(57)【要約】【課題】付加製造装置の照射装置を較正するための改良された方法を提供する。【解決手段】少なくとも２つのエネルギービームによって硬化することができるビルド材料の層の連続的な層毎の選択的照射および硬化によって三次元物体を付加的に製造する装置の照射装置の較正方法であって、前記少なくとも２つのエネルギービームが少なくとも２つの照射ユニットを介して導かれ、少なくとも２つの較正パターンのパターンシリーズを、少なくとも部分的に重複する、補完的な第１サブパターンおよび第２サブパターンを含む較正サンプルにおいて生成し、前記第１サブパターンが前記第１照射ユニットを介して生成され、前記第２サブパターンが前記第２照射ユニットを介して生成され、前記少なくとも２つの較正パターンに基づいて前記２つの照射ユニットの較正状態に関する較正情報を判定する。【選択図】図１
2020172106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのエネルギービームによって硬化することができるビルド材料の層の連続的な層毎の選択的照射および硬化によって三次元物体を付加的に製造する装置の照射装置の較正方法であって、
前記少なくとも２つのエネルギービームが少なくとも２つの照射ユニットを介して導かれ、
少なくとも２つの較正パターン（３〜５、１４〜１８）のパターンシリーズ（２、２１）を、少なくとも部分的に重複する、補完的な第１サブパターン（６、７、１９、２０）および第２サブパターン（６、７、１９、２０）を含む較正サンプル（１）において生成し、
前記第１サブパターン（６、７、１９、２０）が第１照射ユニットを介して生成され、
前記第２サブパターン（６、７、１９、２０）が第２照射ユニットを介して生成され、
前記少なくとも２つの較正パターン（３〜５、１４〜１８）に基づいて前記２つの照射ユニットの較正状態に関する較正情報を判定する、
方法。
【請求項２】
目視検査を介して、少なくとも２つの異なる較正パターン（３〜５、１４〜１８）を比較することによって、前記較正パターン（３〜５、１４〜１８）と周囲領域との間の反射率および／またはコントラストに基づいて、基準較正パターン（３〜５、１４〜１８）を判定する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの基準較正パターン（３〜５、１４〜１８）において、サブパターン（６、７、１９、２０）は、変位を伴わずに規定の相対位置で生成され、
少なくとも１つの他の較正パターン（３〜５、１４〜１８）において、前記サブパターン（６、７、１９、２０）は、規定の相対距離について変位される、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記基準較正パターン（３〜５、１４〜１８）に対する変位の増加および／または減少によって、複数の較正パターン（３〜５、１４〜１８）を生成する、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
各較正パターン（３〜５、１４〜１８）が、完全に照射された基準較正パターン（３〜５、１４〜１８）に、互いに補完的なサブパターン（６、７、１９、２０）を含む、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
サブパターン（６、７、１９、２０）の各々が、規定の対称かつ自己繰り返し幾何学的形状に配置された複数の較正要素（８）を含む、
請求項１〜請求項５の何れか1項に記載の方法。
【請求項７】
前記較正要素（８）は、線、点線パターン、長方形、または正方形である、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記サブパターン（６、７、１９、２０）は、少なくとも２つの較正要素（８）を含み、
１つのサブパターン（６、７、１９、２０）の２つの較正要素（８）間のギャップ（９）は、他のサブパターン（６、７、１９、２０）の較正要素（８）の幅と一致する、
請求項６または請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記較正サンプル（１）の少なくとも２つの異なる領域の各エッジ領域および／または前記較正サンプル（１）の中心における１つのパターンシリーズ（２、２１）において、少なくとも２つの同一のパターンシリーズ（２、２１）を生成し、
各パターンシリーズ（２、２１）において基準較正パターン（３〜５、１４〜１８）を判定する、
請求項６〜請求項８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも２つの同一のパターンシリーズ（２、２１）の規定された前記基準較正パターン（３〜５、１４〜１８）に基づいて、回転誤差および／または歪みを判定する、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
同じ領域または２つの隣接する領域において少なくとも２つの異なるパターンシリーズ（２、２１）を生成し、
前記２つの異なるパターンシリーズ（２、２１）が、前記較正要素（８）のギャップサイズおよび幅を含む、少なくとも１つのパラメータが異なる較正要素（８）を含む、
請求項６〜請求項１０の何れか1項に記載の方法。
【請求項１２】
チェッカーボード状のサブパターン（６、７、１９、２０）である２次元サブパターン（６、７、１９、２０）を有する少なくとも１つの較正パターン（３〜５、１４〜１８）を生成する、
請求項６〜請求項１１の何れか1項に記載の方法。
【請求項１３】
二次元パターンシリーズ（２、２１）を生成し、
各較正パターン（３〜５、１４〜１８）は二次元サブパターン（６、７、１９、２０）を含み、
サブパターン（６、７、１９、２０）の第１方向の変位が、x方向である第１方向に隣接して配置された２つの較正パターン（３〜５、１４〜１８）の間で増加および／または減少し、
サブパターン（６、７、１９、２０）の第２方向の変位が、y方向である第２方向に隣接して配置された２つの較正パターン（３〜５、１４〜１８）の間で増加および／または減少する、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記装置の少なくとも１つのパラメータの制御の少なくとも１つの示唆、および／または、前記較正要素（８）の幅である前記較正要素（８）のパラメータ、および／または前記サブパターン（６、７、１９、２０）の変位である前記較正パターン（３ 〜５、１４〜１８）に関連する、少なくとも１つの較正パターン（３ 〜５、１４〜１８）に隣接する較正サンプル（１）の情報を認識可能に生成する、
請求項６〜請求項１３の何れか1項に記載の方法。
【請求項１５】
前記較正情報は、
位置情報、
同じ較正パターン（３〜５、１４〜１８）の前記第１サブパターンおよび第２サブパターン（６、７、１９、２０）の間の相対位置、
向き情報、
少なくとも２つのサブパターン（６、７、１９、２０）の間の相対位置、
グレー値、明るさ、暗さを含む前記較正パターン（３〜５、１４〜１８）の反射率、
較正パターン（３〜５、１４〜１８）と周辺領域との間のコントラスト、
の少なくとも何れかを含む、
請求項１〜請求項１４の何れか1項に記載の方法。
【請求項１６】
２つの照射ユニットを介して導かれる少なくとも２つのエネルギービームによって硬化することができるビルド材料の層の連続的な層毎選択的照射および硬化によって三次元物体を付加的に製造する装置であって、
前記装置が、請求項１〜請求項１５の何れか1項に記載の方法を実行するように適合されている装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つのエネルギービームによって硬化することができるビルド材料の層の連続的な層毎選択的照射および硬化によって三次元物体を付加的に製造する装置の照射装置を較正するための方法に関し、少なくとも２つのエネルギービームは、少なくとも２つの照射ユニットを介して導かれる。
【背景技術】
【０００２】
レーザビーム又は電子ビームのようなエネルギービームを用いて三次元物体を付加的に製造する装置は、一般に従来技術から知られている。通常、各エネルギービームは、ビルド面を横切って照射ユニット、例えばスキャナを介して導かれ、物体の各層内のビルド材料を選択的に照射する。さらに、従来技術から、ビルド材料が照射され、それによって硬化されるビルド平面の少なくとも１つの部分は、照射ユニットの「ライティング領域」、例えば、両方のエネルギービームが導かれ得る領域が重複する点で、エネルギービームの各々を介して照射され得ることが知られている。
【０００３】
重なり合う領域では、照射装置は、例えば、少なくとも２つの照射ユニットの座標系が、互いに対して少なくとも２つのエネルギービームのステッチ誤差又は位置決め誤差のような誤差を避けるために位置合わせされることを確実にするために、適切に較正されなければならない。照射装置が適切に較正されていない場合、第１エネルギービームを介して照射される領域と第２エネルギービームを介して照射される領域との相対位置が互いに対応しないため、物体に負の影響が生じる可能性がある。
【０００４】
言い換えれば、ビルド材料は、物体の欠陥につながる間違った位置または領域で照射され得る。
【０００５】
このような付加製造プロセスへの悪影響を回避するために、例えば、較正サンプルの異なる領域において２つの照射ユニットを介して同一の較正パターンをライティング／照射することによって、較正サンプル中に較正パターンを生成することが知られている。これにより、両方の照射ユニットが同じ位置および同じ向きで較正パターンを生成しているかどうかを検証することができる。一般的には、オペレータが、別個の判定ユニット、例えば拡大鏡または顕微鏡などの光学ユニットを使用して、欠陥を同定するか、または較正パターンが照射装置で適切に照射されているかどうかを検証することが、必要とされる。従って、較正サンプルを装置から取り出し、別個の判定ユニットを介して分析しなければならないので、生成された較正パターンの分析は面倒で時間がかかる。さらに、例えば顕微鏡下で、較正サンプル上に生成されたすべての較正パターンを分析しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、照射装置を較正するための改良された方法を提供することであり、詳細には、別個の判定ユニットを使用することなく、照射装置の較正状態の判定を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的は、請求項１に記載の方法によって進歩性を有して達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の対象である。
【０００８】
本明細書に記載される方法は、付加製造装置の照射装置を較正する方法である。この装置は、エネルギー源、例えば、エネルギービーム、特にレーザビームまたは電子ビームによって硬化することができる粉末ビルド材料（「ビルド材料」）の層を連続的に選択的に層毎に硬化することによって、三次元物体、例えば、技術的構成要素を付加的に製造するように適合される。ビルド材料は、金属、セラミックまたはポリマー粉末であり得る。エネルギービームは、レーザビームまたは電子ビームとすることができる。装置は、例えば、選択的レーザー焼結装置、選択的レーザー溶融装置または選択的電子ビーム溶融装置のように、ビルド材料の適用およびビルド材料の硬化が別々に行われる装置であり得る。
【０００９】
装置は、その動作中に使用される多数の機能ユニットを含むことができる。例示的な機能ユニットは、プロセスチャンバ、上述のように、プロセスチャンバ内に配置されたビルド材料層に少なくとも１つのエネルギービームを選択的に照射するように適合された照射装置、所定のストリーミング特性（例えば、所定のストリーミングプロファイル、ストリーミング速度など）を有するプロセスチャンバを少なくとも部分的にストリーミングするガス状流体ストリームを生成するように適合されたストリーム生成装置である。気体流体ストリームは、プロセスチャンバを通って流れる間に、非硬化粒子ビルド材料、特に、装置の操作中に生成される煙または煙残渣を装入することができる。気体流体ストリームは、一般的には不活性であり、すなわち、一般的には、不活性ガス、例えば、アルゴン、窒素、二酸化炭素などのストリームである。
【００１０】
前述のように、本発明は、例えば、照射装置の少なくとも２つの照射ユニットを介して生成され、案内される少なくとも２つのエネルギービームが、正確なビーム経路に沿って、特に、ビルド平面内の同じ位置に案内されることを確実にするために、付加製造装置の照射装置を較正する方法に関する。本発明は、少なくとも２つの較正パターンが生成され、特に、例えば、複数の較正パターンを含むパターンシリーズが生成されるという考えに基づいている。少なくとも２つの較正パターンは、較正サンプル、例えば、少なくとも部分的に重なり合う、特に補完的な、第１サブパターン及び第２サブパターンを含む金属板におい生成される。従って、較正パターンの各々は、少なくとも第１サブパターン及び少なくとも第２サブパターンを含む。
【００１１】
第１サブパターンは第１照射部を介して生成され、第２サブパターンは第２照射部を介して生成される。従って、第１照射ユニットを介して案内される第１エネルギービームは、第１サブパターンを生成するために較正サンプルを選択的に照射するために使用され、第２エネルギービームは、第２照射ユニットを介して案内されて、較正サンプル中に第２サブパターンを生成する。前述したように、各々が第１サブパターン及び第２サブパターンを含む少なくとも２つの較正パターンに基づいて、２つの照射ユニットの較正ステータスに関連する較正情報を判定することができる。
【００１２】
換言すれば、照射装置は、較正サンプル内又は較正サンプル上に２つの異なる較正パターンを生成するために使用され、較正パターンの各々は、第１サブパターン及び第２サブパターンを含む。少なくとも２つの較正パターンに基づいて、照射装置の較正状態に関連する較正情報、すなわち２つの照射ユニットを判定することができる。すなわち、少なくとも２つの較正パターンを分析することにより、照射装置が適切に較正されているか、または照射装置の較正が必要であるかを検証することが可能である。特に、較正パターンは、別個の判定ユニット、特に顕微鏡の使用が不要である点で目視検査を介して照射装置の較正状態をオペレータが判定できる点で生成される。
【００１３】
本発明の方法の好ましい実施形態によれば、少なくとも２つの異なる較正パターンを、特に目視検査を介して比較することによって、較正パターンと周囲領域との間の反射率および／またはコントラストに基づいて、基準較正パターンを判定することができる。これにより、較正パターンの（構造的）特性に基づいて、例えば反射率、特に較正パターンまたは各較正パターンを周囲の領域と比較することによって、少なくとも２つの較正パターンのうちの１つを基準較正パターンとして識別（選択）することができる。照射装置の較正ステータスに関連する較正情報は、特に目視検査を介して、基準較正パターンの判定に基づいて判定することができる。
【００１４】
例えば、オペレータは、較正パターンの反射率および／またはコントラスト、ならびに周囲領域、すなわち、較正パターンが照射装置を介して生成される位置および較正サンプルが照射されない位置を比較することができる。較正サンプルの照射によって、照射された領域の特性、例えば、照射された領域の反射率および／またはコントラストが変化し、ここで、照射された領域、例えば、較正パターンは、（目視）検査において、特に、異なる陰影で異なるように見える。したがって、個々の較正パターンは、基準較正パターンを判定するために、互いに、または較正パターンを取り囲む領域とそれぞれ比較され得る。例えば、使用され、較正サンプルに照射される較正パターンの種類に依存する材料に依存して、最大又は最小反射率及び／又は最大又は最小コントラストは、基準較正パターンを示すことができる。したがって、較正パターンが適切に整列されているかどうか、または２つの較正パターン間の相対位置の差が生じるかどうかを検証するために、従来技術から公知のように、別個の判定ユニット（例えば、顕微鏡）を使用する必要はないが、少なくとも２つの較正パターンの反射率および／またはコントラストに基づいて基準較正パターンを判定することが可能である。
【００１５】
各較正パターンの反射率及び／又はコントラストは、較正パターンを形成するために使用されるサブパターンによって規定される。各較正パターンは、前述したように、較正パターンを形成する第１及び第２サブパターンで構成されている。勿論、各較正パターンに他のコンポーネント、例えばプロセス情報を更に導入することも可能である。以下に詳細に説明するように、少なくとも２つの較正パターン間の反射率の変化は、各較正パターンの２つのサブパターンの相対位置の変化を介して導入される。
【００１６】
したがって、オペレータまたはサービス担当者は、基準較正パターンを、その反射率および／またはコントラストに基づいて直接視覚的に識別することが可能である。
【００１７】
較正パターンのどれが基準較正パターンであるかを特定することにより、照射装置の較正状態を直接導出することができる。
【００１８】
少なくとも１つの基準較正パターンにおいて、サブパターンは、変位を伴わない定義された相対位置で生成され、少なくとも１つの他の較正パターンにおいて、サブパターンは、定義された変位、例えば、定義された相対距離に対して変位されることが特に好ましい。前述のように、少なくとも２つの較正パターンを有する異なるパターンシリーズが生成され、ここで、各パターンシリーズは、サブパターンが変位されず、規定された相対位置を示す１つの基準較正パターンを含む。少なくとも１つの他の較正パターンは、第１サブパターン及び第２サブパターンも含み、第１サブパターン及び第２サブパターンは、規定された相対距離だけ変位される。換言すれば、パターンシリーズは、同一のサブパターンを有する較正パターンを含み、各較正パターンにおけるサブパターンの相対位置は、異なるものであってもよい。
【００１９】
例えば、複数の較正パターンを有するパターンシリーズを、規定された相対位置に位置決め／生成された第１及び第２サブパターンを有する基準較正パターンを含むように生成することができる。他の較正パターンは、２つのサブパターンが、定義された相対距離に対して変位されるように生成され、定義された相対距離は、個々の較正パターンに対して異なる。言い換えれば、基準較正パターンにおける定義された相対距離は、０であってもよいが、他の定義された相対距離は、後述するように、基準較正パターンに関して増加および／または減少してもよい。
【００２０】
２つのサブパターン間の相対的距離が変化することにより、反射率及び／又は２つの較正パターン間のコントラスト、又は個々の較正パターンと周囲領域との間のコントラストが、それに応じて変化する。従って、各較正パターンは、第２サブパターンに対する第１サブパターンの規定された変位、又はその逆を意味する。第１サブパターンが第１照射ユニットを介して生成され、第２照射ユニットを介して第２サブパターンが生成されるように、各較正パターンにおける第１サブパターン及び第２サブパターンの位置は、第１及び第２照射ユニットを介して案内されるエネルギービームの相対位置と直接的に連動する。従って、適切に較正された照射装置を用いて、２つのサブパターンの間に変位のない較正パターンが、基準較正パターンとして識別される。
【００２１】
従って、両方の照射ユニットが変位している場合、又はそれぞれのエネルギービームを導く際に空間的誤差を示している場合には、サブパターンはそれに応じて変位することになる。従って、サブパターンが互いに相対的に変位してはならない「意図された」基準較正パターンは、変位を示し、定義された変位を示すはずの別の較正パターンは、互いに相対的に変位していないサブパターンを有することになる。したがって、オペレータまたはサービス担当者は、基準較正パターンを、較正パターンの反射率および／またはコントラストまたは色などを介して、例えば、最小値または最大値を探索することによって識別することができ、最小値または最大値を示す対応する較正パターンは、基準較正パターンと見なされる。続いて、この特定の較正パターンがどの変位にリンクされているか、又は対応する較正パターン内のサブパターンがどの定義された変位に生成されている（生成されているはずである）のかを識別することができる。したがって、意図された変位が適合しているかどうか、または変位誤差が存在し、少なくとも２つの照射ユニットの較正が必要であるかどうかを、直接的に識別することができる。
【００２２】
照射装置を較正するために、複数の較正パターンがパターンシリーズで生成されることが特に好ましく、ここで、サブパターンの変位は、特に、基準較正パターンに対して、個々の較正パターンの間で増加および／または減少する。前述したように、照射装置がすでに適切に較正されている場合、サブパターンが互いに相対的に変位しない基準較正パターンを定義することができる。基準較正パターンから開始して、または基準較正パターンに対して相対的に、変位の増加および／または減少とともに他の較正パターンを定義することができる。
【００２３】
例えば、０．１、０．２、０．３a．u．、および−０．１、−０．２、−０．３a．u．の変位を有する較正パターンを定義することができる。用語「a．u．」は、μｍなどの任意の単位を表すことができる。
【００２４】
パターンシリーズが較正サンプル内／サンプル上に照射された後、オペレータまたはサービス担当者は、基準較正パターンを、特に目視検査を介して視覚的に判定することができ、とりわけ、最大または最小の反射率またはコントラストを有する較正パターンは、基準較正パターンとして選択される。なぜなら、これは、サブパターンが、例えば、変位または最大変位を示さない較正パターンであるからである。従って、オペレータは、最も暗い又は最も明るく見える較正パターンを基準較正パターンとして選択することができる。
【００２５】
例えば、照射ユニットが０．２a．u．だけ変位された場合、−０．２a．u．の変位を示す較正パターンは、最大値／最小値（反射率またはコントラスト）を示し、対応するパターンシリーズにおける基準較正パターンである。従って、サービス担当者は、照射装置が適切に較正されていないことを直接導出することができるが、照射装置に対する調整が必要であり、ここで、識別された基準較正パターンにより、発生する変位は、直接０．２a．u．として導出することができる。
【００２６】
本発明の方法の別の実施形態によれば、各較正パターンは、互いに、特に完全に照射された基準較正パターン（変位なし）に対して補完的なサブパターンを含み得る。換言すれば、各較正パターンは、第１サブパターンおよび第２サブパターンから構成されるか、または互いに補完する第１サブパターンおよび第２サブパターンを含む。第１サブパターン及び第２サブパターンが（意図された）基準較正パターンにおいて変位なしで配置されるように、第１サブパターン及び第２サブパターンは、基準較正パターンにおいて完全に照射されるか又は最大の非照射領域（サブパターンの配置に依存する）となる。他のすべての較正パターンにおいて、第１サブパターンと第２サブパターンとの間の変位、又は第１サブパターンと第２サブパターンの位置との間のシフトをもたらす第１サブパターンと第２サブパターンの位置との間に変位が導入される。従って、異なる較正パターンの領域の反射率又はコントラストは変化することになる。
【００２７】
本発明の方法の別の好ましい実施形態によれば、各サブパターンは、規定の、特に対称の、および自己繰り返し幾何学的形状で配置された複数の較正要素を含む。例えば、各較正パターンは、互いに規定の距離を隔てて配置された規定の数のストリップを含むことができ、特に、第１サブパターンは、第２サブパターンと同じ構造を含み、構造の配置に依存して、サブパターンは、互いに補完する。
【００２８】
これにより、第１サブパターンと第２サブパターンとが変位することなく照射されて基準較正パターンを形成すれば、基準較正パターンの全領域が照射される。第１サブパターンと第２サブパターンとの間に変位が導入された場合、第１サブパターンと第２サブパターンの個々の構造（例えばストリップ又は線）が部分的に重なる。
【００２９】
もちろん、第１サブパターンと第２サブパターンとが完全に一致する点で基準較正パターンを生成することも可能であり、ここで、他の較正パターンにおける第１サブパターンと第２サブパターンとの変位は、両方のサブパターンのシフトをもたらし、従って、反射率／コントラストの減少／増加をもたらす。したがって、オペレータまたはサービス担当者は、個々の較正パターンにおいて変位が起こるかどうかを直接視覚的に識別し、それによって較正パターンのうちのどれが基準較正パターンであるかを識別することが可能である。各較正パターンは、定義された変位にリンクされているため、照射ユニットの変位を直接識別することができる。
【００３０】
基本的に、個々のサブパターンにおいてどの較正要素が使用されるかは重要ではないが、サブパターンの較正要素が、線、点線パターン、長方形、または正方形であることが好ましい。前述のように、互いに補完する較正要素（例えば、補完する線またはストリップ）を有するサブパターンを使用することが特に有利である。
【００３１】
サブパターンは、少なくとも２つの較正要素を含み、１つのサブパターンの２つの較正要素間のギャップは、他のサブパターンの較正要素の幅と一致することが特に好ましい。例えば、線又はストリップが較正要素として使用される場合、第１サブパターンは、ギャップを介して互いに離間された少なくとも２つの線又はストリップを含むことができる。ギャップは、第２サブパターンの較正要素の幅（例えば、線またはストリップ）に一致する。換言すれば、第１サブパターン及び第２サブパターンの両方は、較正要素の幅を含むギャップだけ互いに離間された少なくとも２つ以上の較正要素（ストリップ、線又は長方形）を含む。従って、両方のサブパターンが完全に位置合わせされている場合、一方のサブパターンのギャップは、他方のサブパターンの較正要素で埋められ逆も同様であり、ギャップは較正要素の幅と等しい。勿論、線、ストリップ又は正方形による例は、例えば正方形、点線パターン等の他の全ての較正要素に任意に移転可能である。
【００３２】
本発明の方法は、較正サンプルの少なくとも２つの異なる領域に、少なくとも２つの同一パターンシリーズが生成される、特に、各エッジ領域および／または較正サンプルの中央に１つのパターンシリーズが生成される点でさらに改良され得、基準較正パターンは、各パターンシリーズにおいて、または、パターンシリーズの各々に対して個々に判定され得る。前述のように、各パターンシリーズは、異なる較正パターンを含み得、ここで、基準較正パターンは、反射率および／またはコントラスト、または各較正パターンの２つのサブパターン間の相対的な変位を示す任意の他の（光学的または構造的）パラメータに基づいて判定され得る。較正用サンプルの異なる領域で同一のパターンシリーズを生成することにより、各領域で照射ユニットの変位を別々に識別することができる。従って、照射ユニットの変位が、較正サンプルの各領域、例えばエッジ領域、及び／又は中心において均一に生じるか、又は変位が較正サンプルにわたって又は較正サンプルの異なる領域間で変化するかどうかを識別することができる。
【００３３】
少なくとも２つの同一パターンシリーズの規定された基準較正パターンに基づいて、回転誤差および／または歪みを判定することができることが特に好ましい。前述したように、パターンシリーズは、較正サンプル上の異なる位置でおよび／または異なる向きで生成されてもよい。これらのパターンシリーズにおいて基準較正パターンを判定することにより、少なくとも２つの同一パターンシリーズが割り当てられている領域における２つの照射ユニットの個々の変位を特定することができる。例えば、同一のパターンシリーズは、例えば、金属板である較正サンプルの４つのエッジ部全てに沿って生成される。第１パターンシリーズは、第１エッジ部に沿って生成され、第２パターンシリーズは、第２エッジ部に沿って生成され、第３パターンシリーズは、第３エッジ部に沿って生成され、第４パターンシリーズは、較正サンプルの第４エッジ部に沿って生成される。
【００３４】
言い換えると、各パターンシリーズの個々の較正パターンの異なる変位は、パターンシリーズの中の最初の較正パターンから最後の較正パターンまで、例えば、較正サンプル上で時計回りまたは反時計回りに向かって増加（または減少）し得る。
【００３５】
各パターンシリーズにおける基準較正パターンを判定することによって、互いに対する両方の照射ユニットの変位を、較正サンプルの各エッジ部または各領域について判定することができ、回転誤差および／または歪みが存在するかどうかを検証することができる。
【００３６】
さらに、少なくとも２つの異なるパターンシリーズが、同一の領域内または２つの隣接する領域内で生成されることが可能であり、２つの異なるパターンシリーズは、少なくとも１つのパラメータ、特にギャップサイズおよび較正要素の幅において異なる較正要素を含む。この実施形態は、判定プロセスを単純化すること、または判定プロセスをより快適にすることを可能にし、異なるパラメータを有するパターンシリーズは、較正サンプルの種々の領域において生成され得る。例えば、較正サンプルの各領域内に３つの異なるパターンシリーズを生成することが可能であり、異なるパラメータ、特に較正要素の異なるパラメータ、例えば、較正要素の幅または較正要素間のギャップサイズなどのパラメータによって、個々のパターンシリーズが、オペレータまたはサービス担当者を介して、多かれ少なかれ容易に判定されることが可能である。従って、オペレータは、基準較正パターンを最良に示すパターンシリーズを選択することができる。
【００３７】
別の好ましい実施態様によれば、少なくとも１つの較正パターンを、２次元のサブパターン、特にチェッカーボード状のサブパターンで生成することができる。従って、各サブパターンはチェッカーボード構造を表し、個々の較正要素は正方形又は長方形であり、対応するギャップも同じ寸法の正方形又は長方形である。換言すれば、較正要素は、チェッカーボードの黒／白部分とみなすことができ、対応するギャップは、それに対応してチェッカーボードの白／黒部分とみなすことができる。従って、特に両方のサブパターンが互いに補完する。例えば、較正要素はチェッカーボードの黒い部分であり、基準較正パターンにおけるサブパターンは、較正パターン全体が照射領域であるように配置される。従って、変位は、前述のように、反射率及び／又はコントラストを介して判定され得るので、x方向及びy方向の両方の変位を、各較正パターンから直接識別することができる。
【００３８】
詳細には、２次元パターンシリーズが生成され得、各較正パターンは、２次元サブパターンを含み、サブパターンの第１方向（x方向）における変位は、第１方向に隣接して配置された２つの較正パターンの間で増加および／または減少し、サブパターンの第２方向（y方向）における変位は、第２方向に隣接して配置された２つの較正パターンの間で増加および／または減少する。従って、例えば、２次元（x方向及びy方向）の（意図された）基準較正パターンから開始する変位を導入する、較正サンプル上の２次元パターンシリーズを生成することが可能である。
【００３９】
別の好ましい実施形態によれば、較正パターンの少なくとも１つのパラメータ、特にサブパターンの変位および／または較正要素のパラメータ、特に較正要素の幅、および／または装置の少なくとも１つのパラメータの制御のための少なくとも１つの示唆に関する、情報、特に視覚的に認識可能な情報を、較正サンプル、特に少なくとも１つの較正パターンに隣接して生成することができる。本実施形態によれば、個々の較正パターンの隣に情報を付加することが可能である。例えば、その情報が対応する較正パターンの横にある較正サンプルに直接情報を照射することが可能である。
【００４０】
例えば、較正パターンが、規定された変位、例えば０．２a．u．によって生成される場合、対応する、特に視覚的に認識可能な情報は、対応する較正パターンのサブパターンが０．２a．uを介して変位されていることを示すことができる。この較正パターンが基準較正パターンとみなされる場合には、変位の補償方法についての示唆を導入することも可能である。すなわち、−０．２a．u．は、２つの照射ユニット間の変位を補償するために対応するパラメータに対する必要な変化を示すことができる。もちろん、対応する較正パターンに基づいて変位を補償および識別することを可能にする任意の他の任意の値を使用してもよい。また、特定の較正パターンに関する情報、例えば、どの較正要素が使用されるか、または較正要素の幅等を与えることも可能である。
【００４１】
生成された較正情報は、
位置情報および／または
同じ較正パターンの第１サブパターンと第２サブパターンとの間の相対的位置および／または
向き情報および／または  少なくとも２つのサブパターン間の相対的位置および／または
較正パターンの反射率、特にグレー値、特に、明るさまたは暗さおよび／または
較正パターンと周囲領域との間のコントラスト、
を含み得る。
【００４２】
したがって、上述したように、オペレータまたはサービス担当者は、特に、生成された較正サンプル、特に、較正サンプル上に生成された個々の較正パターンを視覚的に検査することができ、規定された基準較正パターンに基づいて、サブパターンの位置情報、特に、個々のサブパターンの公称位置からの位置差または偏差に関する情報を導出することができる。同じ較正パターンの第１サブパターンと第２サブパターンとの間の規定された相対位置が適合しているかどうか、または対応する較正パターンの生成中に意図しない変位が発生したかどうかを導出することも可能である。
【００４３】
前述のように、向き情報、例えば、両方の照射ユニットの回転誤差または走査フィールドの歪みが発生するかどうかを導出することも可能である。各較正パターンの少なくとも２つのサブパターンの間の相対位置に依存して、照射ユニットが適切に位置合わせされているか、または両方のシステムの間に意図しない変位が発生しているかを導出することができる。２つのサブパターンの間で生じる変位は、個々の較正パターンの反射率を介して識別することができる。例えば、適切に位置合わせされた（材料及びサブパターンの配置に依存した）個々のサブパターンの場合、反射率の最大値又は最小値を判定することができる。
【００４４】
特にグレー値は、例えば、較正パターンと周囲領域との間の明るさ、暗さまたはコントラストを判定することができる。例えば、オペレータまたはサービス担当者は、基準較正パターンと見なすことができる最も明るいまたは最も暗い較正パターンを探すことによって、サブパターンが変位することなく配置された較正パターンを示すことが可能である。この較正パターンが、変位のない較正パターンであるか否か、または両方の照射ユニット間の変位誤差が、特定の較正パターンが基準較正パターンになる原因となったか否かに依存して、照射デバイスの較正が必要であると見なすことができる。
【００４５】
さらに、本発明は、２つの照射ユニットを介して導かれる少なくとも２つのエネルギービームによって硬化することができるビルド材料の層の連続的な層毎選択的照射および硬化によって三次元物体を付加的に製造するための装置に関し、装置は、本発明の方法を実行するように適合される。自明であるように、本発明の方法に関して記載されたすべての詳細、特徴および利点は、本発明の装置に完全に移転可能である。
【００４６】
勿論、装置が、例えば個々の較正パターンの反射率又はコントラストを判定し、較正パターンの反射率又はコントラストを比較することによって、較正情報を、特に自動的に判定する判定ユニットを備えることも可能である。
【００４７】
これにより、判定部を用いて基準較正パターンを識別し、装置の照射装置が適切に較正されているか、または較正が必要であるかを示す較正情報を生成することができる。較正を実行することを可能にするデータ、例えば、現在の変位を補償するためにどのパラメータを変更しなければならないかを示すデータを直接生成することも可能である。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、照射装置を較正するための改良された方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】パターンシリーズの例示的実施形態の概略図を示す。
【図２】較正サンプルに照射される図１のパターンシリーズの例示的実施形態の概略図を示す。
【図３】上から見た較正サンプルの第1例示的実施形態の概略図を示す。
【図４】上から見た較正サンプルの第２例示的実施形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明の例示的な実施形態は、図を参照して説明される。図は、パターンシリーズの例示的な実施形態を示す概略図である。
【００５１】
本発明の方法は、図を参照して例示的実施形態にしたがって説明される。図１は、三次元物体（図示せず）を付加的に製造するための装置の対応する照射装置が適切に較正されている場合、較正サンプル１において照射されるであろう（意図された）パターンシリーズの第１例示的な実施形態を示す。対応する照射装置は、較正方法を実行する目的で較正サンプル１が配置されるビルド平面を横切る、例えばレーザビームのような２つのエネルギービームを（生成し、）案内する少なくとも２つの照射ユニットを備える。
【００５２】
図１から導出することができるように、パターンシリーズ２は、３つの較正パターン３、４、５を（例示的に）含み、各較正パターン３〜５は、第１サブパターン６及び第２サブパターン７を含む。図１〜図３に描かれた実施態様において、サブパターン６、７は、ストリップ又は線の形状を有する較正要素8を含む。各較正パターン３〜５は、単純化するために、規定された幅の３つの較正要素８（線）のみを含み、これらの較正要素は、ギャップ９を介して互いに離間されている。この例示的な実施形態では、ギャップ９の大きさは、較正要素８の幅と一致する。従って、第１サブパターン６と第２サブパターン７とが互いに補完し合い、一方のサブパターン６、７のギャップ９の大きさが他方のサブパターン６、７の較正素子８の幅と一致することを特徴とする。個々のサブパターン６、７は互いにずれて生成されるが、両方のサブパターンが座標系１０を介して描写されるのと同じy座標で生成されるサブパターン６、７を位置合わせすることも可能である。一般に、サブパターン６、７は、同一であってもよいが、較正サンプル１上に異なるように配置されるか、またはサブパターン６、７内の較正要素８の位置によって異なることがある。
【００５３】
図１からさらに導出することができるように、サブパターン６、７が変位なしで互いに相対的に配置されているので、較正パターン３は基準較正パターンとみなすことができる。従って、２つのサブパターン６、７の間、特に２つのサブパターン６、７の２つの較正要素８の間の規定された距離１１は０である。したがって、判定領域１２では、サブパターン６、７の個々の較正要素８が完全に照射された領域に対して互いに補完するので、その領域は本質的に完全に照射される。
【００５４】
換言すれば、一方のサブパターン６、７の較正要素８は、他方のサブパターン６、７のギャップ９を埋める。
【００５５】
他の較正パターン４、５は、定義された距離１１を介して変位されるサブパターン６、７を含み、単純化のために、較正パターン４のサブパターンは、較正要素８の幅の半分を介して変位され、較正パターン５のサブパターン６、７は、較正要素８の幅全部を介して変位される。個々の較正パターン３、４及び５の間のドットで示されているように、サブパターン６、７を互いに対して変位させるために、任意の他の変位を使用することもできる。詳細には、例えば、較正要素８の０．１×幅の変位ステップを有する較正パターン３〜５の間のさらなる較正パターンを生成することが可能である。さらに、負の変位、例えば−０．１a．u．又は任意の他の任意の値を導入することもでき、対応する較正パターンを較正サンプル１に照射することができる。
【００５６】
また、個々の較正パターン３、４、５のサブパターン６、７の変位を示す較正サンプル１に情報１３が照射される。この例示的な実施形態では、較正パターン３がサブパターン６、７間の変位なしに生成されるべきであるため、情報１３は、較正パターン３について「０」と記載されている。較正パターン４について、個々のサブパターン６、７の２つの較正要素８間の定義された距離１１が較正要素８の幅の半分に等しいので、情報１３は「０．５」と記載されている。従って、較正パターン７について、前述したように、較正要素６、７が較正要素８の幅の全部を介して変位されているので、情報１３は「１」を示している。
【００５７】
前述したように、図１に描かれている較正パターン３、４、５は、適切に較正された照射装置が個々の照射ユニットを介して較正サンプル１に照射されるであろう「理想的」較正パターンとみなすことができる。前述したように、第１サブパターン６を照射するためには第１照射ユニットが用いられ、較正パターン３、４、５の各々について第２サブパターン７を照射するためには第２照射ユニットが用いられる。変位又は何らかの他の空間的誤差が存在し、照射装置の２つの照射ユニットが適切に較正されていない場合、サブパターン６、７は、図１に描かれている理想的な場合と比較して、変位することになる。
【００５８】
図２では、２つの照射ユニット間の変位が存在し、較正パターン３’、４’及び５’が示されている。２つの照射ユニット間の変位により、較正パターン３’内のサブパターン６、７は適切な位置に照射されず、サブパターン６、７間の変位が生じる。従って、較正パターン３’内のサブパターン６、７は、規定された距離１１を介して、例えば較正要素８の幅の半分を介して、変位される。さらに、２つの照射ユニット間の変位により、較正パターン４’は完全に位置合わせされたサブパターン６、７を示し、較正パターン５’は、較正要素８の幅によって、間違った方向に再び変位したサブパターン６、７を示す。
【００５９】
判定領域１２を視覚的に検査するオペレータまたはサービス担当者は、判定ユニット１２の最大面積が変位することなく配置されたサブパターン６、７を介して照射されるので、サブパターン６、７の空間的配置のために、較正パターン４’が最も暗く見えることを識別する。もちろん、反射率および／またはコントラストの変化、ひいては、明るさまたは暗さは、較正サンプル１の材料、較正サンプル１が分析される光源などに強く依存する。
【００６０】
従って、オペレータは、較正パターン４’が基準較正パターンであること、従って、較正要素８の幅の半分の変位が２つの照射ユニットの間に存在することを識別することができる。したがって、照射装置の較正が必要であり、基準較正パターンとしての較正パターン４′によれば、０．５a．u．だけ変位が存在するという情報１３から直接導出することが可能であることを特徴とする。したがって、２つの照射ユニットの間に変位がなく、ステッチ誤差が発生しないように、照射ユニットを適宜調整する必要がある。
【００６１】
もちろん、較正要素８の任意の他の形状、サブパターン６、７および情報１３の配置は、本発明の方法を実行する際に表示または使用することができる。
【００６２】
図３は、平面図における較正サンプル１を示し、ここで、較正サンプル１の異なる領域において、５つの同一パターンシリーズ２が生成される。この例示的な実施形態では、４つのパターンシリーズ２が較正サンプル１のエッジに生成され、１つのパターンシリーズ２が較正サンプル１の中心に生成される。同一パターンシリーズ２を異なる領域に、較正サンプル１上に異なる向きで配置することにより、照射装置の異なる誤差を導出することができる。パターンシリーズ２の各々において、基準較正パターンを導出することが可能であり、ここで、規定された基準較正パターンに依存して、照射ユニットの様々な誤差又は位置合わせ間違いを導出することが可能である。
【００６３】
例えば、較正パターン５が基準となる較正パターンとして４つのパターンシリーズ２全てが決定されれば、時計回り方向の回転誤差が特定できる。異なるパターンシリーズ２の配置および向きを介して判定することができる変位に依存する歪みなどを同定することも可能である。もちろん、さらなるパターンシリーズ２の任意の他の追加の配置、例えば、反対向きの同一のパターンシリーズ２も可能である。
【００６４】
図４は、上面図における較正サンプル１の別の実施形態を示し、複数の較正パターン１４、１５、１６、１７および１８が、較正サンプル上にそれぞれ配置または生成される。図４から導出することができるように、較正パターン１４〜１８は二次元較正パターンであり、各サブパターン１９、２０は複数の較正要素８を有するチェッカーボード形状を含む。換言すれば、一方の照射ユニットを介して照射される各較正要素８は、チェッカーボードの黒色（または白色）部分に対応する。較正パターン１４は、個々のサブパターンがずれていない（適切に較正された照射装置で照射された場合）基準較正パターンとみなすことができる。従って、二次元パターンシリーズ２１は、較正サンプル１にわたって二次元的に分布した複数の較正パターン１４〜１８を配列することによって生成することができる。もちろん、点線を介して示されるように、サブパターン１９、２０間の任意の数の異なる変位を提供することができる。単純化のために、図４には、４つの較正パターン１４〜１８のみが示されている。
【００６５】
例えば、較正パターン１５は、第１サブパターン１９に対する、例えば＋x方向における較正要素８の幅の半分を介した、第２サブパターン２０の変位を示す。従って、較正パターン１６は、例えば−x方向の較正要素８の幅の半分を介して、逆方向の変位を示す。較正パターン１７、１８は、第１サブパターン１９に対するy方向の第２サブパターン２０の変位を示し、例えば、較正要素８の幅の半分について＋y方向の較正パターン１７の変位を示し、較正要素８の幅の半分について−y方向の較正パターン１８の変位を示す。較正パターン１４〜１８を生成することによって、オペレータまたはサービス担当者が、例えば、最も明るいまたは最も暗いように見える較正パターン１４〜１８を視覚的に識別することが可能である。これにより、照射ユニットがビルド材料を互いに対して照射するx方向及びy方向の変位を特定することができる。例えば、較正パターン１５が基準較正パターンとして識別される場合、照射ユニットが＋x方向に変位を示すことを導出することができる。
【００６６】
自明であるように、個々の実施形態および図に関して説明されるすべての詳細、特徴および利点は、任意に組み合わせることができ、交換および移転することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  較正サンプル
２  パターンシリーズ
３  較正パターン
４  較正パターン
５  較正パターン
６  サブパターン
７  サブパターン
８  較正要素
９  ギャップ
１１  距離
１２  判定ユニット
１３  情報
【図１】
2020172106.tif 000003
【図２】
2020172106.tif 000004
【図３】
2020172106.tif 000005
【図４】
2020172106.tif 000006