[发明专利]与增材制造系统一起使用的成像装置和对构建层成像的方法

说明书

提供了一种用于增材制造系统的成像装置。增材制造系统包括材料。该成像装置包括高分辨率成像杆，该高分辨率成像杆包括至少一个检测器阵列，以及位于该至少一个检测器阵列和该材料之间的成像元件。高分辨率成像杆沿着第一方向从材料移位并沿着第二方向延伸。高分辨率成像杆被构造成生成材料内的构建层的图像。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年10月28日提交的美国临时专利申请No.62/414,495的权益，该临时专利申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开的领域大体涉及增材制造系统，并且更具体地，涉及与增材制造系统一起使用的成像装置和对构建层成像的方法。

背景技术

增材制造系统和处理用于根据数字模型制作精确的三维部件。这些部件使用增材处理制作，其中连续的材料层一个在另一个之上固化。至少一些已知的增材制造系统使用激光(或类似的能量源)和一系列透镜和反射镜以预定图案将激光引导到粉末材料上。一些已知的增材制造系统包括直接金属激光熔化(DMLM)，选择性激光烧结(SLS)，直接金属激光烧结(DMLS)，选择性激光熔化(SLM)和LaserCusing系统。

在一些已知的增材制造系统中，由于过热和/或热量的变化通过熔池内的聚焦激光传递到金属粉末而降低了层和部件的质量。例如，有时会发生局部过热，特别是在悬垂处，或发生局部加热时，使粉末状构造材料与固化层一起留下。此外，在一些已知的增材制造系统中，由于粉末金属与部件的周围固体材料之间的热传导的变化，层和部件的质量进一步降低。例如，由聚焦激光产生的熔池有时变得太大，导致熔化的金属扩散到周围的粉末金属中，以及熔池更深的渗透到粉末床中，从而将额外的粉末拉入熔池中并且在固化层内导致不期望的轮廓。另外，在一些已知的增材制造系统中，由于熔池变化，层和部件尺寸精度和小特征精度降低，这是因为表面下结构和金属粉末的热导率的可变性。随着熔池尺寸的变化，打印结构的精度会发生变化，尤其是在特征边缘附近。

此外，一些已知的增材制造系统中的层和部件质量通过设置在先前构建的固化层顶部的不均匀和/或错乱的金属粉末层而减少。例如，从不均匀的金属粉末层，聚焦激光形成轮廓固化层。另外，一些已知的增材制造系统中的层和部件质量由于层未对准而降低。

至少一些已知的增材制造系统包括成像装置，以在制作过程中产生熔池和/或固化层的部分图像。成像装置通常包括具有低曝光并跟踪聚焦激光以在熔化处理期间捕获光的静态相机，和/或对固化层成像的静态相机。然而，这些成像装置仅产生熔池和/或固化层的部分的图像，而不参考特定位置。另外，成像装置在观看较大部件上的特征变化时可能受其分辨率的限制。例如，一些已知的成像装置包括1600万像素，但是这些在分辨率上受到限制并且仅在大约一毫米的尺度内在层上捕获特征变化，从而限制装置捕获较小的特征变化。因此，减少了部件质量问题的早期检测。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于增材制造系统的成像装置。增材制造系统包括材料。该成像装置包括高分辨率成像杆，该高分辨率成像杆包括至少一个检测器阵列，以及位于该至少一个检测器阵列和该材料之间的成像元件。高分辨率成像杆沿着第一方向从材料移位并沿着第二方向延伸。高分辨率成像杆构造成生成材料内的构建层的图像。

在另一方面，提供了一种增材制造系统。增材制造系统包括用于形成部件的材料和成像装置。该成像装置包括高分辨率成像杆，该高分辨率成像杆包括至少一个检测器阵列，以及位于该至少一个检测器阵列和该材料之间的成像元件。高分辨率成像杆沿着第一方向从材料移位并沿着第二方向延伸。高分辨率成像杆构造成生成材料内的构建层的图像。

在又一方面，提供了一种在增材制造系统内对材料内的构建层成像的方法。该方法包括：定位包括高分辨率成像杆的成像装置，使得成像装置沿着第一方向从材料移位并沿着第二方向延伸，高分辨率成像杆包括至少一个检测器阵列和位于至少一个检测器阵列和材料之间的成像元件；沿着第三方向移动成像装置；以及生成构建层的图像。

附图说明