[發明專利]機器視覺輔助的增材制造的系統和方法

在審

• 申請號: 201580052221.6
• 申請日: 2015-07-28
• 公開（公告）號: CN106715084A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 哈維爾·E·拉莫斯;平查雅·西帝-阿蒙;沃伊切赫·馬突斯克;王玉望
• 申請（專利權）人: 麻省理工學院
• 主分類號: B29C64/112
• 分類號: B29C64/112;B29C64/20;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙)31239
• 代理人: 余文娟

關于聯邦政府資助研究或開發的聲明

本發明是在根據國家科學基金會授予的授權號IIS-1116296以及空間和海上作戰系統中心授予的合同號N66001-12-1-4242的政府支持下進行的。政府對本發明具有一定的權力。

背景技術

增材制造，例如3維(3D)打印提供了用于制造物體的技術，這通常是通過使建筑材料的部分在特定位置上固化和/或組合來進行的。增材制造技術可以包括立體光刻、選擇性或熔融沉積成型、直接復合制造、層壓物體的制造、選擇性相區沉積、多相噴射固化、彈道顆粒制造、顆粒沉積、激光燒結、聚合物噴射或其組合。許多增材制造技術是通過形成通常是所需物體的橫截面的連續層來構建各部分的。通常，形成每個層，以使得其粘附到之前形成的層或上面構建有物體的基材上。

發明內容

根據一些實施例，提供了一種校準增材制造裝置的方法，該增材制造裝置包括構建平臺、成像裝置和一個以上打印頭，且該方法包括至少部分地通過使用成像裝置對位于構建平臺上的校準圖像進行成像來確定第一空間映射；使用一個以上打印頭中的第一打印頭來在構建平臺上制造校準物體；至少部分地通過使用成像裝置對制造的校準物體進行成像來確定第二空間映射；至少部分地基于第一和第二空間映射來確定從第一打印頭到構建平臺的空間映射；以及至少部分地基于確定的從第一打印頭到構建平臺的空間映射來調整與第一打印頭相關聯的一個以上設置。

根據一些實施例，提供了一種增材制造設備，其包括構建平臺；至少第一打印頭，該第一打印頭具有一個以上設置；成像裝置；以及至少一個處理器，其被配置成至少部分地通過使用成像裝置對位于構建平臺上的校準圖像進行成像來確定第一空間映射；至少部分地通過使用成像裝置對使用第一打印頭形成的校準物體進行成像來確定第二空間映射；至少部分地基于第一和第二空間映射來確定從第一打印頭到構建平臺的空間映射；以及至少部分地基于確定的從第一打印頭到構建平臺的空間映射來調整第一打印頭的一個以上設置中的至少一個。

根據一些實施例，提供了一種使用位于構建平臺上方的成像裝置對增材制造裝置的構建平臺進行調平的方法，該方法包括使用成像裝置對位于構建平臺上的校準圖案中的至少一部分進行成像；確定所成像的校準圖案中的至少一部分的多個焦點測量值；至少部分地基于多個焦點測量值來識別構建平臺的取向；以及基于確定的取向來調整構建平臺的取向。

根據一些實施例，提供了一種評估使用增材制造裝置形成的物體的至少一部分的方法，該增材制造裝置包括構建平臺和成像裝置，且該方法包括經增材制造在構建平臺上形成物體的至少一部分；用成像裝置掃描物體的至少一部分的表面區域，其中掃描包括用成像裝置捕獲物體的至少一部分的表面區域的第一圖像，第一圖像是當物體的至少一部分的表面區域在與成像裝置相距第一距離時進行捕獲的；以及用成像裝置捕獲物體的至少一部分的表面區域的第二圖像，第二圖像是當物體的至少一部分的表面區域在與成像裝置相距不同于第一距離的第二距離時進行捕獲的；以及至少部分地基于第一和第二圖像來確定物體的至少一部分的表面區域的深度圖。

根據一些實施例，提供了一種增材制造設備，其包括構建平臺、至少一個打印頭、成像裝置和至少一個控制器，其被配置成操作至少一個打印頭以在構建平臺上形成物體的至少一部分；操作成像裝置以捕獲物體的至少一部分的表面區域的第一圖像，第一圖像是當物體的至少一部分的表面區域在與成像裝置相距第一距離時進行捕獲的；以及捕獲物體的至少一部分的表面區域的第二圖像，第二圖像是當物體的至少一部分的表面區域在與成像裝置相距不同于第一距離的第二距離時進行捕獲的；以及至少部分地基于第一和第二圖像來確定物體的至少一部分的表面區域的深度圖。

根據一些實施例，提供了一種評估使用增材制造裝置形成的物體的至少一部分的方法，該增材制造裝置包括構建平臺和成像裝置，且該方法包括經增材制造在構建平臺上形成物體的至少一部分；用成像裝置掃描物體的至少一部分的表面區域，其中掃描包括在光的第一波長下用成像裝置捕獲物體的至少一部分的表面區域的第一圖像；以及在不同于光的第一波長的光的第二波長下用成像裝置捕獲物體的至少一部分的表面區域的第二圖像；以及至少部分地基于第一和第二圖像來確定物體的至少一部分的表面區域的深度圖。