(57)【要約】      （修正有）【課題】部品を積層造形及び３Ｄ印刷するためのリアルタイムの表面欠陥検出のための方法が提供される。【解決手段】該方法は、１以上の照明光源を使用して第１の光放射を向けることであって、前記第１の光放射は、ターゲットエリアが実質的に均一な単色性の色を有しているかのように、製造されている部品の前記ターゲットエリアを均一な色彩光で照らす、第１の光放射を向けること、１以上のフィードバックカメラを使用して、ターゲットエリアによって散乱又は反射された第２の光放射の現在の画像を捕捉すること、及び、表面欠陥が存在するか又は存在しないかを判定するために、以前に取得された画像を用いて、１以上のフィードバックカメラのうちの少なくとも１つを使用して、第２の光放射の現在の画像を解析することを含む。【選択図】図１
2022003328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を積層造形及び３Ｄ印刷するためのリアルタイム表面検査のための方法（４００）であって、
１以上の照明光源（１０８Ａ、１０８Ｂ）を使用して第１の光放射（１１０）を向けること（４０２）であって、前記第１の光放射は、ターゲットエリア（１１６）が実質的に均一な単色性の色を有しているかのように、製造されている部品（１０４）の前記ターゲットエリアを均一な色彩光で照らす、第１の光放射を向けること、
１以上のフィードバックカメラ（１１８）を使用して、前記ターゲットエリアによって散乱又は反射された第２の光放射（１２０）の現在の画像を捕捉すること、及び
表面欠陥が存在するか又は存在しないかを判定するために、前記現在の画像を以前に取得された画像と比較することによって、前記１以上のフィードバックカメラのうちの少なくとも１つを使用して、前記第２の光放射の前記現在の画像を解析すること（４０６）を含む、方法。
【請求項２】
前記表面欠陥が存在するとの判定に基づいて、前記積層造形を停止すること（４０８）を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記表面欠陥が存在しないとの判定に基づいて、前記積層造形を継続すること（４１０）を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記均一な色彩光をもたらす調節された第１の光放射を生成するために、１以上のフィルタを使用して前記第１の光放射を調節すること（４１２）を更に含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ターゲットエリアから反射される第４の光放射を均一化するように、第３の光放射を生成するための前記１以上の照明光源のうちの少なくとも１つを調整すること（４１４）を更に含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記フィードバックカメラのうちの前記少なくとも１つから取得されたデータを、作業員による検査のためにディスプレイ上に表示すること（４１６）を更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記表面欠陥が、前記第２の光放射の色相及び飽和の解析に基づいて検出されて、異常を識別する、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記１以上のフィードバックカメラのうちの少なくとも１つを使用して前記現在の画像を解析することが、前記第２の光放射の少なくとも１つの特性について所定の閾値レベルが満たされたと判定することを更に含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の光放射は、単色性の照明放射である、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
部品を積層造形及び３Ｄ印刷するためのリアルタイム表面検査のためのシステムであって、
製造される部品（１０４）を備えた積層造形チャンバ（１０２）、
第１の光放射（１１０）を生成するように構成された１以上の照明光源（１０８Ａ、１０８Ｂ）、
前記第１の光放射を調節するように構成された１以上のフィルタ（１１２）であって、調節された前記第１の光放射は、製造されている前記部品のターゲットエリア（１１６）を均一な色彩光で照らす、１以上のフィルタ、
前記ターゲットエリアによって散乱又は反射された第２の光放射（１２０）の現在の画像を捕捉し、前記第２の光放射に基づいて前記ターゲットエリアにおける又はその近くの表面欠陥の存在を特定するように構成された１以上のフィードバックカメラ（１１８）、及び
前記１以上の照明光源と前記１以上のフィードバックカメラとに結合されたコントローラ（１２２）であって、前記１以上のフィードバックカメラに基づいて、前記ターゲットエリアから反射される第４の光放射を均一化するように、第３の光放射（１２４）を生成するための前記１以上の照明光源のうちのすくなくとも１つを調整するように構成されたコントローラを備え、
前記１以上のフィードバックカメラのうちの第１のフィードバックカメラは、前記第４の光放射に基づいて前記表面欠陥を検出するように構成されている、システム。
【請求項１１】
前記積層造形チャンバが、そこから希ガスが導入されるバルブ（１０６）を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
指示命令を含む非一過性のコンピュータ可読媒体であって、前記指示命令は、ハードウェアプロセッサ（１４０）によって実行されたときに、前記ハードウェアプロセッサに、部品を積層造形及び３Ｄ印刷するためのリアルタイム表面検査のための方法を実行させるための動作を実行させ、前記方法は、
１以上の照明光源を使用して第１の光放射を制御すること（４０２）であって、前記第１の光放射は、ターゲットエリアが実質的に均一な単色性の色を有しているかのように、製造されている部品の前記ターゲットエリアを均一な色彩光で照らす、第１の光放射を制御すること、
１以上のフィードバックカメラを使用して、第１の出力を生成するために、前記ターゲットエリアによって散乱又は反射された第２の光放射の現在の画像を捕捉すること（４０４）、及び
表面欠陥が存在するか又は存在しないかを判定するために、前記現在の画像を以前に取得された画像と比較することによって、前記１以上のフィードバックカメラのうちの少なくとも１つを使用して、前記第２の光放射の前記現在の画像を解析すること（４０６）を含む、非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記動作は、前記表面欠陥が存在するとの判定に基づいて、前記積層造形を停止すること（４０８）を更に含む、請求項１２に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記動作は、前記表面欠陥が存在しないとの判定に基づいて、前記積層造形を継続すること（４１０）を更に含む、請求項１２に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本教示は、製造検査の分野に関し、特に、表面照明及び撮像サブシステムを含む検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] 積層造形法としても知られ、積層造形法と本明細書で呼ばれる３Ｄ印刷技法を使用して構成要素を製造することは、ますます普通のことになってきている。そのような製造は、航空機などの輸送体、航空宇宙輸送体、地上輸送体など、ならびに他の産業向けに使用され得る。亀裂、窪み、及び変色の検出は、典型的には、部品が構築され、３Ｄ印刷チャンバから取り外された後で、目視検査によって行われる。ときどき、同じ部品の多くが、同じ欠陥を有した状態で作製される。製造工程中に問題が存在するかどうかを知ることによって、製造工程内の早い段階で問題を特定し、その工程を修正又は停止することができる。これは、積層造形マシンの使用における材料と時間との両方の実質的な費用節約をもたらし得る。
【０００３】
[0003] したがって、３Ｄ印刷製造工程を改善することにおいて、改善された検査方法及びシステムが有用であり得る。
【発明の概要】
【０００４】
[0004] 以下、本教示の１以上の実施態様のうちの幾つかの態様の基本的な理解を提供するために、簡略化された概要を提示する。この概要は、広範な概説ではなく、また本教示の主要な要素又は重要な要素を特定することや、本開示の範囲を定めることを意図するものでもない。むしろ、本概要の本質的な目的は、後に提示される詳細な説明の前置きとして簡略的に１以上の概念を提示するためのものに過ぎない。
【０００５】
[0005] 本開示の実施例によれば、部品を積層造形及び３Ｄ印刷するためのリアルタイム表面検査のための方法が提供される。該方法は、１以上の照明光（すなわち光）源を使用して第１の光放射を向けることであって、第１の光放射は、ターゲットエリアが実質的に均一な単色性の色を有しているかのように、製造されている部品のターゲットエリアを均一な色彩光で照らす、第１の光放射を向けること、１以上のフィードバックカメラを使用して、第１の出力を生成するために、ターゲットエリアによって散乱又は反射された第２の光放射の現在の画像を捕捉すること、及び、表面欠陥が存在するかどうかを判定するために、現在の画像を以前に取得された画像と比較することによって、１以上のフィードバックカメラのうちの少なくとも１つを使用して、第２の光放射の現在の画像を解析することを含む。
【０００６】
[0006] 幾つかの実施例では、該方法が、表面欠陥が存在するとの判定に基づいて、積層造形を停止することを更に含み得る。幾つかの実施例では、該方法が、表面欠陥が存在しないとの判定に基づいて、積層造形を継続することを更に含み得る。
【０００７】
[0007] 幾つかの実施例では、該方法が、均一な色彩光をもたらす調節された第１の光放射を生成するために、１以上のフィルタを使用して第１の光放射を調節することを更に含み得る。
【０００８】
[0008] 幾つかの実施例では、該方法が、ターゲットエリアから反射される第４の光放射を均一化するように、第３の光放射を生成するための１以上の照明光源のうちの少なくとも１つを調整することを更に含み得る。
【０００９】
[0009] 幾つかの実施例では、１以上の照明光源のうちの第１の照明光源が、複数の発光ダイオード、複数の有機発光ダイオード、又は複数のレーザーを含み得る。
【００１０】
[0010] 幾つかの実施例では、複数の発光ダイオード又は複数の有機発光ダイオードの各要素が、各要素の色相（hue）、飽和（saturation）、又は色（color）を生成するように個別に制御される。
【００１１】
[0011] 幾つかの実施例では、１以上のフィルタのうちの第１のフィルタが、ホログラフィックフィルタ（holographic filter）又は二色性偏光子（dichromatic polarizer）を含む。
【００１２】
[0012] 幾つかの実施例では、表面欠陥が、異物、亀裂、変色、窪み、又はそれらの組み合わせを含む。
【００１３】
[0013] 幾つかの実施例では、該方法が、フィードバックカメラのうちの少なくとも１つから取得されたデータを、作業員による検査のためにディスプレイ上に表示することを更に含み得る。
【００１４】
[0014] 幾つかの実施例では、１以上のフィードバックカメラが、１以上のCMOS高解像度カメラである。
【００１５】
[0015] 幾つかの実施例では、第３の光放射を生成するための１以上の照明光源のうちの少なくとも１つを調整することが、表面欠陥から反射される第５の光放射を除いて、ターゲットエリアから反射される第４の光放射を均一化することをもたらす。
【００１６】
[0016] 幾つかの実施例では、表面欠陥が、第２の光放射の色相及び飽和の解析に基づいて検出されて、異常を識別する。
【００１７】
[0017] 幾つかの実施例では、１以上のフィードバックカメラのうちの少なくとも１つを使用して第２の光放射の現在の画像を解析することが、現在の画像の少なくとも１つの特性について所定の閾値レベルが満たされたと判定することを更に含む。
【００１８】
[0018] 幾つかの実施例では、１つの特性が、色相、飽和、又は輝度である。
【００１９】
[0019] 幾つかの実施例では、ターゲットエリアが、部品の全体を含む。
【００２０】
[0020] 幾つかの実施例では、第１の光放射が、単色性の照明放射である。
【００２１】
[0021] 本開示の実施例によれば、部品を積層造形及び３Ｄ印刷するためのリアルタイム表面検査のためのシステムが提供される。該システムは、製造される部品を備えた積層造形チャンバ、第１の光放射を生成するように構成された１以上の照明光源、第１の光放射を調節するように構成された１以上のフィルタであって、調節された第１の光放射は、製造されている部品のターゲットエリアを均一な色彩光で照らす、１以上のフィルタ、ターゲットエリアによって散乱又は反射された第２の光放射の現在の画像を捕捉し、第２の光放射に基づいてターゲットエリアにおける又はその近くの表面欠陥の存在を特定するように構成された１以上のフィードバックカメラ、及び、１以上の照明光源と１以上のフィードバックカメラとに結合されたコントローラであって、１以上のフィードバックカメラに基づいて、ターゲットエリアから反射される第４の光放射を均一化するように、第３の光放射を生成するための１以上の照明光源のうちの少なくとも１つを調整するように構成されたコントローラを備え、１以上のフィードバックカメラのうちの第１のフィードバックカメラは、第４の光放射に基づいて表面欠陥を検出するように構成されている。
【００２２】
[0022] 幾つかの実施例では、積層造形チャンバが、そこから希ガスが導入されるバルブを備える。幾つかの実施例では、希ガスが、例えば、ヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びそれらの組み合わせであってよい。
【００２３】
[0023] 本開示の実施例によれば、指示命令を含む非一過性のコンピュータ可読媒体が提供される。該指示命令は、ハードウェアプロセッサによって実行されたときに、ハードウェアプロセッサに、部品を積層造形及び３Ｄ印刷するためのリアルタイム表面検査のための方法を実行させるための動作を実行させる。該方法は、１以上の照明光源を使用して第１の光放射を制御することであって、第１の光放射は、ターゲットエリアが実質的に単色性の色を有しているかのように、製造されている部品のターゲットエリアを均一な色彩光で照らす、第１の光放射を制御することと、１以上のフィードバックカメラを使用して、第１の出力を生成するために、ターゲットエリアによって散乱又は反射された第２の光放射の現在の画像を捕捉することと、表面欠陥が存在するかどうかを判定するために、現在の画像を以前に取得された画像と比較することによって、１以上のフィードバックカメラのうちの少なくとも１つを使用して、第２の光放射の現在の画像を解析することとを含む。幾つかの実施例では、該動作が、表面欠陥が存在するか又は存在しないかの判定に基づいて、積層造形を停止することを更に含む。幾つかの実施例では、該動作が、表面欠陥が存在しないとの判定に基づいて、積層造形を継続することを更に含む。表面欠陥は、異物、亀裂、変色、窪み、又はそれらの組み合わせを含み得る。１以上の照明光源のうちの各要素は、各要素の色相、飽和、又は色を生成するように個別に制御される。
【００２４】
[0024] この明細書に組み込まれ、且つ、この明細書の一部を構成する添付の図面は、本教示の実施態様を例示しており、説明部分と共に、本開示の原理を説明するために役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】[0025] 本教示による例示的な検査システムの概略図である。
【図２】[0026] 本教示による第１の光配置を用いて照らされたときの例示的な構造物を描く。
【図３】[0027] 本教示による第２の光配置を用いて照らされたときの例示的な構造物を描く。
【図４】[0028] 本教示によるワークピースを検査するための例示的な方法のフローチャート又はフロー図である。
【図５】[0029] 本教示による概略ブロック図である。
【図６】[0030] 本開示の実施例による背景除去法（background subtraction method）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
[0031] 図面の幾つかの細部は、厳密な構造的な精度、詳細、及び縮尺を維持するより、むしろ、本開示の理解を促すために簡略化され図示されていることに留意されたい。
【００２７】
[0032] 次に、その実施例が添付図面で示されているところの本教示の例示的な実施態様を、詳細に参照することになる。概して、同じ又は同様な部分を指すために、図面全体を通して同じ参照番号が使用されることになる。
【００２８】
[0033] ３Ｄ印刷される構成要素の製造中に欠陥を除去することは、部品が予測通りに動作することを確実にするために重要である。しかし、製造中に導入される幾つかの種類の欠陥は、検出することが難しい。というのも、例えば、複合材又は金属の構造物の表面色が、欠陥をカモフラージュ又はマスクし得るからであり、その欠陥は、部品が製造されているときに同じ色であり及び／又は同じ外観を有し得る。欠陥の例には、非限定的に、亀裂、窪み、及び変色、融合不良、異物、並びに表面多孔性が含まれる。一旦製造が完了すると、これらの欠陥は、次の目視検査又は非破壊試験中に大きく高価な構造物の不合格をもたらし得る。現在、例えば仕上げられた部品内の亀裂と汚染との両方を検出し得る検査技法は存在しない。したがって、製造工程中の亀裂と汚染との検出は、従来技法を超える改善を提供し得る。
【００２９】
[0034] 一般的に言うと、非限定的な一実施例では、複数の超高輝度有機発光ダイオードをホログラフィックフィルタと組み合わせて使用し、表面を光で過度に露光して、背景色を完全にブレンドする色を有する画像を生成して、検査対象の表面全体に均一な単色性の色を生成する。これによって、普通であれば隠されて検出できないはずの欠陥の検出及び／又は可視化が可能になる。この技法は、部品表面上で照らされ得る百万を超える色から選択することにおいて、フィードバックカメラを使用するフィードバック制御を使用して、照明を調性する。例えば、１以上のCMOS高解像度カメラが使用される。それによって、背景色がブレンドされて検査対象の表面全体に均一な単色性の色を生成することを可能にし、表面異常の存在を強調し得る色のばらつきの大きなダイナミックレンジが検出されることを可能にし得るフィードバックを提供する。
【００３０】
[0035] 背景色をブレンドして検査対象の表面全体に均一な単色性の色を生成する均一な光を選択するために、参照表（lookup table）から得られる色相及び／又は飽和のチャートが使用され得る。それは、１以上のOLED又は同様な照明光源から生成され得る数百万の色の選択肢からの選択を可能にする。代替的に及び／又は追加的に、１以上のホログラフィックフィルタを使用して、検査対象の部品の表面上に均一な光を提供し得る。均一な光の波長は、部品の表面からの水性塗料（color wash）反射を生成するように選択される。それはまた、中間色を除去しないとしても少なくとも低減させる。均一な光は、画像減算工程中の光のばらつきを防止するのに役立つ。検査されている表面の種類に応じて、二色性偏光子を使用して、鋭い角部からの輝きを除去し又は低減させることができる。その輝きは、欠陥の検出の不明瞭化又は欠陥の検出との干渉をもたらし得る。１以上のフィードバックカメラを使用して、一秒当たり数百万の色合いを選択し、異常や欠陥について表面をスキャンしながら環境に適応させることができる。次いで、色相及び／又は飽和を使用して、異常又は欠陥を識別することができる。製造中に問題が存在するかどうかを知ることによって、作業員は、製造工程の早い段階で問題が生じたかどうかを判定することができ、製造工程を修正するか又はその工程を停止することができる。製造工程中にスモークが存在する場合、スモークは、製造チャンバをヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン、又はクリプトンなどの希ガスを用いてパージすることによって、製造チャンバから除去することができる。これは、欠陥を特定できるだけでなく、使用される材料と積層造形マシンの使用との両方の観点から、より効率的な製造工程を実現することができる。
【００３１】
[0036] 本教示の一実施態様は、複合材部品及び他の製造品の製造中に欠陥を検出するための検査システム及び方法を含む。図１は、ワークピースを検査するための本教示による例示的な検査システム１００を描いている概略図である。検査システム１００は、積層造形チャンバ１０２を備える。積層造形チャンバ１０２を使用して、３Ｄ製造技法を使用して部品１０４を構築する。幾つかの実施例では、積層造形チャンバ１０２が、そこから希ガスを導入するバルブ１０６を備え得る。幾つかの実施例では、希ガスが、ヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン、クリプトン、又はそれらの組み合わせを含んでよい。製造されているワークピースに応じて、窒素、ネオン、アルゴン、及びクリプトンなどの希ガスが使用され得る。検査システム１００は、第１の照明光源１０８Ａ及び／又は第２の照明光源１０８Ｂなどの１以上の照明光源を備える。第１の照明光源１０８Ａは、第１の光放射１１０を生成するように構成されている。第１の光放射１１０は、単色性の光である。本明細書で使用される際に、単色性の光は、中で電磁波がある期間にわたり互いに固定され且つ予測可能な位相関係を維持する光を指す。検査システム１００は、調節された第１の放射光１１４を生成するために、第１の光放射１１０を調節するように構成された１以上のフィルタ１１２を備え得る。調節された第１の光放射１１０は、製造されている部品１０４のターゲットエリア１１６を均一な色彩光で照らす。それによって、ターゲットエリア１１６は、表面欠陥が、表面欠陥がないターゲットエリア１１６とは異なるように均一な色彩光を反射又は散乱させることを除いて、均一な単色性の色を有するようである。検査システム１００は、ターゲットエリア１１６によって散乱又は反射された第２の光放射１２０を取得するように構成され、第２の光放射１２０に基づいて、ターゲットエリア１１６における又はその近くの表面欠陥の存在を特定するように構成された１以上のフィードバックカメラ１１８を備える。検査システム１００は、１以上の第１の照明光源１０８Ａ、１以上の第２の照明光源１０８Ｂ、及び１以上のフィードバックカメラ１１８に結合された、コントローラ１２２を備える。コントローラ１２２は、第１の出力１２８に基づいて、ターゲットエリア１１６から反射される第４の光放射１２６を均一化するように、第３の光放射１２４を生成するための１以上の第１の照明光源１０８Ａ、１以上の第２の照明光源１０８Ｂのうちの少なくとも１つを調整するように構成されている。第２の光放射１２０及び／又は第４の光放射１２６は、１以上のフィードバックカメラ１１８によって受け取られ、以下で説明されるように、１以上の画像処理アルゴリズムを使用して表面欠陥の存在を特定するために解析される。１以上のフィードバックカメラ１１８の第１のフィードバックカメラ１３０は、第４の光放射１２６に基づいて表面欠陥を検出するように構成されている。
【００３２】
[0037] 本明細書で使用される際に、第１の光放射は、第１の照明光源１０８Ａ又は第２の照明光源１０８Ｂのいずれかによって生成された光であり、最初に部品１０４上に入射する光である。第２の光放射は、入射した第１の光放射から部品１０４によって反射及び／又は散乱された光である。第３の光放射は、第１の照明光源１０８Ａ又は第２の照明光源１０８Ｂのいずれかによって生成された光であり、１以上のフィードバックカメラ１１８の解析に基づいて、第１の照明光源１０８Ａ又は第２の照明光源１０８Ｂのいずれかによって修正された、部品１０４上に入射する光である。第４の光放射は、第３の光放射から部品１０４によって反射及び／又は散乱された光である。
【００３３】
[0038] 第１の照明光源１０８Ａ及び／又は第２の照明光源１０８Ｂなどの１以上の照明光源は、１以上の照明光源によって発される光の１以上のパラメータを制御するために、コントローラ１２２に電気的に接続され得る。１以上の照明光源は、１以上のレーザー１３２、複数のOLEDを含む１以上の有機発光ダイオード（OLED）アレイ１３４、複数のLEDを含む１以上の発光ダイオード（LED）アレイ１３６、又は本明細書で説明されるように構成可能な別の照明光源であってよく、それらを含んでよい。例えば、１以上のレーザー１３２の各レーザー、複数のOLEDの各OLED、又は複数のLEDの各LEDは、少なくとも１０００ルクスの強度を出力するように構成されてよく、１ワット当たり少なくとも１００ルーメン（lm／W）、若しくは少なくとも１２５lm／W、又は少なくとも１５０lm／Wの発光効率を有してよく、製造されている部品の非常に明るい照明を可能にし、それは、異なる強度及び／又は色を区別することを可能にする助けとなる。というのも、異なる欠陥は、異なる照明条件の下で検出可能だからである。１以上の第１の照明光源１０８Ａ及び／又は１以上の第２の照明光源１０８Ｂは、コントローラ１２２に電気的に結合され、コントローラ１２２によって制御され得る。第１の光放射１１０及び／又は第３の光放射１２４は、１以上の第１の照明光源１０８Ａ及び／又は１以上の第２の照明光源１０８Ｂによって出力される光出力の、光強度、色相、飽和、又は１以上の色のうちの１以上に対して可変或いは構成可能である。この可変性は、第１の光放射を背景色とブレンドさせて、検査対象の表面全体に均一な単色性の色を生成するように制御することを可能にする。複数の発光ダイオード又は複数の有機発光ダイオードなどの１以上の照明光源の各要素は、各要素の種々の光強度、種々の色相、飽和、又は種々の色を生成するために個別に制御され得る。可変及び／又は構成可能な制御は、コントローラ１２２によって実施され得る。コントローラ１２２は、１以上の照明光源に供給される電流、電圧、及び／又はパルス幅変調を変更することができる。更に又は代替的に、可変及び／又は構成可能な制御は、色相／飽和の参照表を使用してコントローラ１２２によって実施されて、出力光の色相又は飽和を変更することができる。可変及び／又は構成可能な制御は、種々の欠陥が種々の照明条件の下で検出され得ることを可能にする。一実施例では、フィードバック制御カメラを、プロセッサと組み合わせて使用して、部品からの反射及び／又は散乱された光を受け取り、解析する。
【００３４】
[0039] １以上のフィードバックカメラ１１８は、部品１０４の全体を含むターゲットエリア１１６又は他のエリアを撮像するように構成されている。フィードバックカメラ１１８のうちの１以上は、電荷結合素子（CCD）撮像器、相補型金属酸化膜半導体（CMOS）撮像器、高速ビデオカメラ、又は別の適切な撮像器を含み得る。それらは、高速応答時間と検出可能な広範囲の波長とを提供し、背景色のブレンドを可能にして、検査対象の表面全体に均一な単色性の色を生成し、表面内の欠陥を識別できるようにする。ディスプレイ１３８は、以下で説明されるように、作業員による再確認のために、１以上のフィードバックカメラ１１８の出力を表示するようにコントローラ１２２に結合されている。
【００３５】
[0040] 上述されたように、部品１０４の少なくともターゲットエリア１１６の表面色は、積層造形チャンバの側壁の色などの背景に色を合わせる（例えばカモフラージュする）ことができる。従来の検査システムは、概して、異物を確実に検出することが不得意であり、特に、その異物が、検査されている部品と同じ又は類似した組成、色、及び質感であるときはそうである。
【００３６】
[0041] 本教示の一実施態様では、検査システム１００のプロセッサ１４０が、画像処理を実行し、第２の光放射１２０に基づく１以上のフィードバックカメラ１１８のうちの第１のフィードバックカメラ１３０から導出された第１の出力１２８（例えば第１のデータセット）の、第４の光放射１２６に基づく１以上のフィードバックカメラ１１８のうちの第１のフィードバックカメラ１３０又は別のフィードバックカメラから導出された第２の出力（第２のデータセット）との比較を実行する。プロセッサ１４０によって実行される画像処理は、部品の現在取得された画像と、部品の以前に取得された画像又は製造されている部品と同じ配向にある既知の不具合がない部品の画像と、のピクセルごとの画像の比較を含む。プロセッサ１４０は、両方の画像の同じ座標にある各ピクセルの色が同一である場合、減算工程中に、正味の結果がゼロであり、光放射が正しい値に設定されていると判定する。次いで、プロセッサ１４０は、コントローラ１２２を介して、１以上の第１の照明光源１０８Ａ及び／又は１以上の第２の照明光源１０８Ｂによって出力された第１の光放射１１０を修正して、第３の光放射１２４をもたらすことができる。プロセッサ１４０の機能の更なる詳細は、以下で提供される。例えば、コントローラ１２２は、１以上の照明光源に供給される電流、電圧、及び／又はパルス幅変調を変更することができる。
【００３７】
[0042] 第１の光放射１１０が、画像処理及び比較に基づいてプロセッサ１４０によって特定された第１の出力１２８に従って修正されると、１以上のフィードバックカメラ１１８のうちの第１のフィードバックカメラ１３０からの第１の出力１２８は、１以上のフィードバックカメラ１１８のうちの第１のフィードバックカメラ１３０又は別のフィードバックカメラからの第２の出力と再び比較され得る。その第２の出力を使用して、１以上の第１の照明光源１０８Ａ及び／又は１以上の第２の照明光源１０８Ｂによって出力される第１の光放射１１０を修正する。プロセッサ１４０は、画像処理技法のうちの１以上を使用して、部品の現在取得された画像を、部品の以前に取得された画像又は同じ配向にある同じ部品の既知の不具合がない画像と比較し、減算工程を実行して、異常を特定する。１以上の第１の照明光源１０８Ａ及び／又は１以上の第２の照明光源１０８Ｂによって出力された第１の光放射１１０における、この一連の比較及び結果として生じる変更は、背景と色を合わせる又は背景をカモフラージュする、すなわち、背景の色を相殺し、ターゲットエリア１１６又は部品１０４の全体の背景から反射される光を均一化する試みにおいて継続し得る。それによって、（１以上の）異物、（１以上の）亀裂、（１以上の）窪み、及び／又は他の表面異常若しくは欠陥が、１以上のフィードバックカメラ１１８によって取得された画像内で背景から識別される。第１の光放射１１０の質及び特性は、例えば、１以上のカメラ１１８によって撮像されたターゲットエリア１１６の背景特徴が十分に不明瞭になるまで、コントローラ１２２によって調整され得る。それによって、任意の欠陥は、背景と比較して高コントラストで撮像される。更に、ターゲットエリア１１６の第１の画像は、第１の光放射１１０で照射する前に取得され、第１の光放射１１０で照射した後に取得されたターゲットエリア１１６の第２の画像と比較され、評価されて、第１の光放射１１０の有効性を特定することができる。これを更に調整して、（１以上の）任意の表面の欠陥を背景表面と更に対比させることができる。プロセッサ１４０が、この最終状態（１以上の第１の照明光源１０８Ａ及び／又は１以上の第２の照明光源１０８Ｂのフィードバック制御の工程を介して、部品１０４がカモフラージュされ又は近づけられた）が実現されたと判定すると、コントローラ１２２は、作業員による目視のために画像をディスプレイ１３８上に表示し得る。作業員は、次いで、表面異常を生成した製造工程における課題を修正することができる。例えば、画像減算技法を使用することによって、減算の差異に部品全体が現れないようにする必要がある。任意の差異が特定された場合、その差異は、欠陥の存在によるものである。修正は、異物を除去すること、表面欠陥、若しくは部品１０４内の他の欠陥を修理すること、又は別の修正を含み得る。
【００３８】
[0043] この技法は、少なくとも部分的に、１以上の第１の照明光源１０８Ａ及び／又は１以上の第２の照明光源１０８Ｂによって部品１０４のターゲットエリア１１６上に出力され得る、百万を超える色、可変色相、可変飽和、及び可変パターンから個別に選択することにおけるフィードバック制御によって可能になる。例えば、フィードバック制御は、１以上の画像処理アルゴリズムによって特定されるように、部品が背景色に対してカモフラージュされるまで、１以上の照明光源の１以上の動作パラメータを連続的に調整し得る。部品の現在の画像のヒストグラムと部品の１以上の以前に取得された画像又は同じ配向にある同じ部品の既知の不具合がない画像のヒストグラムとが、１以上の照明光源の色の動作パラメータの各事例について生成されてよく、２つのヒストグラムの比較が行われ得る。１以上の照明光源の動作パラメータの最終状態は、部品の現在の画像のヒストグラムと、部品の１以上の以前に取得された画像又は同じ配向にある同じ部品の既知の不具合がない画像のヒストグラムとが適合したときか、又はその２つの間の差異が最小化され又はゼロであるときに、実現され得る。適切な第１の光放射１１０は、最初にターゲットエリア１１６をマスクすることを試みる。第１のフィードバックカメラ１３０によって捕捉された画像は、プロセッサ１４０によって解析され得る。次いで、プロセッサ１４０は、１以上の照明光源１０８Ａ及び／又は１以上の第２の照明光源１０８Bの１以上の質又は特性（例えば、色相、飽和、パターンなど）を変化させて、ターゲットエリア１１６からの第２の光放射１２０及び／若しくは第４の光放射１２６の反射を均一化し、並びに／又はターゲットエリア１１６をカモフラージュする。反射を均一化すること及び／又はターゲットエリア１１６をカモフラージュすることによって、異物、亀裂、窪みなどの異常及び／又は欠陥のコントラストが増加し、それによって、これらの異常及び／又は欠陥の検出を改善する。１以上の第１の照明光源１０８Ａ及び／又は１以上の第２の照明光源１０８Ｂは、色相、飽和、強度、及びパターンを変動させながら、一秒当たり数百万の色合いを同時に生成することができる。それらは、プロセッサ１４０によって選択されてよく、それによって、目視環境を適応させ、欠陥を検出する能力を高めることができる。第１の光放射１１０を、色、強度、色相、及び飽和のうちの１以上に対して調整することによって、白色光の下でカモフラージュされ得る異常から背景の固有のパターンを識別する助けとなる。
【００３９】
[0044] 図２は、第１の光照射パラメータの下で１以上のフィードバックカメラ１１８によって撮像され得る部品１０４の第１のビュー（view）２００を表している。部品１０４は、円２０１によって表され、部品１０４が背景にカモフラージュされたときに、画像処理技法を介して特定される欠陥２０２を含む。図３は、第２の光照射パラメータの下で１以上のフィードバックカメラ１１８によって撮像され得る部品１０４の代替的なビュー３００を表している。部品１０４は、円３０１によって表され、部品１０４が背景によってカモフラージュされたときに、画像処理技法を介して特定される欠陥３０２を含む。図２及び図３で示されているように、種々の欠陥は、種々の照射パラメータを使用して特定され得る。図２と図３との両方は、上述されたように、１以上の第１の照明光源１０８Ａ及び／又は１以上の第２の照明光源１０８Ｂのフィードバック制御を使用する。例えば、図２では、部品１０４から反射される光が均一化され、部品１０４の色に対する欠陥２０２のコントラストが増加し、白色光又は周囲の光照射の下よりも、フィードバック制御を実行した後で調節された第１の放射光１１４の下でより容易に検出される。
【００４０】
[0045] 「カモフラージュブレーキング（camouflage breaking）」などの技法とは対照的に、本教示は、欠陥の検出を向上させるために偏光（polarization）を含まず、偏光に頼らない。その代わりに、本教示は、部品１０４からの入射光の反射を均一化させることを含む。それによって、部品１０４からの反射は、反射される光強度に関して均一になり、それによって、ターゲットエリア１１６又は部品１０４の全体を、積層造形チャンバ１０２の背景にカモフラージュし、それによって、欠陥のコントラスト及び検出を向上させる。言い換えると、第１の放射光１１０は、調整され、制御され、及び／又は変化される。それによって、ターゲットエリア１１６又は部品１０４の全体から反射される光は、色相、飽和、色、及び強度のうちの１以上に関して画像にわたり均一又は均質である。実際に、新しい均一な又はカモフラージュされた背景が生成されると、１以上のフィードバックカメラ１１８を使用して撮像されたときに、それは表面異常を示す。例えば、図２の背景が白色光の照明の下で欠陥２０２をカモフラージュする一方で、図３の部品１０４は、第１の光放射１１０又は第４の光放射１２６の照射の下で、フィードバック制御に続いて欠陥２０２を強調し欠陥２０２の検出を容易にする。
【００４１】
[0046] 上述されたように、図１の検査システム１００は、１以上のフィードバックカメラ１１８からの出力を表示するディスプレイ１３８を含む。その出力は、作業員によって目視可能である。表面異常が検出された場合、作業員は、上述の方法又は異なる方法のうちの１つを使用して異常を修正することができる。
【００４２】
[0047] ワークピースを検査するための方法４００が、図４のフローチャート又はフロー図で示されている。方法４００は、動作又は上述されたような図面内で描かれている構造物のうちの１以上の使用によって進んでよく、したがって、図１〜図３を参照しながら説明される。しかし、本明細書で特段の記述がなければ、方法４００が、任意の特定の構造物又は用途に限定されないことを理解されたい。方法４００は、一連の作用又はイベントとして説明されるが、本教示が係る作用又はイベントの順序に限定されないことを更に理解されたい。一部の作用は、本明細書に記載のものとは異なる順序で、且つ／又は本明細書で説明されるもの以外の作用若しくはイベントと同時に生じ得る。更に、本教示に係る方法は、簡潔にするために示されていない他の作用又はイベントを含み得るが、他の描かれている作用又はイベントは削除又は修正され得る。
【００４３】
[0048] 方法４００は、４０２で、１以上の照明光源を使用して第１の光放射を向けることによって開始し得る。第１の光放射は、製造されている部品のターゲットエリアを均一な色彩光で照らす。それによって、ターゲットエリアは、実質的に均一な単色性の色を有するようである。例えば、第１の光放射１１０は、１以上のレーザー１３２、１以上のOLEDアレイ１３４、１以上のLEDアレイ１３６、又は別の照明光源などの１以上の照明光源１８８を使用して出力され得る。
【００４４】
[0049] 方法４００は、４０４で、１以上のフィードバックカメラを使用して、第１の出力を生成するために、ターゲットエリアによって散乱又は反射された第２の光放射の現在の画像を捕捉することによって続き得る。実施例を継続すると、次いで、ターゲットエリア１１６によって散乱又は反射された光は、第１のフィードバックカメラ１３０によって撮像されて、第１の出力１２８を生成する。例えば、１以上のフィードバックカメラ１１８のうちの第１のフィードバックカメラ１３０を使用して、第１の出力１２８を生成する。方法４００は、４０６で、表面欠陥が存在するかどうかを判定するために、現在の画像を以前に取得された画像と比較することによって、１以上のフィードバックカメラ１１８のうちの少なくとも１つを使用して、第２の光放射１２０の現在の画像を解析することによって続き得る。実施例を継続すると、コントローラ１２２に結合されたプロセッサ１４０が、上述されたような及び以下で説明されるような、背景画像減算技法や画像ヒストグラム解析などの１以上の画像処理アルゴリズム、及び他の適切なアルゴリズムを実行して、パターン解析を実行し、第１の光放射１１０又は第４の光放射１２６が、ターゲットエリア１１６又は部品１０４の全体を色合わせ又はカモフラージュするのに十分であると判定する（例えば、フィードバック制御工程）。
【００４５】
[0050] 背景画像減算では、物体が、１以上のビデオフレーム内で背景から分離される。背景画像減算に対する１つのアプローチでは、時間ｔにおける背景に対して推測が行われる。その推測された背景は、次いで、入力フレームから減算される。次いで、閾値Ｔｈが絶対差に適用されて、マスクを得る。２つのフレーム間の絶対差を使用して、閾値を特定することができる。背景は、以前のフレームであると推測され得る。それによって、背景除去は、ｔにおけるフレームとｔ−１におけるフレームとの間の絶対差によって提供され得るか、又は｜I（x，y，t）−I（x，y，t-1）｜＞Ｔｈとして数学的に表現され得る。特定のピクセルの値が、適応ガウス分布（adaptive Gaussians）の混合物としてモデル化され得る。各反復では、ガウス分布が、発見的方法（heuristic）を使用して評価されて、どれが最も背景に一致するかを特定する。背景ガウス分布に合致しないピクセルは、適切に分類される。次いで、ピクセルは、２Ｄ連結成分解析（connected component analysis）を使用してグループ化される。
【００４６】
[0051] 方法４００は、４０８で、表面欠陥が存在するとの判定に基づいて、積層造形を停止することによって続き得る。実施例を継続すると、第１の出力１２８又は続く出力が、図１に従って、作業員による再確認のためにディスプレイ１３８上に表示され得るか、又はプロセッサ１４０が利用可能なデータの解析を実行し得る。第１の出力１２８又は続く出力が、欠陥が存在することを示している場合、積層造形は停止され、それによって、例えば作業員によって欠陥が修正されてよく、又は他の作業が行われ得る。方法４００は、４１０で、表面不具合が存在しないとの判定に基づいて、積層造形を継続することによって続き得る。実施例を継続すると、第１の出力１２８又は続く出力が、図１に従って、作業員による再確認のためにディスプレイ１３８上に表示され得るか、又はプロセッサ１４０が利用可能なデータの解析を実行し得る。第１の出力１２８又は続く出力は、不具合が存在しないことを示し、積層造形は継続する。
【００４７】
[0052] 方法４００は、４１２で、均一な色彩光をもたらす調節された第１の光放射を生成するために、１以上のフィルタを使用して第１の光放射を調節することを含み得る。例えば、ホログラフィックフィルタなどの１以上のフィルタを使用して、均一な色彩光を生成するために第１の光放射を修正することができる。
【００４８】
[0053] 方法４００は、４１４で、第１の出力に基づいてターゲットエリアから反射される第４の光放射を均一化するように、第３の光放射を生成するための１以上の照明光源のうちの少なくとも１つを調整することを含み得る。
【００４９】
[0054] 方法４００は、４１６で、フィードバックカメラのうちの少なくとも１つからの第１の出力から取得されたデータを、作業員による検査のためにディスプレイ上に表示することを含み得る。
【００５０】
[0055] 方法４００は、４１８で、第２の光放射の少なくとも１つの特性について所定の閾値レベルが満たされていると判定することを含み得る。ここで、１つの特性は、色相、飽和、又は輝度である。
【００５１】
[0056] １以上のフィードバックカメラ１１８のうちの少なくとも１つを使用して第２の光放射１２０を解析することは、４１６で、第２の光放射１２０の少なくとも１つの特性について所定の閾値レベルが満たされていると判定することを更に含み得る。１つの特性は、色相、飽和、又は輝度である。該解析は、現在取得された画像を、以前に取得された画像、又は作製されている部品と同じ配向にある同じ部品の既知の不具合がない画像と比較することを含む。その比較は、２つの画像のピクセルごとの減算を実行することによる。この技法を使用して、２つの画像の色の差異を検出する。
【００５２】
[0057] 背景除去は、（１以上の）カメラからの現在のフレームと以前のフレームとから取得された差異から不具合又は欠陥の検出を可能にする。（１以上の）カメラ（例えば、１以上のフィードバックカメラ１１８）からの各フレームは、移動平均関数（running average function）に供給されてよく、移動平均関数は、全てのフレームの平均を見つけ続けることができる。次いで、フレーム間の絶対差異が計算される。それは、部品が製造されているときに、その部品内の不具合又は欠陥の存在の表示を提供する。
【００５３】
[0058] 図６は、本開示の実施例による背景除去法６００を示している。背景除去法６００は、６０２で、１以上のフィードバックカメラ１１８から入力を取得する。以前に取得された画像は、６０４で、１以上のフィードバックカメラ１１８から取得される。新しい画像は、６０６で、以前に取得された画像から減算される。ピクセルごとの減算は、６０８で、プロセッサ１４０によって実行される。プロセッサ１４０は、新しい画像（例えばI（x，y））と以前に取得された画像（例えばB（x，y））との間のピクセルごとの計算を算出する。上述されたように、新しい画像のピクセル値と以前に取得された画像のピクセル値との間の差異が、所望の閾値より大きい場合、欠陥の存在は、６１２で検出される（例えば、「YES矢印」）。他方で、新しい画像のピクセル値と以前に取得された画像のピクセル値との間の差異が、所望の閾値より大きくない場合、欠陥が存在しないことは、６１０で検出される（例えば、「NO矢印」）。
【００５４】
[0059] プロセッサ１４０は、背景照明を介した色ソート技法（color sorting technique）を使用して解析を実行するように構成され得る。単色性のカメラは、黒から白までの灰色の色合いを検出し、高コントラストの欠陥を有する製品をソートするときに効果的であり得る。高色彩解像度を有する洗練された色彩カメラは、数百万の色を検出して、より微妙な色の不具合を良く識別することができる。三色性の色彩カメラ（３チャネルカメラとも呼ばれる）は、光を、IR及びUVと同様に、可視スペクトル内の赤、緑、及び／又は青を含み得る３つの帯域に分割する。この実施例では、ビニング技法（binning technique）が使用され得る。LEDのビニングの作用は、色、電圧、及び輝度などの特定の特性によってLEDをソートする工程である。照明産業では、現在、全ての白色LEDのカラーポイントを標準化するために使用されているビンの寸法と座標とについて、規格が制定されている。例えば、米国規格協会（ANSI）の規格C78.377-2017は、現在、全ての白色光LEDのカラーポイントを標準化するために使用されているビンの寸法と座標を提供する。これらの寸法は、相関色温度（CCT）とプランキアンイオカス（Plackian Iocus）からの距離（Duv）から計算される。色空間は、３つの次元（xyB）を有し得る。ここで、Bは輝度である。画像ヒストグラムは、画像内のピクセルの数のそれらの強度の関数としてのグラフィカルな表現であり、色ソートを実行するために使用され得る。ヒストグラムは、ビンから作成される。各ビンは特定の強度値範囲を表している。ビンの最終値は、それに割り当てられるピクセルの数である。適切なソフトウェアと組み合わせると、カメラを備えたソーター（sorter）は、各物体の色、サイズ、形状、ならびに製品の欠陥の色、サイズ、形状、及び位置を認識することができる。それによって、欠陥をカメラにとって視認可能にし得る。
【００５５】
[0060] 検査システムの構成要素又はサブシステムのそれぞれは、検査システムの設計に応じて、様々な構成で電気的及び通信的に相互接続され得ることが考慮される。図５は、本教示の一実施態様による検査システム５００を描いている概略ブロック図である。更に、検査システム５００は、単純化のために描かれなかった又は説明されなかった他の構造物を含み得る。
【００５６】
[0061] 検査システム５００は、コントローラ５０２及びプロセッサ５０４を含む。プロセッサ５０４は、コントローラ５０２の部分であってよく、又はそれから分離されてよい。コンピュータ可読メモリ５０５は、本明細書で説明される工程のうちの１以上を実行するための指示命令を保存する。フィードバックカメラ５０６は、解析のためにプロセッサ５０４に画像データを供給する。図で描かれているように、プロセッサ５０４を使用して、照明光源５０８及びディスプレイ５１０を制御する。検査システム５００を採用して、上述されたように他の使用向けに、ワークピースの検査を実行することができる。
【００５７】
[0062] 幾つかの実施例では、機能は、ソフトウェアに特定の動作が実装される場合、１以上の指示命令又はコードとして、コンピュータ可読媒体に記憶され得るか又はコンピュータ可読媒体を経由して送信され得る。コンピュータ可読媒体は、１つの場所から別の場所へのコンピュータプログラムの送信を容易にする任意の媒体を含む、有形な非一過性のコンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、利用可能な任意のコンピュータによってアクセス可能な有形な非一過性の媒体であり得る。非限定的な例としては、かかる有形かつ非一過性のコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EEPROM、CD-ROM若しくは他の光ディスク記憶デバイス、磁気ディスク記憶デバイス若しくは他の磁気記憶デバイス、又は、指示命令若しくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを保持若しくは記憶するために使用可能であり、且つ、コンピュータによってアクセス可能な他の任意の媒体を含み得る。本明細書において、ディスク（disk及びdisc）とは、CD、レーザーディスク、光ディスク、DVD、フロッピーディスク、及びブルーレイディスクを含み、ディスク（disk）が通常、データを磁気的に再生する一方、ディスク（disc）は、レーザーを用いて光学的にデータを再生するものである。また、接続があればそれは、正確には、コンピュータ可読媒体と表現される。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（DSL）、又は、無線技術（赤外線、無線、及びマイクロ波など）を使用して、ウェブサイト、サーバ、又は他の遠隔ソースから伝送される場合には、これらの同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、DSL、又は無線技術（赤外線、無線、及びマイクロ波など）も、媒体の定義に含まれる。上述したものの組み合わせも、コンピュータ可読媒体の範囲に含まれるべきである。
【００５８】
[0063] 前述の説明は例示であり、当業者には、構成及び実施態様における変形例が想起され得る。例えば、本明細書で開示される本開示の実施例との関連で説明される、様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、及び回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（DSP）、特殊用途向け集積回路（ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、暗号コプロセッサ若しくは他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲート若しくはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、又は、本明細書で説明される機能を実行するよう設計されたそれらの任意の組み合わせを用いて実装され得るか又は実施され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサでありうるが、代替的には、任意の従来型のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又は状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組み合わせ（例えば、DSPとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、１以上のマイクロプロセッサとDSPコアとの併用、又は、他の任意のかかる構成）としても実装され得る。
【００５９】
[0064] １以上の実施例では、説明された機能が、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらのいずれかの組み合わせで実装され得る。ソフトウェアの実施態様では、本明細書に記載の技法は、本明細書に記載の機能を実行するモジュール（例えば、手順、機能、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラスなど）を用いて実装され得る。モジュールは、情報、データ、引数（argument）、パラメータ、又はメモリコンテンツをパッシングすること及び／又は受信することによって、別のモジュール又はハードウェア回路に接続され得る。情報、引数、パラメータ、データ等は、メモリ共有、メッセージパッシング、トークンパッシング、ネットワーク伝送等を含む任意の好適な手段を使用して、パッシングされ得るか、転送されうるか、又は伝送され得る。ソフトウェアのコードは、メモリユニットに記憶され、且つプロセッサによって実行され得る。メモリユニットは、プロセッサの内部又は外部に実装され得る。この場合、メモリユニットは、当技術分野では既知の様々な手段を介して、プロセッサに通信可能に連結され得る。
【００６０】
[0065] 更に、本開示は、下記の条項に係る実施形態を含む。
[0066] 条項１
部品を積層造形及び３Ｄ印刷するためのリアルタイム表面検査のための方法であって、
１以上の照明光源を使用して第１の光放射を向けることであって、前記第１の光放射は、ターゲットエリアが実質的に単色性の色を有しているかのように、製造されている部品の前記ターゲットエリアを均一な色彩光で照らす、第１の光放射を向けること、
１以上のフィードバックカメラを使用して、第１の出力を生成するために、前記ターゲットエリアによって散乱又は反射された第２の光放射の現在の画像を捕捉すること、及び
表面欠陥が存在するか又は存在しないかを判定するために、前記現在の画像を以前に取得された画像と比較することによって、前記１以上のフィードバックカメラのうちの少なくとも１つを使用して、前記第２の光放射の前記現在の画像を解析することを含む、方法。
[0067] 条項２
前記表面欠陥が存在するとの判定に基づいて、前記積層造形を停止することを更に含む、条項１に記載の方法。
[0068] 条項３
前記表面欠陥が存在しないとの判定に基づいて、前記積層造形を継続することを更に含む、条項１又は２に記載の方法。
[0069] 条項４
前記均一な色彩光をもたらす調節された第１の光放射を生成するために、１以上のフィルタを使用して前記第１の光放射を調節することを更に含む、条項１から３のいずれか一項に記載の方法。
[0070] 条項５
前記ターゲットエリアから反射される第４の光放射を均一化するように、第３の光放射を生成するための前記１以上の照明光源のうちの少なくとも１つを調整することを更に含む、条項１から４のいずれか一項に記載の方法。
[0071] 条項６
前記ターゲットエリアから反射される第４の光放射を均一化するように、第３の光放射を生成するための前記１以上の照明光源のうちの少なくとも１つを調整することを更に含む、条項１から５のいずれか一項に記載の方法。
[0072] 条項７
第３の光放射を生成するための前記１以上の照明光源のうちの少なくとも１つを調整することが、前記表面不具合から反射される第５の光放射を除いて、前記ターゲットエリアから反射される第４の光放射を均一化することをもたらす、条項１から６のいずれか一項に記載の方法。
[0073] 条項８
前記１以上の照明光源のうちの第１の照明光源が、複数の発光ダイオード、複数の有機発光ダイオード、又は複数のレーザーを含む、条項１から７のいずれか一項に記載の方法。
[0074] 条項９
複数の発光ダイオード又は複数の有機発光ダイオードの各要素が、各要素の色相、飽和、又は色を生成するように個別に制御される、条項１から８のいずれか一項に記載の方法。
[0075] 条項１０
前記フィードバックカメラのうちの前記少なくとも１つから取得されたデータを、作業員による検査のためにディスプレイ上に表示することを更に含む、請求項１に記載の方法。
[0076] 条項１１
前記表面欠陥が、前記第２の光放射の色相及び飽和の解析に基づいて検出されて、異常を識別する、条項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
[0077] 条項１２
前記１以上のフィードバックカメラのうちの少なくとも１つを使用して前記第２の光放射を解析することが、前記第２の光放射の少なくとも１つの特性について所定の閾値レベルが満たされたと判定することを更に含む、条項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
[0078] 条項１３
前記１つの特性は、色相、飽和、又は輝度である、条項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
[0079] 条項１４
前記ターゲットエリアは、前記部品の全体を含む、条項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
[0080] 条項１５
前記第１の光放射は、単色性の照明放射である、条項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
[0081] 条項１６
部品を積層造形及び３Ｄ印刷するためのリアルタイムの表面不具合検出のためのシステムであって、
製造される部品を備えた積層造形チャンバ、
第１の光放射を生成するように構成された１以上の照明光源、
前記第１の光放射を調節するように構成された１以上のフィルタであって、調節された前記第１の光放射は、製造されている前記部品のターゲットエリアを均一な色彩光で照らす、１以上のフィルタ、
前記ターゲットエリアによって散乱又は反射された第２の光放射の現在の画像を捕捉し、前記第２の光放射に基づいて前記ターゲットエリアにおける又はその近くの表面欠陥の存在を特定するように構成された１以上のフィードバックカメラ、及び
前記１以上の照明光源と前記１以上のフィードバックカメラとに結合されたコントローラであって、前記１以上のフィードバックカメラに基づいて、前記ターゲットエリアから反射される第４の光放射を均一化するように、第３の光放射を生成するための前記１以上の照明光源のうちのすくなくとも１つを調整するように構成されたコントローラを備え、
前記１以上のフィードバックカメラのうちの第１のフィードバックカメラは、前記第４の光放射に基づいて前記表面不具合を検出するように構成されている、システム。
[0082] 条項１７
前記積層造形チャンバが、そこから希ガスが導入されるバルブを備える、条項１６に記載のシステム。
[0083] 条項１８
前記希ガスは、ヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン、又はクリプトンである、条項１６又は１７に記載のシステム。
[0084] 条項１９
指示命令を含む非一過性のコンピュータ可読媒体であって、前記指示命令は、ハードウェアプロセッサによって実行されたときに、前記ハードウェアプロセッサに、部品を積層造形及び３Ｄ印刷するためのリアルタイム表面検査のための方法を実行させるための動作を実行させ、前記方法は、
１以上の照明光源を使用して第１の光放射を制御することであって、前記第１の光放射は、ターゲットエリアが実質的に均一な単色性の色を有しているかのように、製造されている部品の前記ターゲットエリアを均一な色彩光で照らす、第１の光放射を制御すること、
１以上のフィードバックカメラを使用して、第１の出力を生成するために、前記ターゲットエリアによって散乱又は反射された第２の光放射の現在の画像を捕捉すること、及び
表面欠陥が存在するか又は存在しないかを判定するために、前記現在の画像を以前に取得された画像と比較することによって、前記１以上のフィードバックカメラのうちの少なくとも１つを使用して、前記第２の光放射の前記現在の画像を解析することを含む、非一過性のコンピュータ可読媒体。
[0085] 条項２０
前記動作は、前記表面不具合が存在するとの判定に基づいて、前記積層造形を停止することを更に含む、条項１９に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
[0086] 条項２１
前記動作は、前記表面不具合が存在しないとの判定に基づいて、前記積層造形を継続することを更に含む、条項１９又は２０に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【００６１】
[0087] 本教示の広い範囲を説明している数値の範囲及びパラメータは概算であるが、それにもかかわらず、特定の実施例で説明されている数値は、可能な限り正確に記載されている。しかし、任意の数値は、それぞれの試験的測定に見られる標準偏差から必然的に生じる若干の誤差を本質的に含んでいる。更に、本明細書で開示された全ての範囲が、本明細書内に包含される任意の全ての部分範囲を含むと理解すべきである。例えば、「１０未満」の範囲は、ゼロの最小値と１０の最大値との間の（及びそれを含む）任意の及び全てのサブ範囲、すなわち、ゼロ以上の最小値と１０未満の最大値とを有する任意の及び全てのサブ範囲、例えば、１から５を含むことができる。特定の場合では、パラメータとして述べられた数値が、負の値を採ることもある。この場合、「１０より小さい（less than 10）」と記載された範囲の例示の値は、負の値、例えば、−１、−２、−３、−１０、−２０、−３０などを想定し得る。
【００６２】
[0088] １以上の実施形態に関連して本明細書の教示を例示してきたが、付随する特許請求の主旨及び範囲から逸脱しなければ、実施例に変更及び／又は改変がなされ得る。例えば、プロセスを一連の作用又はイベントとして説明しているが、本明細書の教示は係る作用又はイベントの順序により限定されるわけではないことが、理解されよう。一部の作用は、本明細書に記載のものとは異なる順序で、且つ／又は本明細書に記載のもの以外の作用若しくはイベントと同時に生じ得る。また、本明細書の教示の１以上の態様又は実施態様に従って方法を実装するために、全てのプロセス段階が必要になるわけではないこともある。構造的構成要素及び／若しくは処理段階が追加され得ること、又は既存の構造的構成要素及び／若しくは処理段階が除去若しくは改変され得ることが認識されよう。更に、本明細書に示された作用のうちの１以上は、１以上の別の作用及び／又はフェーズにおいて実施されることもある。更に、「含む（including／includes）」、「有する（having／has）」、「伴う（with）」という語、又はこれらの後の変化形は、本明細書と特許請求の範囲のいずれかで使用される限りにおいて、「備える（comprising）」という語と同様の意味で、包括的であることが意図されている。「〜の少なくとも１つ、〜のうちの少なくとも１つ（at least one of）」という表現は、列挙されたアイテムのうちの一又は複数が選択されうることを意味するために、使用される。本明細書において、例えば「A及びB」などの項目の列挙に関する「１以上の」という用語は、A単独、B単独、又はA及びBを意味する。更に、本明細書の記述及び特許請求の範囲において、「上に（on）」という用語は、材料間に少なくとも何らかの接触があることを意味するのに対し、「上方に（over）」は、複数の材料が互いに近接しているが、１以上の追加の介在材料を伴う場合があり、接触することは可能であるが必須ではないことを意味する。「上に（on）」、「上方に（over）」のいずれも、本明細書で使用する限り、何らかの方向性を示唆するわけではない。「コンフォーマル」という用語は、下にある材料の角度がコンフォーマル材料によって保護されるコーティング材を表す。「約（about）」という語は、例示している実行形態にプロセス又は構造上の不適合が生じない限り、列挙された値に何らかの変更を加え得ることを示している。最後に、「例示的な（exemplary）」は、記述が、理想的であることを示唆するよりはむしろ、一例として使用されていることを示すものである。本明細書の検討及び本明細書の開示の実践により、当業者には、本明細書の教示の他の実行形態も自明となろう。本明細書及び例は例示にすぎないと見なされることが意図されており、本書の教示の真の範囲及び主旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。
【００６３】
[0089] 本出願で使用される相対位置の用語は、被加工物の方向付けに関わらず、被加工物の従来の平面又は作業面に平行な平面に基づき定義される。本出願で使用する「水平方向の（horizontal）」又は「横方向の（lateral）」という用語は、ワークピースの配向に関わらずワークピースの作業面又は従来の平面に平行な平面として定義される。「垂直方向の（vertical）」という用語は、水平に対して直角方向を指す。「上に（on）」、「（「側壁」という用語に見られるような）側面（side）」、「高い」、「低い」、「上方に（over）」、「最上部（top）」、「下に」などの用語は、ワークピースの配向に関わらずワークピースの最上面に位置する従来の平面又は作業面に関連して定義される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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