[发明专利]扫描系统的校准

说明书

本申请涉及使用数字图像(502)作为校准的参考来对诸如激光扫描系统等扫描系统进行校准。当扫描系统(444)正在完成诸如在增材制造装置(400)中构建对象等任务时，可以执行校准。

发明背景

相关申请的交叉应用

本申请要求于2017年10月30日提交的美国临时专利申请第62/578,952号的权益。该临时申请的内容在此通过引用全部并入。

发明领域

本申请涉及诸如激光扫描系统等扫描系统的校准。本申请涉及使用图像作为校准的参考来对扫描系统进行校准的系统和方法。当扫描系统正在完成诸如在增材制造装置中构建对象等任务时，可以执行校准。

相关技术的描述

诸如扫描系统等扫描系统被用于许多不同的应用。这些应用之一是增材制造领域，其中三维实体对象是由数字模型形成的。因为所制造的对象是三维的，所以增材制造通常被称为三维(“3D”)打印。激光扫描系统在增材制造中的使用在立体光刻和选择性激光烧结(“SLS”)制造技术中尤为普遍。这些技术使用扫描系统来将扫描束引导至指定位置，以便聚合或固化用于创建所需的三维(“3D”)对象的构建材料层。

与增材制造结合使用的扫描系统应提供非常高的精度。这种高精度有助于确保所制造的对象与数字模型一致。然而，为了在一段时间内保持这种精度，由于各种原因，扫描系统可能需要校准。在某些情况下，由于扫描束会随着设备的使用而发生变化，校准是必要的。在其他情况下，温度波动可能影响扫描系统的精确度。另外，扫描系统(诸如包括电流计的扫描系统)中的镜子的几何形状可能是另一个误差来源。

存在各种各样用于校准扫描系统的现有技术，但是有些现有技术昂贵且复杂，而且大多数现有技术需要设备和调整，该设备和调整使技术无法频繁地执行。结果，用户通常只在选择时间校准扫描系统，该选择时间是方便的，但是可能不够频繁以确保增材制造装置上的每次单独构建的精确度。例如，扫描系统只能在光学元件已经对齐之后校准一次，但是不能在构建之间校准。使用当前的方法，当校准板被定位在增材制造设备中时无法启动构建，因此无法在构建期间执行校准。

因为扫描的精确度对增材制造装置中的构建的成功至关重要，所以如果扫描系统能够更频繁地被校准，则将是有利的。现有技术中仍然需要使扫描系统能够在任何时间(甚至在构建期间)方便且频繁地校准的方法和系统。

发明内容

本公开涉及一种用于对增材制造设备中的扫描系统进行校准的计算机实现的方法，该方法包括：使用在参考位置的图像获取组件，获取校准板的第一表面上的多个参考标记的参考图像，该校准板被定位为与扫描系统的扫描区域平行并且在增材制造设备中；确定误差函数，其中误差函数表示参考图像中的参考标记与校准板上的参考标记之间的差异；当校准板不在扫描区域中时，引导来自扫描系统的扫描仪束，以将扫描标记应用于扫描区域中的多个预定义位置；使用在参考位置的图像获取组件，获取扫描标记的扫描图像；基于扫描图像中的扫描标记的位置、误差函数以及扫描区域中的预定义位置来确定扫描仪校正；以及使用扫描仪校正来校准扫描系统。

在某些实施例中，每个参考标记都位于预定义坐标位置。例如，参考标记可以包括圆形斑点的有序图案。有序图案可以是网格图案。

在一些实施例中，当获取参考图像时，校准板的第一表面被定位在与扫描区域中的构建表面相同的xy平面上。

图像获取组件可以被固定在增材制造设备中的位置中或增材制造设备周围的位置中。图像获取组件可以包括光学相机。

在某些实施例中，确定误差函数进一步包括：在参考图像中选择感兴趣区域；检测感兴趣区域中的特征，其中特征包括参考图像中的参考标记的选择；确定特征的坐标位置；将参考图像中的特征的坐标位置与校准板上的参考标记的坐标位置进行比较。