 26 increases the feed rate V to reduce the supply amount of the powder P per unit area, whereby the bead B is used. It is possible to prevent the height of B from becoming too high.
  • the control device 26 can quickly control the supply amount of the powder P and adjust the height D1 of the bead B by adjusting the feed rate V.
  • the control device 26 according to the present embodiment detects the distance D2 based on the image K, but is not limited to detecting the distance D2 based on the image K.
  • a sensor capable of measuring the distance D2 is provided.
  • the distance D2 may be detected from the detected value of the sensor. Any type of sensor is used in this case, and examples thereof include an OCT (Optical Coherence Tomography) sensor.
  • OCT Optical Coherence Tomography
  • the feedback control unit 64 controls the output of the light beam L based on the image K.
  • the feedback control unit 64 controls the output of the light beam L based on the brightness value of the image K.
  • the luminance value of the image K here is, for example, the luminance value of the modeling location region AR1a, and may be the average value of the luminance values of the pixels in the modeling location region AR1a.
  • the feedback control unit 64 maintains the output of the light beam L unchanged, and the brightness value of the image K is higher than the predetermined brightness threshold range.
  • the output of the light beam L is reduced, and when the brightness value of the image K is lower than the predetermined brightness threshold range, the output of the light beam L is increased. Further, when the brightness value of the image K is higher than the predetermined brightness threshold range, the feedback control unit 64 may increase the amount of decrease in the output of the light beam L as the brightness value of the image K is higher. Further, when the brightness value of the image K is lower than the predetermined brightness threshold range, the feedback control unit 64 may increase the amount of increase in the output of the light beam L as the brightness value of the image K is lower.
  • the luminance threshold range here may be arbitrarily set, and may be, for example, a preset fixed value or may be set based on the distance D2. When the brightness threshold range is set based on the distance D2, the distance detection unit 62 preferably sets the brightness threshold range higher, for example, as the distance D2 is shorter.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a control flow of the output of the light beam.
  • the control device 26 controls the stacking head 18 to cause the imaging unit 22 to image the image K while supplying the powder P and irradiating the light beam L (step S10) (step S12). ).
  • the control device 26 determines whether the brightness of the image K captured by the imaging unit 22 is higher than the luminance threshold range (step S40). When the brightness of the image K is higher than the brightness threshold range (step S40; Yes), the control device 26 reduces the output of the light beam L (step S42).
  • step S44 determines that the luminance of the image K is lower than the luminance threshold range.
  • step S44 increases the output of the light beam L (step S46).
  • step S48 maintains the output of the light beam L (step S48).
  • the control device 26 increases the output of the light beam L when the brightness of the image K is smaller than the luminance threshold range.
  • the control device 26 reduces the output of the light beam L.
  • the output control of the light beam L is not indispensable, and by controlling at least the feed rate V, the height of the bead B can be appropriately maintained and the molding accuracy can be improved.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of changes between the time-by-time feed rate and the light beam output according to the comparative example
  • FIG. 11 shows the time-time feed rate and the light beam output according to the present embodiment. It is a graph which shows an example of a change.
  • the output of the light beam L is controlled, but the feed rate V is not controlled and is kept constant.
  • both the output of the light beam L and the feed rate V are controlled.
  • the line segment S1X in FIG. 10 shows the feed rate V for each time in the comparative example, and the line segment S2X shows the output of the light beam L for each time in the comparative example.
  • the line segment S1 of FIG. 11 shows the feed rate V for each time in the present embodiment, and the line segment S2 shows the output of the light beam L for each time in the present embodiment.
  • the height D1 of the bead B can be adjusted appropriately to some extent, but by also controlling the feed rate V as shown in FIG. , The height D1 of the bead B can be adjusted more appropriately to improve the molding accuracy. Furthermore, by also controlling the feed rate V as shown in FIG. 11, it is possible to suppress a decrease in the output of the light beam L even when the output of the light beam L is controlled. Become. Even when the feed rate V is controlled without adjusting the output of the light beam L, the height D1 of the bead B can be adjusted more appropriately than adjusting the output of the light beam L. However, by adjusting both the feed rate V and the output of the light beam L, it is possible to maintain the height D1 of the bead B more appropriately and also to maintain the width of the bead B appropriately.
  • the feedback control unit 64 detects the temperature of the modeling portion based on the image K.
  • the feedback control unit 64 detects the temperature of the modeling portion from the brightness of the image K. For example, the feedback control unit 64 determines that the higher the brightness of the image K, the higher the temperature of the modeling portion.
  • the feedback control unit 64 determines whether to continue or stop the modeling based on the detection result of the temperature of the modeling location. When the temperature of the modeling portion is equal to or lower than a predetermined threshold temperature, the feedback control unit 64 continues modeling, that is, irradiation of the light beam L, injection of powder P, and feeding in the feeding direction D.
  • the feedback control unit 64 stops the modeling, that is, the irradiation of the light beam L, the injection of the powder P, and the feeding in the feeding direction D. After that, when the temperature of the modeling portion drops below a predetermined threshold temperature, the feedback control unit 64 restarts modeling.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a flow for determining the stop of modeling.
  • the control device 26 controls the stacking head 18 to irradiate the light beam L while supplying the powder P (step S10), and from the brightness of the image K imaged by the imaging unit 22
  • the temperature of the modeled portion is detected (step S60).
  • the control device 26 determines whether the temperature of the modeling location is higher than the threshold temperature (step S62), and when the temperature of the modeling location is higher than the threshold temperature (step S62; Yes), the control device 26 stops the modeling (step S62). Step S64).
  • the control device 26 continues the imaging by the imaging unit 22 and the temperature detection of the modeling portion, and when the temperature of the modeling portion drops to the threshold temperature or less (step S66; Yes), the modeling is restarted (step S68).
  • step S66; No when the temperature of the modeling location does not drop below the threshold temperature (step S66; No), that is, when the temperature of the modeling location is equal to or higher than the threshold temperature, the process returns to step S64 and the modeling is stopped.
  • the control device 26 continues the modeling (step S70). After that, when the process is terminated (step S72; Yes), when the main process is terminated and the process is not terminated (step S72; No), the process returns to step S10 and the process is continued.
  • the control device 26 can appropriately increase the modeling accuracy by also monitoring the temperature of the modeling location. Furthermore, since the control device 26 adjusts the feed rate V and the output of the light beam L, in case the feed rate V becomes low or the output of the light beam L becomes high, the shaped portion is formed in this way. It is effective to judge the stop of modeling based on the temperature. However, this control based on the temperature of the shaped part is not essential.
  • the three-dimensional laminating device 1 is laminated while moving the positional relationship between the powder injection port 34B and the laminated body A, which will be described later, on which the powder is injected.
  • the powder P for forming the body A is supplied to form the laminated body A.
  • the three-dimensional stacking device 1 irradiates the powder supply unit (stacking head 18 in this embodiment) that supplies the powder P from the injection port (powder injection port 34B) toward the laminated body A and the powder P with a light beam L.
  • a light irradiation unit (laminated head 18 in this embodiment) for forming the laminated body A by melting and solidifying the powder P, an imaging unit 22 for capturing an image K of the modeling portion forming the laminated body A, and an image.
  • the distance detection unit 62 that detects the distance D2 from the modeling location to the powder supply unit, and the movement speed (feed speed V) of the powder supply unit with respect to the laminated body A is adjusted based on the detection result of the distance D2.
  • the feedback control unit 64 and the like are included.
  • the three-dimensional stacking device 1 estimates the height D1 of the bead B by detecting the distance D2, and adjusts the feed rate V from the detection result of the distance D2 to adjust the height of the bead B.
  • the D1 can be appropriately maintained and the molding accuracy can be appropriately improved. Further, since the distance D2 is detected from the image K, the detection accuracy of the distance D2 can be increased, and the modeling accuracy can be improved more appropriately. Further, by adjusting the feed rate V, quick feedback control becomes possible.
  • the feedback control unit 64 adjusts the moving speed in the direction (feeding direction D) orthogonal to the stacking direction (Z direction) of the laminated body A based on the detection result of the distance D2.
  • the three-dimensional stacking device 1 can appropriately maintain the height D1 of the bead B and appropriately improve the molding accuracy.
  • the feedback control unit 64 reduces the moving speed (feed speed V) when the distance D2 is longer than the predetermined threshold range, and reduces the moving speed (feeding speed V) when the distance D2 is shorter than the predetermined threshold range. Increase the velocity V).
  • the three-dimensional stacking apparatus 1 can appropriately maintain the height D1 of the bead B and appropriately improve the molding accuracy.
  • the distance detection unit 62 detects the distance D2 based on the area of the region (modeling location region AR1a) in which the molten pool M formed of the molten powder P is reflected in the image K.
  • the three-dimensional stacking device 1 can increase the detection accuracy of the distance D2 and more appropriately improve the modeling accuracy.
  • the distance detection unit 62 executes a binarization process based on the brightness on the image K to obtain the image K into a first region ARa having a high brightness and a second region ARa having a brightness lower than that of the first region ARa.
  • the distance D2 is detected based on the area of the first region ARa, which is divided into the region ARb.
  • the distance detection unit 62 determines that the distance D2 is longer than the predetermined threshold range, and the area of the first region ARa is smaller than the area threshold range. If it is wide, it is determined that the distance D2 is shorter than the predetermined threshold range.
  • the feedback control unit 64 reduces the movement speed (feed speed V) when the distance D2 is longer than the predetermined threshold range, and reduces the movement speed (feed speed V) when the distance D2 is shorter than the predetermined threshold range. ) Is raised.
  • the feedback control unit 64 adjusts the output of the light beam L based on the image K.
  • the three-dimensional stacking device 1 according to the present embodiment can improve the modeling accuracy more appropriately by adjusting the output of the light beam L in addition to the feed rate V.
  • the powder supply unit (stacking head 18 in the present embodiment) for supplying the powder P and the powder P are irradiated with a light beam L to melt and solidify the powder P to melt and solidify the laminated body A.
  • the three-dimensional stacking device 1 including the light irradiation unit (stacking head 18 in the present embodiment) forming the above is controlled.
  • This control method is based on a step of capturing an image K of a modeling portion forming the laminated body A, a step of detecting a distance D2 from the modeling location to the powder supply unit based on the image K, and a distance D2.
  • the step of adjusting the moving speed (feeding speed V) of the powder supply unit with respect to the laminated body A is included. According to this control method, the molding accuracy can be appropriately improved.
  • the powder supply unit (lamination head 18 in the present embodiment) for supplying the powder P and the powder P are irradiated with a light beam L to melt and solidify the powder P to form a laminate A.
  • a computer is made to execute a control method for controlling a three-dimensional stacking device 1 including a light irradiation unit (stacking head 18 in this embodiment) to be formed.
  • This program includes a step of capturing an image K of a modeling portion forming the laminated body A, a step of detecting a distance D2 from the modeling location to the powder supply unit based on the image K, and a step based on the distance D2.
  • a computer is made to perform a step of adjusting the moving speed (feeding speed V) of the powder supply unit with respect to the laminated body A. According to this program, the molding accuracy can be appropriately improved.
  • the second embodiment Next, the second embodiment will be described.
  • the method of detecting the distance D2 based on the image K is different from that of the first embodiment.
  • the description of the parts having the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
  • the image K captured by the imaging unit 22 shows the image of the inner region AR1 in which the image of the modeling portion inside the light beam irradiation port 32B is captured and the image of the inner peripheral surface 32C.
  • the outer region AR2 is an image of infrared light I reflected by the inner peripheral surface 32C. Therefore, when the distance D2 becomes long, the intensity of the infrared light I reflected by the inner peripheral surface 32C received by the imaging unit 22 decreases, so that the brightness of the outer region AR2 decreases, and when the distance D2 becomes short, the imaging unit 22 becomes. Since the intensity of the infrared light I received is increased, the brightness of the outer region AR2 is increased.
  • the distance detection unit 62 of the control device 26 utilizes this phenomenon to determine the brightness of the inner region AR1 and the brightness of the outer region AR2 based on the inner region AR1 and the outer region AR2. Based on this, the distance D2 is detected.
  • the brightness of the inner region AR1 may be the overall brightness of the inner region AR1 or the brightness of the molding location region AR1a including the molding portion. Further, the brightness of the inner region AR1 may be the average value of the brightness of the entire inner region AR1 or the molding location region AR1a for each pixel, or may be the maximum value of the brightness of each pixel. That is, the brightness of the inner region AR1 may be a value based on the brightness of the modeling location region AR1a (modeling location).
  • the brightness of the outer region AR2 may be the average value of the brightness of each pixel of the outer region AR2, or may be the maximum value of the brightness of each pixel. That is, the brightness of the outer region AR2 may be a value based on the brightness of the outer region AR2 (inner peripheral surface 32C).
  • the distance detection unit 62 detects the distance D2 based on the ratio of the brightness of the inner region AR1 in which the modeling portion is shown and the brightness of the outer region AR2 in which the inner peripheral surface of the nozzle is shown.
  • the distance detection unit 62 calculates the luminance ratio, which is the ratio of the luminance of the outer region AR2 to the luminance of the inner region AR1, and detects the distance D2 based on the luminance ratio.
  • the distance detection unit 62 determines whether the luminance ratio is larger than the ratio threshold range, within the ratio threshold range, or smaller than the ratio threshold range.
  • the distance detection unit 62 determines that the distance D2 is within the predetermined threshold range (that is, the height D1 of the bead B is within the appropriate range). ). When the brightness ratio is larger than the ratio threshold range, the distance detection unit 62 determines that the distance D2 is shorter than the predetermined threshold range (that is, determines that the height D1 of the bead B is high). When the brightness ratio is smaller than the ratio threshold range, the distance detection unit 62 determines that the distance D2 is longer than the predetermined threshold range (that is, determines that the height D1 of the bead B is low).
  • the ratio threshold range here may be arbitrarily set, and may be, for example, a preset fixed value.
  • the feedback control unit 64 maintains the feed rate V unchanged.
  • the feedback control unit 64 increases the feed rate V.
  • the feedback control unit 64 reduces the feed rate V.
  • the feedback control unit 64 determines that the distance D2 is shorter than the predetermined threshold range by the distance detection unit 62, the shorter the distance D2, that is, the larger the brightness ratio here, the higher the feed rate V. The amount of increase may be increased.
  • the feedback control unit 64 determines that the longer the distance D2, that is, the smaller the brightness ratio here, the higher the feed rate V. The amount of reduction may be increased.
  • the detection accuracy of the distance D2 is increased to appropriately improve the modeling accuracy. Can be done. Further, since the brightness of the outer region AR2 also depends on the output of the light beam L, the distance D2 may not be properly detected only by the brightness of the outer region AR2. However, in the present embodiment, the output of the light beam L is used. Since the brightness of the inner region AR1 depending on the light beam L is also used, the influence of the output of the light beam L can be reduced and the detection accuracy of the distance D2 can be improved.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a control flow of the feed rate according to the second embodiment.
  • the control device 26 controls the stacking head 18 to cause the imaging unit 22 to image the image K while supplying the powder P and irradiating the light beam L (step S10) (step S12). ).
  • the control device 26 determines whether the luminance ratio, which is the ratio of the luminance of the outer region AR2 to the luminance of the inner region AR1 of the image K, is higher than the ratio threshold range (step S16a). When the luminance ratio is higher than the ratio threshold range (step S16a; Yes), the control device 26 determines that the distance D2 is shorter than the threshold range (step S18), and increases the feed rate V (step S20).
  • step S16a; No when the luminance ratio is not higher than the ratio threshold range (step S16a; No), that is, when the luminance ratio is equal to or less than the ratio threshold range, the control device 26 determines whether the luminance ratio is lower than the ratio threshold range (step). S22a). When the luminance ratio is lower than the ratio threshold range (step S22a; Yes), the control device 26 determines that the distance D2 is longer than the threshold range (step S24), and lowers the feed rate V (step S26). When the luminance ratio is not lower than the ratio threshold range (step S22a; No), that is, when the luminance ratio is within the ratio threshold range, the control device 26 determines that the distance D2 is within the threshold range (step S28) and feeds.
  • step S30 Maintain the velocity V (step S30). If the process ends after executing steps S20, S26, or step S30 (step S32; Yes), if the process ends and the process does not end (step S32; No), the process returns to step S10 to perform the process. continue.
  • the light irradiation unit (stacked head 18 in this embodiment) includes a tube (inner tube 32) in which the light beam irradiation port 32B from which the light beam L is emitted is formed.
  • the image pickup unit 22 captures an image K including the modeling portion and the inner peripheral surface 32C around the light beam irradiation port 32B of the tube.
  • the distance detection unit 62 detects the distance D2 based on the region (inner region AR1) in which the modeling portion is shown and the region (outer region AR2) in which the inner peripheral surface 32C is shown in the image K. According to the three-dimensional stacking apparatus 1 according to the present embodiment, since the distance D2 is detected based on the inner region AR1 and the outer region AR2, the detection accuracy of the distance D2 can be increased and the modeling accuracy can be appropriately improved.
  • the distance detection unit 62 determines the distance based on the ratio of the brightness of the region (inner region AR1) in which the modeling portion is shown and the brightness of the region (outer region AR2) in which the inner peripheral surface 32C is shown in the image K. D2 is detected. According to the three-dimensional stacking apparatus 1 according to the present embodiment, since the distance D2 is detected based on the ratio of the brightness of the inner region AR1 to the brightness of the outer region AR2, the detection accuracy of the distance D2 is increased and the modeling accuracy is appropriate. Can be improved.
  • the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments are not limited by the contents of the embodiments.
  • the above-mentioned components include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, that is, those in a so-called equal range.
  • the components described above can be combined as appropriate. Further, various omissions, replacements or changes of the components can be made without departing from the gist of the above-described embodiment.
  • Three-dimensional laminating device 18 Laminating head (powder supply unit, light irradiation unit) 22 Imaging unit 26 Control device 60 Image acquisition unit 62 Distance detection unit 64 Feedback control unit A Laminated body B Bead K Image V Feed speed (moving speed)

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Abstract

造形精度を向上させる。三次元積層装置は、積層体を造形するための粉末を、粉末が噴射される噴射口と積層体との位置関係を移動させつつ供給して、積層体を造形する。三次元積層装置は、粉末を噴射口から積層体に向けて供給する粉末供給部と、粉末に光ビームを照射して粉末を溶融固化させて積層体を造形する光照射部と、積層体を造形している造形箇所の画像を撮像する撮像部と、画像に基づき、造形箇所から粉末供給部までの距離を検出する距離検出部と、距離の検出結果に基づいて、積層体に対する粉末供給部の移動速度を調整するフィードバック制御部と、を含む。

Description

三次元積層装置、制御方法、及びプログラム
　本発明は、三次元積層装置、制御方法、及びプログラムに関する。
　近年、金属粉末などの粉末を原料として積層体を成形する積層体成形方法が実用化されている。例えば特許文献１には、レーザ光出射機構からレーザ光を照射しつつ粉末供給機構から粉末を供給する積層造形装置が記載されている。特許文献１には、造形精度を向上させるために、溶融池の面積に基づいてレーザ光の出力値をフィードバック制御する旨が記載されている。
特開２０１９－１１２６７７号公報
　しかし、三次元積層装置においては、粉末供給路の形状や粉末の噴射量のずれなどが原因で、粉末の供給量、粉末の収束径など、粉末供給にムラが生じる場合がある。このような場合には、特許文献１のようにレーザ光の出力値を制御しても、造形精度が適切に向上できない場合がある。そのため、造形精度を適切に向上可能な三次元積層装置が求められている。
　本開示は、上述した課題を解決するものであり、造形精度を向上可能な三次元積層装置、制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る三次元積層装置は、積層体を造形するための粉末を、該粉末が噴射される噴射口と該積層体との位置関係を移動させつつ供給して、前記積層体を造形する三次元積層装置であって、粉末を前記噴射口から前記積層体に向けて供給する粉末供給部と、前記粉末に光ビームを照射して前記粉末を溶融固化させて積層体を造形する光照射部と、前記積層体を造形している造形箇所の画像を撮像する撮像部と、前記画像に基づき、前記造形箇所から前記粉末供給部までの距離を検出する距離検出部と、前記距離の検出結果に基づいて、前記積層体に対する前記粉末供給部の移動速度を調整するフィードバック制御部と、を含む。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る制御方法は、粉末を供給する粉末供給部と、前記粉末に光ビームを照射して前記粉末を溶融固化させて積層体を形成する光照射部とを備える三次元積層装置を制御する制御方法であって、前記積層体を造形している造形箇所の画像を撮像するステップと、前記画像に基づき、前記造形箇所から前記粉末供給部までの距離を検出するステップと、前記距離に基づいて、前記積層体に対する前記粉末供給部の移動速度を調整するステップと、を含む。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るプログラムは、粉末を供給する粉末供給部と、前記粉末に光ビームを照射して前記粉末を溶融固化させて積層体を形成する光照射部とを備える三次元積層装置を制御する制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記積層体を造形している造形箇所の画像を撮像するステップと、前記画像に基づき、前記造形箇所から前記粉末供給部までの距離を検出するステップと、前記距離に基づいて、前記積層体に対する前記粉末供給部の移動速度を調整するステップと、をコンピュータに実行させる。
　本開示によれば、造形精度を向上させることができる。
図１は、本実施形態の三次元積層装置の模式図である。 図２は、本実施形態に係る積層ヘッドの模式図である。 図３は、本実施形態に係る制御装置のブロック図である。 図４は、撮像部が撮像した画像の例を示す模式図である。 図５は、撮像部が撮像した画像の例を示す模式図である。 図６は、撮像部が撮像した画像の例を示す模式図である。 図７は、第１実施形態に係る距離検出の例を説明するための模式図である。 図８は、第１実施形態に係る送り速度の制御フローを説明するフローチャートである。 図９は、光ビームの出力の制御フローを説明するフローチャートである。 図１０は、比較例に係る時間毎の送り速度と光ビームの出力との変化の例を示すグラフである。 図１１は、本実施形態に係る時間毎の送り速度と光ビームの出力との変化の例を示すグラフである。 図１２は、造形の停止判断フローを説明するフローチャートである。 図１３は、第２実施形態に係る送り速度の制御フローを説明するフローチャートである。
　以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
　（第１実施形態）
　（三次元積層装置の全体構成）
　図１は、本実施形態の三次元積層装置の模式図である。ここで、本実施形態では、水平面内の一方向を方向Ｘ、水平面内において方向Ｘと直交する方向を方向Ｙ、方向Ｘ及び方向Ｙのそれぞれと直交する方向、すなわち鉛直方向を、方向Ｚとする。また、方向Ｚに沿う方向のうち一方の方向を、方向Ｚ１とし、方向Ｚに沿う方向のうち他方の方向、すなわち方向Ｚ１の反対方向を、方向Ｚ２とする。本実施形態では、方向Ｚ１が鉛直方向上方に向かう方向であり、方向Ｚ２が鉛直方向下方に向かう方向である。
　図１に示すように、三次元積層装置１は、三次元積層室Ｒ内に、台部１０と、基台移動部１２と、基台部１４と、台部１６と、積層ヘッド１８と、ヘッド移動部２０と、撮像部２２と、制御装置２６とを備える。制御装置２６は、三次元積層室Ｒの外部に設けられていてもよい。
　三次元積層装置１は、基台部１４に、三次元形状物である積層体Ａを成形する装置である。三次元積層装置１は、粉末が噴射される後述の粉末噴射口３４Ｂと積層体Ａとの位置関係を移動させつつ、積層体Ａを造形するための粉末Ｐを供給して、積層体Ａを造形する。基台部１４は、積層体Ａが成形される土台となる部材である。本実施形態の基台部１４は、板状の部材である。なお、基台部１４は、これに限定されない。基台部１４は、積層体Ａとは別体として積層体Ａの土台となる部材であるが、積層体Ａと結合されて積層体Ａの一部となる部材であってもよい。
　（台部、基台移動部）
　台部１０は、基台移動部１２や基台部１４などを支持する台である。基台移動部１２は、台部１０上に設けられ、基台部１４を支持する。基台移動部１２は、制御装置２６の制御により、基台部１４を移動させる機構である。基台移動部１２は、第１移動部１２Ａと、第２移動部１２Ｂと、回転部１２Ｃとを有する。第１移動部１２Ａは、水平方向に沿った（鉛直方向に直交する）第１方向に基台部１４を移動させる機構である。本実施形態では、第１移動部１２Ａは、基台部１４を方向Ｙに沿って移動させる。さらに言えば、本実施形態においては、第１移動部１２Ａ上に、第２移動部１２Ｂ、回転部１２Ｃ、及び基台部１４が配置され、第１移動部１２Ａは、第２移動部１２Ｂ、回転部１２Ｃ、及び基台部１４を、方向Ｙに沿って移動させる。
　第２移動部１２Ｂは、水平方向に沿った（鉛直方向に直交する）第２方向に基台部１４を移動させる機構であり、第２方向は、第１方向に直交する方向である。本実施形態では、第２移動部１２Ｂは、基台部１４を方向Ｘに沿って移動させる。さらに言えば、本実施形態においては、第２移動部１２Ｂ上に、回転部１２Ｃ及び基台部１４が配置され、第２移動部１２Ｂは、回転部１２Ｃ及び基台部１４を方向Ｘに沿って移動させる。なお、本実施形態では、第１移動部１２Ａと第２移動部１２Ｂは、上部に載せた基台部１４を移動させるスライダであるが、スライダ以外の機構であってもよい。
　回転部１２Ｃは、基台部１４が配置される回転テーブルである。回転部１２Ｃは、少なくとも１つの回転軸を中心として回転することで、上部に配置されている基台部１４を回転させる。本実施形態では、回転部１２Ｃは、互いに直交する３つの回転軸を回転中心として基台部１４を回転させる。
　このように、基台移動部１２は、第１移動部１２Ａと第２移動部１２Ｂとにより、基台部１４を方向Ｘ及び方向Ｙに沿って移動させ、回転部１２Ｃにより、基台部１４を３つの回転軸を回転中心として回転させる。すなわち、基台移動部１２は、基台部１４を、２つの軸に沿って移動させ３つの回転軸を中心に回転させる、５軸の移動機構である。ただし、基台移動部１２は、５軸の移動機構に限られず、例えば、基台部１４を方向Ｘ及び方向Ｙに沿って移動させる２軸の移動機構であってもよい。
　（台部）
　台部１６は、三次元積層室Ｒ内に設けられる台座であり、本実施形態ではヘッド移動部２０が設けられている。
　（ヘッド移動部）
　ヘッド移動部２０は、積層ヘッド１８を方向Ｚに沿って移動させる。本実施形態では、ヘッド移動部２０は、台部１６に取付けられている。ヘッド移動部２０は、積層ヘッド１８を、方向Ｚに沿って移動させる。本実施形態では、ヘッド移動部２０は、積層ヘッド１８を移動させるスライダであるが、スライダ以外の機構であってもよい。また、ヘッド移動部２０は、台部１６に取付けられることに限られず、取付け位置は任意である。
　このように、本実施形態においては、基台移動部１２で基台部１４（積層体Ａ）をＸ方向及びＹ方向に移動させることで、積層体Ａに対する積層ヘッド１８のＸ方向及びＹ方向の位置を変化させる。そして、本実施形態においては、ヘッド移動部２０で積層ヘッド１８をＺ方向に移動させることで、積層体Ａに対する積層ヘッド１８のＺ方向の位置を変化させる。ただし、積層体Ａに対する積層ヘッド１８の位置を変化させる方法はそれに限られず、例えば、積層ヘッド１８をＸ方向及びＹ方向の少なくとも１方向に移動させてもよいし、積層体ＡをＺ方向に移動させてもよい。すなわち、三次元積層装置１は、積層体Ａを移動させることで、積層体Ａに対する積層ヘッド１８の位置を変化させてもよいし、積層ヘッド１８を移動させることで、積層体Ａに対する積層ヘッド１８の位置を変化させてもよいし、積層体Ａ及び積層ヘッド１８の両方を移動させることで、積層体Ａに対する積層ヘッド１８の位置を変化させてもよい。
　（積層ヘッド）
　積層ヘッド１８は、基台部１４の方向Ｚ１側、すなわち基台部１４の鉛直方向上方側に設けられる。積層ヘッド１８は、光ビーム照射口３２Ｂから、基台部１４に向けて光ビームＬを照射し、粉末噴射口３４Ｂから、基台部１４に向けて粉末Ｐを噴射することで、基台部１４上で積層体Ａを形成する。すなわち、本実施形態に係る三次元積層装置１は、積層ヘッド１８を備えるデポジション方式の三次元積層装置である。
　図２は、本実施形態に係る積層ヘッドの模式図である。図２に示すように、積層ヘッド１８は、内管３２と外管３４とを有する。外管３４は、管状の部材であり、先端、すなわち方向Ｚ２に向かって径が小さくなっている。内管３２も、管状の部材であり、先端、すなわち方向Ｚ２に向かって径が小さくなっている。内管３２は、外管３４の内部に挿入されているため、内管３２と外管３４とで、二重管を構成している。積層ヘッド１８は、内管３２の内側の空間が、光ビームＬが通過するビーム経路３２Ａとなる。また、積層ヘッド１８は、内管３２の外周面と外管３４の内周面との間の空間が、粉末Ｐが通過する粉末流路３４Ａとなる。すなわち、粉末流路３４Ａは、ビーム経路４２Ａの周囲を囲う形状の流路となる。本実施形態では、粉末流路３４Ａは、ビーム経路３２Ａの外周に同心円状に配置される。
　積層ヘッド１８は、方向Ｚ２側の端部３０Ａに、ビーム経路３２Ａに連通する光ビーム照射口３２Ｂが開口している。すなわち、光ビーム照射口３２Ｂは、ビーム経路３２Ａの方向Ｚ２側の開口である。ビーム経路３２Ａ内には、光学素子３６が設けられる。光学素子３６は、例えば、光ビームＬをコリメートするコリメートレンズと、コリメートした光ビームＬを集光する集光レンズと、を備える。積層ヘッド１８は、光源２８に接続されている。光源２８は、光ビームＬを出力する光源である。光源２８から出力された光ビームＬは、光源２８とビーム経路３２Ａとの間に設けられたミラー３８、４０で反射して、ビーム経路３２Ａ内に導入される。光ビームＬは、ビーム経路３２Ａ内をＺ２方向側に進行して、光学素子３６で集光されて、光ビーム照射口３２Ｂから積層ヘッド１８の外部に出射される。光ビーム照射口３２Ｂから出射された光ビームＬは、方向Ｚ２に向けて進み、基台部１４に向けて照射される。
　また、積層ヘッド１８は、方向Ｚ２側の端部３０Ａに、粉末流路３４Ａに連通する粉末噴射口３４Ｂが開口している。すなわち、粉末噴射口３４Ｂは、ビーム経路３２Ａの方向Ｚ２側の開口である。粉末噴射口３４Ｂは、光ビーム照射口３２Ｂを囲うように開口する。粉末流路３４Ａは、粉末Ｐを貯留する図示しない粉末貯留機構に接続されており、粉末貯留機構から粉末Ｐが供給される。粉末流路３４Ａ内に供給された粉末Ｐは、粉末流路３４Ａ内を方向Ｚ２に向けて流れ、粉末噴射口３４Ｂから積層ヘッド１８の外部に噴射される。粉末噴射口３４Ｂから噴射された粉末Ｐは、方向Ｚ２に向けて進み、基台部１４に向けて噴射される。
　ここで、粉末Ｐは、所定のスポット径をもって基台部１４に向かって噴射され、光ビームＬは、所定のスポット径をもって基台部１４に向かって照射される。粉末Ｐは、光ビームＬの熱や、光ビームＬの照射によって加熱された積層体Ａの熱によって溶融して、溶融池Ｍを形成する。溶融池Ｍは、溶融した粉末Ｐと、溶融した積層体Ａとの少なくとも１つを含むといえる。基台部１４は、積層ヘッド１８に対して移動するため、光ビームＬが照射される位置が変化する。従って、光ビームＬが照射されて溶融池Ｍを形成していた箇所は、光ビームＬが照射されなくなることで冷却されて固化して、ビードＢを形成する。このビードＢを三次元状に積層することで、積層体Ａが成形される。以下、基台部１４上において光ビームＬを照射して粉末Ｐを噴射している箇所を、すなわちビードＢを形成している箇所を、造形箇所と記載する。造形箇所は少なくとも溶融池Ｍが形成されている部分を含み、さらにいえば、溶融池Ｍと溶融池Ｍの周辺のビードＢとを含むともいえる。
　このように、本実施形態においては、内管３２が、言い換えれば粉末流路３４Ａ及び粉末噴射口３４Ｂが、粉末Ｐを供給する粉末供給部であり、外管３４が、言い換えればビーム経路３２Ａ及び光ビーム照射口３２Ｂが、粉末Ｐに光ビームＬを照射して粉末Ｐを溶融固化させて積層体Ａを形成する光照射部であるといえる。すなわち、本実施形態では、粉末供給部と光照射部とが、積層ヘッド１８として一体で構成されている。ただし、粉末供給部と光照射部とは別体であってもよい。また、本実施形態における光ビームＬは、レーザ光であるが、レーザ光に限られず、例えば電子ビームなどであってもよい。また、本実施形態における粉末Ｐは、金属粉末であるが、金属粉末に限られない。
　（撮像部）
　撮像部２２は、本実施形態では赤外光Ｉの像を撮像する赤外カメラである。撮像部２２は、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラである。撮像部２２は、積層ヘッド１８に取り付けられて、積層ヘッド１８に対して位置が固定されている。図２に示すように、撮像部２２は、積層ヘッド１８のＺ１方向側に設けられており、撮像部２２の光軸は、ビーム経路３２Ａにおける光ビームＬの光軸と同軸となっている。造形箇所（溶融池Ｍやその周囲の積層体Ａ）からは、赤外光Ｉが放出される。赤外光Ｉは、光ビーム照射口３２Ｂから、ビーム経路３２Ａ内をＺ１方向に進行する。ミラー４０は、光ビームＬは反射するが赤外光Ｉを透過するため、赤外光Ｉは、ミラー４０を透過して、撮像部２２に入射する。撮像部２２は、この赤外光Ｉの像を撮像することで、造形箇所の画像を撮像できる。撮像部２２が検出する赤外光Ｉの波長は、例えば、０．７５μｍ以上１０００μｍ以下であり、さらに言えば、例えば波長が０．７５μｍ以上１．４μｍ以下程度の近赤外線であることが好ましい。なお、撮像部２２が設けられる位置は、以上で説明した位置に限られず、任意の位置であってもよい。また、撮像部２２は、赤外カメラであることに限られない。
　（制御装置）
　制御装置２６は、三次元積層装置１を制御する装置、ここではコンピュータである。図３は、本実施形態に係る制御装置のブロック図である。図３に示すように、制御装置２６は、制御部５０と記憶部５２とを備える。記憶部５２は、制御部５０の演算内容やプログラムの情報などを記憶するメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つ含む。
　制御部５０は、演算装置、すなわちＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）である。制御部５０は、画像取得部６０と、距離検出部６２と、フィードバック制御部６４とを含む。制御部５０は、記憶部５２からプログラム（ソフトウェア）を読み出して実行することで画像取得部６０、距離検出部６２、及びフィードバック制御部６４を実現して、それらの処理を実行する。なお、制御部５０は、１つのＣＰＵによって処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵを備えて、それらの複数のＣＰＵで、処理を実行してもよい。また、画像取得部６０、距離検出部６２、及びフィードバック制御部６４の少なくとも１つを、ハードウェア回路で実現してもよい。画像取得部６０、距離検出部６２、及びフィードバック制御部６４の具体的な処理内容は後述する。
　（送り速度の制御について）
　以上のように構成される三次元積層装置１は、図２に示すように、光ビームＬの照射と粉末Ｐの噴射を行いつつ、基台部１４に対する積層ヘッド１８の位置を水平方向に沿った一方向に移動させることで、一方向に伸びるビードＢを形成する。そして、三次元積層装置１は、ビードＢをＺ方向に積層することで、積層体Ａを形成する。以下、ビードＢの伸びる方向、すなわち基台部１４に対して積層ヘッド１８の位置が移動する一方向を、送り方向Ｄとする。送り方向Ｄは、例えばＸ方向やＹ方向に沿った方向である。本実施形態では、基台部１４を移動させることで、基台部１４に対する積層ヘッド１８の位置を送り方向Ｄに移動させるが、上述のようにそれに限られず、基台部１４を移動させてもよいし、基台部１４と積層ヘッド１８の両方を移動させてもよい。
　ここで、三次元積層装置においては、粉末供給路の形状や粉末Ｐの噴射量のずれなどが原因で、粉末Ｐの供給量や粉末Ｐの収束径など、粉末Ｐの供給にムラが生じる場合がある。このような場合には、ビードＢの高さＤ１を適切な高さに維持できなくなり、造形精度が低下するおそれが生じる。なお、ビードＢの高さＤ１とは、図２に示すように、ビードＢのＺ方向における長さを指す。それに対し、本実施形態に係る制御装置２６は、造形中に、送り方向Ｄにおける基台部１４に対する積層ヘッド１８の移動速度（すなわち基台部１４に対する積層ヘッド１８の相対速度）をフィードバック制御することで、粉末Ｐの供給のムラを吸収してビードＢの高さＤ１を適切な高さに維持して、造形精度を適切に向上させることを可能としている。なお、以下、送り方向Ｄにおける基台部１４に対する積層ヘッド１８の移動速度を、送り速度Ｖと記載する。
　制御装置２６は、撮像部２２が撮像した画像から、造形箇所から積層ヘッド１８（粉末供給部）までの距離Ｄ２を検出し、検出した距離Ｄ２に基づいて、送り速度Ｖを制御する。距離Ｄ２は、図２に示すように、造形箇所と積層ヘッド１８（粉末供給部）の端部３０Ａとの間の、Ｚ方向における距離を指す。積層ヘッド１８の端部３０ＡのＺ方向における位置は、積層ヘッド１８からの光ビームＬや粉末Ｐが造形箇所で適切に収束するように、基台部１４のＺ方向の位置に合わせて設定される。そのため、造形箇所から積層ヘッド１８までのＤ２は、ビードＢの高さＤ１に依存する。すなわち、ビードＢの高さＤ１が低ければ、距離Ｄ２が長くなり、ビードＢの高さＤ１が高ければ、距離Ｄ２が短くなる。そのため、制御装置２６は、距離Ｄ２を検出することで、ビードＢの高さＤ１を推定すると言え、距離Ｄ２の検出結果に基づき、送り速度Ｖをフィードバック制御する。以下、より具体的に説明する。
　（画像取得部）
　制御装置２６の画像取得部６０は、撮像部２２を制御して、撮像部２２に造形箇所の画像を撮像させて、撮像部２２が撮像した画像Ｋを取得する。画像取得部６０は、所定の時間毎に撮像部２２に撮像を行わせることで、所定の時間毎に撮像された画像Ｋを取得する。ここで、図２に示すように、造形箇所（溶融池Ｍやその周囲の積層体Ａ）からの赤外光Ｉの一部は、ビーム経路３２Ａ内をＺ１方向に直進して撮像部２２に到達するが、赤外光Ｉの他の一部は、内管３２の内周面３２Ｃで反射して、撮像部２２に入射する。撮像部２２は、このように内周面３２Ｃで反射して撮像部２２に到達した赤外光Ｉの像も撮像する。すなわち、撮像部２２は、光ビーム照射口３２ＢをＺ１方向に直進した赤外光Ｉの像、すなわち内周面３２Ｃで反射せずに撮像部２２に到達した赤外光Ｉの像と、内周面３２Ｃで反射して撮像部２２に到達した赤外光Ｉの像とを、撮像する。内周面３２Ｃで反射せずに撮像部２２に到達した赤外光Ｉの像は、光ビーム照射口３２Ｂの外周よりも内側の領域内の像であり、造形箇所（溶融池Ｍやその周囲の積層体Ａ）の像であるといえる。また、内周面３２Ｃで反射して撮像部２２に到達した赤外光Ｉの像は、内周面３２Ｃの像であるといえる。以下、撮像部２２が撮像した画像Ｋのうちの、光ビーム照射口３２Ｂの内側の領域の像が写っている領域を、すなわち造形箇所が写っている領域を、内側領域ＡＲ１とし、内周面３２Ｃの像が写っている領域を、外側領域ＡＲ２とする。
　図４から図６は、撮像部が撮像した画像の例を示す模式図である。図４に示すように、画像Ｋは、光ビーム照射口３２Ｂの内側の造形箇所の像が写っている内側領域ＡＲ１と、内周面３２Ｃの像が写っている外側領域ＡＲ２と、を含む。内側領域ＡＲ１は、造形箇所が写っている造形箇所領域ＡＲ１ａと、造形箇所領域ＡＲ１ａの周囲の輝度が低い周囲領域ＡＲ１ｂとを含む。溶融池Ｍを含む造形箇所は高温になっているため、造形箇所が写っている造形箇所領域ＡＲ１ａは、輝度が高くなっている。一方、周囲領域ＡＲ１ｂは、造形箇所の周囲であって温度が低下している箇所が写っているため、造形箇所領域ＡＲ１ａよりも輝度が低くなっている。外側領域ＡＲ２は、内側領域ＡＲ１を囲うように形成されている。外側領域ＡＲ２は、造形箇所からの赤外光Ｉの内周面３２Ｃでの反射光を撮像した領域であるため、周囲領域ＡＲ１ｂよりも輝度が高く、造形箇所領域ＡＲ１ａよりも輝度が低い。
　ここで、積層ヘッド１８の端部３０ＡのＺ方向における位置は、距離Ｄ２（ビードＢの高さＤ１）が適正な範囲内にある場合に画像Ｋのピントが適正な範囲内となるように、設定されている。従って、距離Ｄ２が適正な範囲から外れた場合には、撮像部２２が撮像する画像Ｋは、ピントがずれた画像となり、ぼやけた画像となる。図４は、距離Ｄ２が適正な範囲内であるためピントが適正な範囲内となった画像Ｋの例を示している。
　一方、図５は、ビードＢの高さＤ１が適正な範囲よりも低くなって、距離Ｄ２が適正な範囲よりも長くなった場合の画像Ｋの例を示している。このような場合、撮像部２２は、造形箇所から離れるため、造形箇所から受光する赤外光Ｉが小さくなり、かつ、造形箇所の像のピントがずれる。そのため、図５の画像Ｋは、図４の画像Ｋと比べて、造形箇所領域ＡＲ１ａの輝度及び面積が小さくなる。
　図６は、ビードＢの高さＤ１が適正な範囲よりも高くなって、距離Ｄ２が適正な範囲よりも短くなった場合の画像Ｋの例を示している。このような場合、撮像部２２は、造形箇所に近づくため、造形箇所から受光する赤外光Ｉが大きくなり、かつ、造形箇所の像のピントがずれる。そのため、図６の画像Ｋは、図４の画像Ｋと比べて、造形箇所領域ＡＲ１ａの輝度及び面積が大きくなる。
　（距離検出部）
　このように、撮像部２２が撮像する画像Ｋは、距離Ｄ２に応じて特徴量が変化する。具体的には、画像Ｋは、距離Ｄ２に応じて、造形箇所領域ＡＲ１ａの輝度や面積が変化する。本実施形態に係る距離検出部６２は、その現象を利用して、画像Ｋに基づき、さらに言えば画像Ｋの輝度に基づき、距離Ｄ２を検出する。以下、具体的に説明する。
　図７は、第１実施形態に係る距離検出の例を説明するための模式図である。距離検出部６２は、画像Ｋの画素毎の輝度値を取得して、画像Ｋに対して輝度値に基づく二値化処理を実行する。すなわち、距離検出部６２は、輝度閾値を設定して、輝度値が輝度閾値以上となる画素の輝度を、第１輝度とし、輝度値が輝度閾値以下となる画素の輝度を、第２輝度とする。この場合、二値化処理された画像Ｋである画像Ｋ１は、図７の例に示すようになる。すなわち、画像Ｋ１は、第１輝度の画素で形成される輝度の高い第１領域ＡＲａと、第２輝度の画素で形成される輝度の低い第２領域ＡＲｂとを含む画像となる。第１領域ＡＲａが、造形箇所領域ＡＲ１ａに対応する領域となる。なお、輝度閾値は、任意に設定してよく、例えば、予め設定された固定値としてもよいし、光ビームＬの出力に基づいて設定してもよい。輝度閾値を光ビームＬの出力に基づいて設定する場合、距離検出部６２は、例えば、光ビームＬの出力値が高いほど、輝度閾値を高く設定することが好ましい。
　距離検出部６２は、第１領域ＡＲａの面積に基づいて、距離Ｄ２を検出する。面積閾値範囲を設定して、第１領域ＡＲａの面積が、面積閾値範囲より大きいか、面積閾値範囲内か、又は面積閾値範囲より小さいかを判断する。距離検出部６２は、第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲の範囲内である場合には、距離Ｄ２が所定の閾値範囲内であると判断する（すなわちビードＢの高さＤ１が適正範囲にあると判断する）。距離検出部６２は、第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲より大きい場合には、距離Ｄ２が所定の閾値範囲より短いと判断する（すなわちビードＢの高さＤ１が高いと判断する）。距離検出部６２は、第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲より小さい場合には、距離Ｄ２が所定の閾値範囲より長いと判断する（すなわちビードＢの高さＤ１が低いと判断する）。なお、ここでの面積閾値範囲は、任意に設定してよく、例えば、予め設定された固定値としてもよいし、光ビームＬの出力に基づいて設定してもよい。面積閾値範囲を光ビームＬの出力に基づいて設定する場合、距離検出部６２は、例えば、光ビームＬの出力値が高いほど、面積閾値範囲を高く設定することが好ましい。
　このように、距離検出部６２は、画像Ｋを輝度で二値化処理して、距離Ｄ２を検出するが、画像Ｋに基づく距離Ｄ２の検出方法はこれに限られない。
　（フィードバック制御部）
　（送り速度の調整）
　フィードバック制御部６４は、距離検出部６２による距離Ｄ２の検出結果に基づき、送り速度Ｖを調整する。フィードバック制御部６４は、距離検出部６２によって距離Ｄ２が所定の閾値範囲内にあると判断された場合、送り速度Ｖを変えずに維持する。フィードバック制御部６４は、距離検出部６２によって距離Ｄ２が所定の閾値範囲よりも短いと判断された場合、送り速度Ｖを上昇させる。フィードバック制御部６４は、距離検出部６２によって距離Ｄ２が所定の閾値範囲よりも長いと判断された場合、送り速度Ｖを低下させる。また、フィードバック制御部６４は、距離検出部６２によって距離Ｄ２が所定の閾値範囲よりも短いと判断された場合には、距離Ｄ２が短いほど、すなわちここでは第１領域ＡＲａの面積が大きいほど、送り速度Ｖの上昇量を大きくしてもよい。また、フィードバック制御部６４は、距離検出部６２によって距離Ｄ２が所定の閾値範囲よりも長いと判断された場合には、距離Ｄ２が長いほど、すなわちここでは第１領域ＡＲａの面積が小さいほど、送り速度Ｖの低下量を大きくしてもよい。
　図８は、第１実施形態に係る送り速度の制御フローを説明するフローチャートである。図８に示すように、制御装置２６は、積層ヘッド１８を制御して、粉末Ｐを供給させつつ光ビームＬを照射させながら（ステップＳ１０）、撮像部２２に画像Ｋを撮像させる（ステップＳ１２）。制御装置２６は、撮像部２２が撮像した画像Ｋを二値化処理して、画像Ｋを第１領域ＡＲａと第２領域ＡＲｂとに区分して、第１領域ＡＲａの面積を算出する（ステップＳ１４）。制御装置２６は、第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲より広いかを判断する（ステップＳ１６）。第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲より広い場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、制御装置２６は、距離Ｄ２が閾値範囲より短いと判断して（ステップＳ１８）、送り速度Ｖを上昇させる（ステップＳ２０）。一方、第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲より広くない場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、すなわち第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲以下である場合、制御装置２６は、第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲より狭いかを判断する（ステップＳ２２）。第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲より狭い場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、制御装置２６は、距離Ｄ２が閾値範囲より長いと判断して（ステップＳ２４）、送り速度Ｖを低下させる（ステップＳ２６）。第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲より狭くない場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、すなわち第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲の範囲内である場合、制御装置２６は、距離Ｄ２が閾値範囲内と判断して（ステップＳ２８）、送り速度Ｖを維持する（ステップＳ３０）。ステップＳ２０、Ｓ２６、又はステップＳ３０を実行した後、処理を終了する場合（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、本処理を終了し、処理を終了しない場合（ステップＳ３２；Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻って処理を続ける。
　このように、本実施形態に係る制御装置２６は、画像Ｋから、距離Ｄ２が閾値範囲内であるかを判断して、距離Ｄ２が閾値範囲より小さい場合は、送り速度Ｖを低下させる。距離Ｄ２が閾値範囲より小さい場合は、ビードＢの高さＤ１が不足しているため、制御装置２６は、送り速度Ｖを低下させて単位面積当たりの粉末Ｐの供給量を増加させることで、ビードＢの高さを高くすることが可能となる。一方、制御装置２６は、距離Ｄ２が閾値範囲より長い場合は、送り速度Ｖを上昇させる。距離Ｄ２が閾値範囲より長い場合は、ビードＢの高さＤ１が想定より高いため、制御装置２６は、送り速度Ｖを上昇させて単位面積当たりの粉末Ｐの供給量を減少させることで、ビードＢの高さが高くなりすぎることを抑制することが可能となる。
　なお、例えば粉末貯留機構（タンク）から積層ヘッド１８への粉末Ｐの単位時間当たりの供給量を調整することも考えられるが、供給量の調整が反映されるのには時間を要し、迅速なフィードバック制御が難しい。それに対し、本実施形態に係る制御装置２６は、送り速度Ｖを調整することで、粉末Ｐの供給量を迅速に制御して、ビードＢの高さＤ１を調整できる。また、本実施形態に係る制御装置２６は、画像Ｋに基づいて距離Ｄ２を検出するが、画像Ｋに基づいて距離Ｄ２を検出することに限られず、例えば、距離Ｄ２を計測可能なセンサを設けて、そのセンサの検出値から、距離Ｄ２を検出してもよい。この場合のセンサは任意の方式のものが用いられるが、例えば、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ）センサなどが挙げられる。ただし、本実施形態のように画像Ｋを用いることで、距離Ｄ２を高精度に検出することを可能となるため、好ましい。
　（光ビームの出力調整）
　フィードバック制御部６４は、画像Ｋに基づいて、光ビームＬの出力を制御する。フィードバック制御部６４は、画像Ｋの輝度値に基づいて、光ビームＬの出力を制御する。ここでの画像Ｋの輝度値とは、例えば、造形箇所領域ＡＲ１ａの輝度値であり、造形箇所領域ＡＲ１ａ内の画素の輝度値の平均値であってよい。フィードバック制御部６４は、画像Ｋの輝度値が所定の輝度閾値範囲内である場合には、光ビームＬの出力を変化させずに維持し、画像Ｋの輝度値が所定の輝度閾値範囲より高い場合には、光ビームＬの出力を低下させ、画像Ｋの輝度値が所定の輝度閾値範囲より低い場合には、光ビームＬの出力を上昇させる。また、フィードバック制御部６４は、画像Ｋの輝度値が所定の輝度閾値範囲より高い場合、画像Ｋの輝度値が高いほど、光ビームＬの出力の低下量を大きくしてもよい。また、フィードバック制御部６４は、画像Ｋの輝度値が所定の輝度閾値範囲より低い場合、画像Ｋの輝度値が低いほど、光ビームＬの出力の上昇量を大きくしてもよい。なお、ここでの輝度閾値範囲は、任意に設定してよく、例えば、予め設定された固定値としてもよいし、距離Ｄ２に基づいて設定してもよい。輝度閾値範囲を距離Ｄ２に基づいて設定する場合、距離検出部６２は、例えば、距離Ｄ２が短いほど、輝度閾値範囲を高く設定することが好ましい。
　図９は、光ビームの出力の制御フローを説明するフローチャートである。図９に示すように、制御装置２６は、積層ヘッド１８を制御して、粉末Ｐを供給させつつ光ビームＬを照射させながら（ステップＳ１０）、撮像部２２に画像Ｋを撮像させる（ステップＳ１２）。制御装置２６は、撮像部２２が撮像した画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲より高いかを判断する（ステップＳ４０）。画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲より高い場合（ステップＳ４０；Ｙｅｓ）、制御装置２６は、光ビームＬの出力を低下させる（ステップＳ４２）。一方、画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲より高くない場合（ステップＳ４０；Ｎｏ）、すなわち画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲以下である場合、制御装置２６は、画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲より低いかを判断する（ステップＳ４４）。画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲より低い場合（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）、制御装置２６は、光ビームＬの出力を増加させる（ステップＳ４６）。画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲より低くない場合（ステップＳ４４；Ｎｏ）、すなわち画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲内である場合、制御装置２６は、光ビームＬの出力を維持する（ステップＳ４８）。ステップＳ４２、Ｓ４６、又はステップＳ４８を実行した後、処理を終了する場合（ステップＳ５０；Ｙｅｓ）、本処理を終了し、処理を終了しない場合（ステップＳ５０；Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻って処理を続ける。
　このように、本実施形態に係る制御装置２６は、画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲より小さい場合は、光ビームＬの出力を上昇させる。画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲より小さい場合は、粉末Ｐの溶融が適切に行われていないため、光ビームＬの出力を上げて溶融を適切に行わせることで、ビードＢの高さを高くすることが可能となる。一方、制御装置２６は、画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲より高い場合は、光ビームＬの出力を低下させる。画像Ｋの輝度が輝度閾値範囲より高い場合は、粉末Ｐの溶融が進みすぎているため、光ビームＬの出力を下げて溶融を適切に行わせることで、ビードＢの高さが高くなりすぎることを抑制することが可能となる。ただし、光ビームＬの出力制御は必須ではなく、少なくとも送り速度Ｖの制御を行うことで、ビードＢの高さを適切に保って造形精度を向上できる。
　図１０は、比較例に係る時間毎の送り速度と光ビームの出力との変化の例を示すグラフであり、図１１は、本実施形態に係る時間毎の送り速度と光ビームの出力との変化の例を示すグラフである。比較例では、光ビームＬの出力の制御を行っているが、送り速度Ｖの制御を実行せずに一定に保っている。本実施形態では、光ビームＬの出力の制御と送り速度Ｖの制御との両方を行っている。図１０の線分Ｓ１Ｘは、比較例における時間毎の送り速度Ｖを示しており、線分Ｓ２Ｘは、比較例における時間毎の光ビームＬの出力を示している。図１１の線分Ｓ１は、本実施形態における時間毎の送り速度Ｖを示しており、線分Ｓ２は、本実施形態における時間毎の光ビームＬの出力を示している。
　図１０に示すように光ビームＬの出力を調整することで、ビードＢの高さＤ１をある程度適切に調整することができるが、図１１に示すように送り速度Ｖの制御も実行することにより、ビードＢの高さＤ１をより適切に調整して、造形精度を向上させることができる。さらに言えば、図１１のように送り速度Ｖの制御も実行することにより、光ビームＬの出力を制御している際にも、光ビームＬの出力が低下することを抑制することも可能となる。なお、光ビームＬの出力を調整せずに送り速度Ｖを制御した場合にも、光ビームＬの出力を調整するよりも、ビードＢの高さＤ１をより適切に調整できる。ただし、送り速度Ｖと光ビームＬの出力との両方を調整することにより、ビードＢの高さＤ１をより適切に保ち、かつ、ビードＢの幅も適切に保つことが可能となる。
　（造形の停止判断）
　また、フィードバック制御部６４は、画像Ｋに基づいて、造形箇所の温度を検出する。フィードバック制御部６４は、画像Ｋの輝度から、造形箇所の温度を検出する。例えば、フィードバック制御部６４は、画像Ｋの輝度が高いほど、造形箇所の温度が高いと判断する。フィードバック制御部６４は、造形箇所の温度の検出結果に基づいて、造形を続行するか停止するかを判断する。フィードバック制御部６４は、造形箇所の温度が所定の閾値温度以下である場合には、造形を、すなわち光ビームＬの照射、粉末Ｐの噴射、及び送り方向Ｄへの送りを、継続する。一方、フィードバック制御部６４は、造形箇所の温度が所定の閾値温度より高い場合には、造形を、すなわち光ビームＬの照射、粉末Ｐの噴射、及び送り方向Ｄへの送りを、停止する。その後、造形箇所の温度が所定の閾値温度以下に下がった場合には、フィードバック制御部６４は、造形を再開させる。
　（造形の停止判断フロー）
　図１２は、造形の停止判断フローを説明するフローチャートである。図１２に示すように、制御装置２６は、積層ヘッド１８を制御して、粉末Ｐを供給させつつ光ビームＬを照射させて（ステップＳ１０）、撮像部２２が撮像した画像Ｋの輝度から、造形箇所の温度を検出する（ステップＳ６０）。制御装置２６は、造形箇所の温度が閾値温度より高いかを判断し（ステップＳ６２）、造形箇所の温度が閾値温度より高い場合（ステップＳ６２；Ｙｅｓ）、制御装置２６は、造形を停止させる（ステップＳ６４）。制御装置２６は、撮像部２２による撮像と造形箇所の温度検出とを継続して、造形箇所の温度が閾値温度以下まで低下した場合（ステップＳ６６；Ｙｅｓ）、造形を再開させる（ステップＳ６８）。一方、造形箇所の温度が閾値温度以下まで低下しない場合（ステップＳ６６；Ｎｏ）、すなわち造形箇所の温度が閾値温度以上である場合、ステップＳ６４に戻り造形の停止を続ける。また、造形箇所の温度が閾値温度より高くない場合（ステップＳ６２；Ｎｏ）、制御装置２６は、造形を続行させる（ステップＳ７０）。その後、処理を終了する場合（ステップＳ７２；Ｙｅｓ）、本処理を終了し、処理を終了しない場合（ステップＳ７２；Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻って処理を続ける。
　このように、本実施形態に係る制御装置２６は、造形箇所の温度も監視することで、造形精度を適切に高くすることができる。さらにいえば制御装置２６は、送り速度Ｖや光ビームＬの出力を調整するため、送り速度Ｖが低くなったり光ビームＬの出力が高くなったりした場合に備えて、このように造形箇所の温度に基づき造形停止の判断を行うことが有効となる。ただし、造形箇所の温度に基づいたこの制御は必須ではない。
　（本実施形態の効果）
　以上説明したように、本実施形態に係る三次元積層装置１は、三次元積層装置１は、粉末が噴射される後述の粉末噴射口３４Ｂと積層体Ａとの位置関係を移動させつつ、積層体Ａを造形するための粉末Ｐを供給して、積層体Ａを造形する。三次元積層装置１は、噴射口（粉末噴射口３４Ｂ）から積層体Ａに向けて粉末Ｐを供給する粉末供給部（本実施形態では積層ヘッド１８）と、粉末Ｐに光ビームＬを照射して粉末Ｐを溶融固化させて積層体Ａを造形する光照射部（本実施形態では積層ヘッド１８）と、積層体Ａを造形している造形箇所の画像Ｋを撮像する撮像部２２と、画像Ｋに基づき、造形箇所から粉末供給部までの距離Ｄ２を検出する距離検出部６２と、距離Ｄ２の検出結果に基づいて、積層体Ａに対する粉末供給部の移動速度（送り速度Ｖ）を調整するフィードバック制御部６４と、を含む。本実施形態に係る三次元積層装置１は、距離Ｄ２を検出することで、ビードＢの高さＤ１を推定して、距離Ｄ２の検出結果から送り速度Ｖを調整することで、ビードＢの高さＤ１を適切に保って、造形精度を適切に向上させることができる。また、画像Ｋから距離Ｄ２を検出するため、距離Ｄ２の検出精度を高くして、造形精度をより適切に向上させることができる。また、送り速度Ｖを調整することで、迅速なフィードバック制御が可能となる。
　また、フィードバック制御部６４は、距離Ｄ２の検出結果に基づいて、積層体Ａの積層方向（Ｚ方向）に直交する方向（送り方向Ｄ）における移動速度を調整する。本実施形態に係る三次元積層装置１は、送り方向Ｄの送り速度Ｖを調整することで、ビードＢの高さＤ１を適切に保って、造形精度を適切に向上させることができる。
　また、フィードバック制御部６４は、距離Ｄ２が所定の閾値範囲より長い場合には、移動速度（送り速度Ｖ）を低下させて、距離Ｄ２が所定の閾値範囲より短い場合には、移動速度（送り速度Ｖ）を上昇させる。本実施形態に係る三次元積層装置１は、このように送り速度Ｖを調整することで、ビードＢの高さＤ１を適切に保って、造形精度を適切に向上させることができる。
　また、距離検出部６２は、画像Ｋの、溶融した粉末Ｐで形成される溶融池Ｍが写っている領域（造形箇所領域ＡＲ１ａ）の面積に基づいて、距離Ｄ２を検出する。本実施形態に係る三次元積層装置１は、このようにして距離Ｄ２を検出することで、距離Ｄ２の検出精度を高くして、造形精度をより適切に向上させることができる。
　また、距離検出部６２は、画像Ｋに対して輝度に基づく二値化処理を実行することで、画像Ｋを、輝度が高い第１領域ＡＲａと、第１領域ＡＲａよりも輝度が低い第２領域ＡＲｂとに区分して、第１領域ＡＲａの面積に基づいて、距離Ｄ２を検出する。本実施形態に係る三次元積層装置１は、このようにして距離Ｄ２を検出することで、距離Ｄ２の検出精度を高くして、造形精度をより適切に向上させることができる。
　また、距離検出部６２は、第１領域ＡＲａの面積が所定の面積閾値範囲より狭い場合には、距離Ｄ２が所定の閾値範囲より長いと判断し、第１領域ＡＲａの面積が面積閾値範囲より広い場合には、距離Ｄ２が前記所定の閾値範囲より短いと判断する。フィードバック制御部６４は、距離Ｄ２が所定の閾値範囲より長い場合には、移動速度（送り速度Ｖ）を低下させて、距離Ｄ２が所定の閾値範囲より短い場合には、移動速度（送り速度Ｖ）を上昇させる。本実施形態に係る三次元積層装置１は、このようにして距離Ｄ２を検出することで、距離Ｄ２の検出精度を高くして、造形精度をより適切に向上させることができる。
　また、フィードバック制御部６４は、画像Ｋに基づき、光ビームＬの出力を調整する。本実施形態に係る三次元積層装置１は、送り速度Ｖに加えて光ビームＬの出力も調整することで、造形精度をより適切に向上させることができる。
　また、本実施形態に係る制御方法は、粉末Ｐを供給する粉末供給部（本実施形態では積層ヘッド１８）と、粉末Ｐに光ビームＬを照射して粉末Ｐを溶融固化させて積層体Ａを形成する光照射部（本実施形態では積層ヘッド１８）とを備える三次元積層装置１を制御する。本制御方法は、積層体Ａを造形している造形箇所の画像Ｋを撮像するステップと、画像Ｋに基づき、造形箇所から粉末供給部までの距離Ｄ２を検出するステップと、距離Ｄ２に基づいて、積層体Ａに対する粉末供給部の移動速度（送り速度Ｖ）を調整するステップと、を含む。本制御方法によると、造形精度を適切に向上させることができる。
　また、本実施形態に係るプログラムは、粉末Ｐを供給する粉末供給部（本実施形態では積層ヘッド１８）と、粉末Ｐに光ビームＬを照射して粉末Ｐを溶融固化させて積層体Ａを形成する光照射部（本実施形態では積層ヘッド１８）とを備える三次元積層装置１を制御する制御方法をコンピュータに実行させる。本プログラムは、積層体Ａを造形している造形箇所の画像Ｋを撮像するステップと、画像Ｋに基づき、造形箇所から粉末供給部までの距離Ｄ２を検出するステップと、距離Ｄ２に基づいて、積層体Ａに対する粉末供給部の移動速度（送り速度Ｖ）を調整するステップと、を、コンピュータに実行させる。本プログラムによると、造形精度を適切に向上させることができる。
　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、画像Ｋに基づいた距離Ｄ２の検出方法が第１実施形態とは異なる。第２実施形態において、第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
　第１実施形態で説明したように、撮像部２２が撮像する画像Ｋは、光ビーム照射口３２Ｂの内側の造形箇所の像が写っている内側領域ＡＲ１と、内周面３２Ｃの像が写っている外側領域ＡＲ２と、を含む（図４参照）。外側領域ＡＲ２は、内周面３２Ｃで反射された赤外光Ｉの像である。そのため、距離Ｄ２が長くなると、撮像部２２が受光する内周面３２Ｃで反射された赤外光Ｉの強度が下がるため、外側領域ＡＲ２の輝度が下がり、距離Ｄ２が短くなると、撮像部２２が受光する赤外光Ｉの強度が上がるため、外側領域ＡＲ２の輝度が上がる。第２実施形態に係る制御装置２６の距離検出部６２は、この現象を利用し、内側領域ＡＲ１と外側領域ＡＲ２とに基づき、さらに言えば、内側領域ＡＲ１の輝度と外側領域ＡＲ２の輝度とに基づき、距離Ｄ２を検出する。なお、内側領域ＡＲ１の輝度は、内側領域ＡＲ１の全体の輝度でもよいし、造形箇所を含んだ造形箇所領域ＡＲ１ａの輝度であってもよい。また、内側領域ＡＲ１の輝度は、内側領域ＡＲ１の全体や造形箇所領域ＡＲ１ａの画素毎の輝度の平均値でもよいし、画素毎の輝度の最大値でもよい。すなわち、内側領域ＡＲ１の輝度は、造形箇所領域ＡＲ１ａ（造形箇所）の輝度に基づく値であればよい。また、外側領域ＡＲ２の輝度も、外側領域ＡＲ２の画素毎の輝度の平均値でもよいし、画素毎の輝度の最大値でもよい。すなわち、外側領域ＡＲ２の輝度は、外側領域ＡＲ２（内周面３２Ｃ）の輝度に基づく値であればよい。
　より詳しくは、距離検出部６２は、造形箇所が写っている内側領域ＡＲ１の輝度と、前記ノズル内周面が写っている外側領域ＡＲ２の輝度との比率に基づき、距離Ｄ２を検出する。距離検出部６２は、内側領域ＡＲ１の輝度に対する外側領域ＡＲ２の輝度の比率である輝度比率を算出して、輝度比率に基づいて、距離Ｄ２を検出する。距離検出部６２は、輝度比率が、比率閾値範囲より大きいか、比率閾値範囲内か、又は比率閾値範囲より小さいかを判断する。距離検出部６２は、輝度比率が比率閾値範囲の範囲内である場合には、距離Ｄ２が所定の閾値範囲内であると判断する（すなわちビードＢの高さＤ１が適正範囲にあると判断する）。距離検出部６２は、輝度比率が比率閾値範囲より大きい場合には、距離Ｄ２が所定の閾値範囲より短いと判断する（すなわちビードＢの高さＤ１が高いと判断する）。距離検出部６２は、輝度比率が比率閾値範囲より小さい場合には、距離Ｄ２が所定の閾値範囲より長いと判断する（すなわちビードＢの高さＤ１が低いと判断する）。なお、ここでの比率閾値範囲は、任意に設定してよく、例えば、予め設定された固定値としてもよい。
　フィードバック制御部６４は、距離検出部６２によって距離Ｄ２が所定の閾値範囲内にあると判断された場合、送り速度Ｖを変えずに維持する。フィードバック制御部６４は、距離検出部６２によって距離Ｄ２が所定の閾値範囲よりも短いと判断された場合、送り速度Ｖを上昇させる。フィードバック制御部６４は、距離検出部６２によって距離Ｄ２が所定の閾値範囲よりも長いと判断された場合、送り速度Ｖを低下させる。また、フィードバック制御部６４は、距離検出部６２によって距離Ｄ２が所定の閾値範囲よりも短いと判断された場合には、距離Ｄ２が短いほど、すなわちここでは輝度比率が大きいほど、送り速度Ｖの上昇量を大きくしてもよい。また、フィードバック制御部６４は、距離検出部６２によって距離Ｄ２が所定の閾値範囲よりも長いと判断された場合には、距離Ｄ２が長いほど、すなわちここでは輝度比率が小さいほど、送り速度Ｖの低下量を大きくしてもよい。
　第２実施形態においては、このように、内側領域ＡＲ１の輝度に対する外側領域ＡＲ２の輝度比率から、距離Ｄ２を検出するため、距離Ｄ２の検出精度を高くして、造形精度を適切に向上させることができる。さらに、外側領域ＡＲ２の輝度は光ビームＬの出力にも依存するため、外側領域ＡＲ２の輝度だけでは距離Ｄ２を適切に検出できなくなる可能性があるが、本実施形態では、光ビームＬの出力に依存する内側領域ＡＲ１の輝度も用いているため、光ビームＬの出力の影響を小さくして、距離Ｄ２の検出精度を高くすることができる。
　図１３は、第２実施形態に係る送り速度の制御フローを説明するフローチャートである。図１３に示すように、制御装置２６は、積層ヘッド１８を制御して、粉末Ｐを供給させつつ光ビームＬを照射させながら（ステップＳ１０）、撮像部２２に画像Ｋを撮像させる（ステップＳ１２）。制御装置２６は、画像Ｋの内側領域ＡＲ１の輝度に対する外側領域ＡＲ２の輝度の比率である輝度比率が、比率閾値範囲より高いかを判断する（ステップＳ１６ａ）。輝度比率が比率閾値範囲より高い場合（ステップＳ１６ａ；Ｙｅｓ）、制御装置２６は、距離Ｄ２が閾値範囲より短いと判断して（ステップＳ１８）、送り速度Ｖを上昇させる（ステップＳ２０）。一方、輝度比率が比率閾値範囲より高くない場合（ステップＳ１６ａ；Ｎｏ）、すなわち輝度比率が比率閾値範囲以下である場合、制御装置２６は、輝度比率が比率閾値範囲より低いかを判断する（ステップＳ２２ａ）。輝度比率が比率閾値範囲より低い場合（ステップＳ２２ａ；Ｙｅｓ）、制御装置２６は、距離Ｄ２が閾値範囲より長いと判断して（ステップＳ２４）、送り速度Ｖを低下させる（ステップＳ２６）。輝度比率が比率閾値範囲より低くない場合（ステップＳ２２ａ；Ｎｏ）、すなわち輝度比率が比率閾値範囲内である場合、制御装置２６は、距離Ｄ２が閾値範囲内と判断して（ステップＳ２８）、送り速度Ｖを維持する（ステップＳ３０）。ステップＳ２０、Ｓ２６、又はステップＳ３０を実行した後、処理を終了する場合（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、本処理を終了し、処理を終了しない場合（ステップＳ３２；Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻って処理を続ける。
　以上説明したように、光照射部（本実施形態では積層ヘッド１８）は、光ビームＬが出射される光ビーム照射口３２Ｂが形成される管（内管３２）を備える。撮像部２２は、造形箇所と、管の光ビーム照射口３２Ｂの周囲の内周面３２Ｃとが含まれた画像Ｋを撮像する。距離検出部６２は、画像Ｋの、造形箇所が写っている領域（内側領域ＡＲ１）と内周面３２Ｃが写っている領域（外側領域ＡＲ２）とに基づき、距離Ｄ２を検出する。本実施形態に係る三次元積層装置１によると、内側領域ＡＲ１と外側領域ＡＲ２とに基づき距離Ｄ２を検出するため、距離Ｄ２の検出精度を高くして、造形精度を適切に向上できる。
　また、距離検出部６２は、画像Ｋの、造形箇所が写っている領域（内側領域ＡＲ１）の輝度と内周面３２Ｃが写っている領域（外側領域ＡＲ２）の輝度との比率に基づき、距離Ｄ２を検出する。本実施形態に係る三次元積層装置１によると、内側領域ＡＲ１の輝度と外側領域ＡＲ２の輝度との比率に基づき距離Ｄ２を検出するため、距離Ｄ２の検出精度を高くして、造形精度を適切に向上できる。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
　１　三次元積層装置
　１８　積層ヘッド（粉末供給部、光照射部）
　２２　撮像部
　２６　制御装置
　６０　画像取得部
　６２　距離検出部
　６４　フィードバック制御部
　Ａ　積層体
　Ｂ　ビード
　Ｋ　画像
　Ｖ　送り速度（移動速度）

Claims (11)

  1. 　積層体を造形するための粉末を、該粉末が噴射される噴射口と該積層体との位置関係を移動させつつ供給して、前記積層体を造形する三次元積層装置であって、
    　粉末を前記噴射口から前記積層体に向けて供給する粉末供給部と、
    　前記粉末に光ビームを照射して前記粉末を溶融固化させて積層体を造形する光照射部と、
    　前記積層体を造形している造形箇所の画像を撮像する撮像部と、
    　前記画像に基づき、前記造形箇所から前記粉末供給部までの距離を検出する距離検出部と、
    　前記距離の検出結果に基づいて、前記積層体に対する前記粉末供給部の移動速度を調整するフィードバック制御部と、
    　を含む、三次元積層装置。
  2. 　前記フィードバック制御部は、前記距離の検出結果に基づいて、前記積層体の積層方向に直交する方向における前記移動速度を調整する、請求項１に記載の三次元積層装置。
  3. 　前記フィードバック制御部は、前記距離が所定の閾値範囲より長い場合には、前記移動速度を低下させて、前記距離が前記所定の閾値範囲より短い場合には、前記移動速度を上昇させる、請求項２に記載の三次元積層装置。
  4. 　前記距離検出部は、前記画像の、溶融した前記粉末で形成される溶融池が写っている領域の面積に基づいて、前記距離を検出する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の三次元積層装置。
  5. 　前記距離検出部は、前記画像に対して輝度に基づく二値化処理を実行することで、前記画像を、輝度が高い第１領域と、前記第１領域よりも輝度が低い第２領域とに区分して、前記第１領域の面積に基づいて、前記距離を検出する、請求項４に記載の三次元積層装置。
  6. 　前記距離検出部は、前記第１領域の面積が所定の面積閾値範囲より狭い場合には、前記距離が所定の閾値範囲より長いと判断し、前記第１領域の面積が前記面積閾値範囲より広い場合には、前記距離が前記所定の閾値範囲より短いと判断し、
    　前記フィードバック制御部は、前記距離が所定の閾値範囲より長い場合には、前記移動速度を低下させて、前記距離が前記所定の閾値範囲より短い場合には、前記移動速度を上昇させる、請求項５に記載の三次元積層装置。
  7. 　前記光照射部は、前記光ビームが出射される光ビーム照射口が形成される管を備え、
    　前記撮像部は、前記造形箇所と、前記管の前記光ビーム照射口の周囲の内周面とが含まれた前記画像を撮像し、
    　前記距離検出部は、前記画像の、前記造形箇所が写っている領域と前記内周面が写っている領域とに基づき、前記距離を検出する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の三次元積層装置。
  8. 　前記距離検出部は、前記画像の、前記造形箇所が写っている領域の輝度と、前記内周面が写っている領域の輝度との比率に基づき、前記距離を検出する、請求項７に記載の三次元積層装置。
  9. 　前記フィードバック制御部は、前記画像に基づき、前記光ビームの出力を調整する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の三次元積層装置。
  10. 　粉末を供給する粉末供給部と、前記粉末に光ビームを照射して前記粉末を溶融固化させて積層体を形成する光照射部とを備える三次元積層装置を制御する制御方法であって、
    　前記積層体を造形している造形箇所の画像を撮像するステップと、
    　前記画像に基づき、前記造形箇所から前記粉末供給部までの距離を検出するステップと、
    　前記距離に基づいて、前記積層体に対する前記粉末供給部の移動速度を調整するステップと、
    　を含む、制御方法。
  11. 　粉末を供給する粉末供給部と、前記粉末に光ビームを照射して前記粉末を溶融固化させて積層体を形成する光照射部とを備える三次元積層装置を制御する制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    　前記積層体を造形している造形箇所の画像を撮像するステップと、
    　前記画像に基づき、前記造形箇所から前記粉末供給部までの距離を検出するステップと、
    　前記距離に基づいて、前記積層体に対する前記粉末供給部の移動速度を調整するステップと、
    　をコンピュータに実行させる、プログラム。
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