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TW201603992A - 控制至少兩個屬於光固化機的光輻射源的活動的改良方法 - Google Patents

控制至少兩個屬於光固化機的光輻射源的活動的改良方法 Download PDF

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TW201603992A
TW201603992A TW104123996A TW104123996A TW201603992A TW 201603992 A TW201603992 A TW 201603992A TW 104123996 A TW104123996 A TW 104123996A TW 104123996 A TW104123996 A TW 104123996A TW 201603992 A TW201603992 A TW 201603992A
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羅勃特 佛屈納多
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Ｄｗｓ有限責任公司
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Abstract

一種方法，用於控制屬於一光固化機(1)的至少兩個光輻射源(2、3)的活動並適合作動於一被界定在藉由光固化製造一三度空間物體(200)的該光固化機(1)的工作表面(100)上的一重疊區域(101)的一部分(104)的水平。對於界定部分(104)之內的三度空間物體(200)的每一層的具有通用長度L的線(210)的每一個，方法提供啟動：- 一具有長度X的線(210)的第一部分(211)的一第一光輻射源(2)；- 具有長度Y的線(210)的其餘第二部分(212)的一第二光輻射源(3)，其中第一部分(211)的長度X的值被選擇於區間0<=X<=L之內且Y被計算為等於L-X。

Description

控制至少兩個屬於光固化機的光輻射源的活動的改良方法
本發明相關於一方法，用於控制至少兩個屬於光固化機的光輻射源的活動並適合作用於界定於藉由光固化製造一三度空間物體的光固化機的工作表面上的一重疊區域的水平。
本發明亦相關於被設置成執行本發明的該方法的步驟的一裝置及一電腦程式產品。
如已知，一光固化程序在於藉由物體本身的複數個層的順序重疊製造一三度空間物體。
物體的每一層藉由一液態或漿態材料的固化得到，這藉由選擇性曝曬於光輻射發生。
典型上，材料係一當被該光輻射接觸時聚合的塑膠基複合物。
物體的每一連續層的固化藉由接觸用為連續層的支撐的前一固化層得到。
程序由一計算機控制，一代表待製造的物體的三度空間幾何的第一資料組被供應至該計算機。
計算機決定物體的不同層的幾何並因此控制一光固化裝置。
特別是，計算機依次細分每一層為複數個相鄰的掃瞄線，該等掃瞄線從現在開始更簡單稱為“線”。在該等線的水平光輻射源必須被啟動以便得到該材料的固化。為此目的，線被一般界定，使得它們的厚度相等於光輻射束在工作表面的水平的寬度。換言之，該等線的寬度相等於該工作表面上的該光束的解析度。
亦已知的是一光固化機能製造的物體的大小取決於該工作表面的大小，在該工作表面上光輻射束尤其能作用於該光輻射源及工作表面本身之間的距離上。
顯然地，該距離愈長，入射於該工作表面的光輻射束的發散愈大，而該光束在該表面的水平的解析率因此被減少。因此，能利用光固化程序得到的物體的品質係與光輻射源及光固化機的工作表面之間的距離成比例。
因此，為了得到一物體的一高解析率，必須盡可能減少該距離。然而，這需要限制光輻射束在該工作表面上的作用場。
再者，已知的是由該源產生的光輻射束典型上係利用光學單元導至該工作表面上。
特別地，已被熟知的是該光學單元本質上貢獻於進一步減少光輻射束在該工作表面上的作用場。
因此，如已言及，這一系列因素強烈限制能使用具有一單一 光輻射源的光固化機被得到的三度空間物體的尺寸。
為了克服該限制並如此使能產生一較大的三度空間物體而同時維持該三度空間物體的一高解析率，如圖示習知技術的第1a及1b中所概略顯示，一具有至少兩個彼此相鄰的光輻射源2及3的光固化機1已被設計，光輻射源的每一個係適合作用於共同的工作表面100的一特定部分102及103上。
如從圖示習知技術的該等圖式係明顯的且如熟習對該行業技藝人士係顯而易知的，工作表面100的該兩個(或兩個以上)部分102及103必須彼此部分重疊，以此一方式以界定一所謂的重疊區域101，兩個光輻射源2及3可作動於重疊區域101的水平。事實上，這設置是不可或缺的以便得到不同層的每一個的兩個(或兩個以上)相鄰部分之間的連接，藉由該相鄰的光輻射源2及3，經由固化，該等相鄰部分被界定。
該連接係藉由啟動在該重疊區域101之內的待固化的材料的該等點的水水的兩個相鄰的光輻射源2及3被共同得到。
然而，不利地，該方法帶來的一第一缺點在於在該等點的附近所產生的層的方向x及/或y的一可能的不希望的擴張效果，不利地，該擴張效果能依次延伸於層本身的邊緣的水平，使層被以不是精確的也不是正確的方式界定。
相反地，再一次不利地，若兩個光輻射源2及3被不正確設置於層的各個點，它們可能不能進行該連接，如此帶來未固化材料的一間隙，該間隙依次使被產生的物體的整個結構變弱。
參照啟動習知技術的兩個相鄰的光輻射源以便得到該連接的方法，本發明具有克服所有上述的缺點的目的。
再者，本發明的目的係界定一啟動該等光輻射源的方法，該方法使能得到由該相鄰的光輻射源所產生的該層的部分之間的一較結實且更穩固的連接。
該等目的係利用一依據申請專利範圍第1項的控制兩個光輻射源的活動的方法達成。
該等目的亦係藉由一依據申請專利範圍第8項的控制該等相鄰的光輻射源的裝置及藉由一依據申請專利範圍第9項的電腦程式產品達成。
有利地，可進行由兩個相鄰的光輻射源所界定的一單一層的部分之間的連接，且不需重疊它們，使能減少藉由光固化程序以製造一三度空間物體所需要的總時間。
該等目的及優點加上其它將於此之下詳細說明，並在本發明的一些較佳實施例的敘述中強調，該等實施例係參考所附圖式經由非限制性的例子提供，其中：
1‧‧‧光固化機
2、3‧‧‧光輻射源
100‧‧‧工作表面
101‧‧‧重疊區域
102、103‧‧‧部分
104‧‧‧部分
200‧‧‧三度空間物體
201‧‧‧層
202、203‧‧‧部分
210‧‧‧線
210a、210b‧‧‧相鄰線
211‧‧‧第一部分
212‧‧‧第二部分
213、214‧‧‧子集
220‧‧‧連接線
300‧‧‧中間線
第1a及1b圖圖示習知技術，分別概略顯示一具有兩個相鄰的光輻射源的光固化機的工作表面的細分部的頂及側視圖；第2圖顯示藉由光固化製造的一三度空間物體的一示例的一軸測視圖； 第3圖顯示依據本發明的較佳實施例的第2圖的三度空間物體的一層的頂視圖，該層被配置在第1a及1b圖中所呈現的工作表面的水平，本發明的方法被應用於該水平；第4圖顯示兩個在第3圖的層的重疊區域的水平的相鄰的線的一詳細視圖；第5圖顯示一依據一第一替代實施例的第2圖的三度空間物體的一層的頂視圖，該層被配置於第1a及1b圖中所顯示的工作表面的水平，本發明的方法被應用於該水平；第6圖顯示一依據一第二替代實施例的配置於第1a及1b圖中所顯示的工作表面的水平的第2圖的三度空間物體的一層的頂視圖，本發明的方法被應用於該水平；
本發明的方法用於控制兩個屬於一光固化機1並適合作用於界定於該光固化機1的工作表面100上的一重疊區域101的水平的光輻射源2及3的活動，該方法參考顯示在第2圖中並於圖中被標示為200的三度空間物體被敘述。
特別地，較佳地，該控制兩個光輻射源2及3的方法被應用於一具有預定寬度且窄於如第3圖中所示的重疊區域101的部分104上的該重疊區域101之內。
然而，不能被排除的是在軸測視圖的本發明的替代實施例中該部分104的寬度可實質與該重疊區域101的寬度一致。
從現在開始應被強調的是三度空間物體200已被有目的地以 一較之通常藉由光固化產生的物體更高度簡單的幾何呈現，以便讓圖式更清楚。
然而，顯然地，下面所述的程序可被以一類似的方式應用於一具有任何幾何的三度空間物體。
為了界定包括於依據在此所示的本發明的較佳實施例的本發明的方法中的步驟，必須參考第3圖，第3圖顯示三度空間物體200在工作表面100的水平的層201之一的一頂視圖。
依據本發明的主題的方法，對於界定重疊區域101的部分104內的三度空間物體200的每一層201的具有通用長度L的線210的每一個，一第一源2用於具有長度X的線210的一第一部分211的啟動且第二光輻射源3用於具有長度Y=L-X的該線210的其餘第二部分212的啟動。
在第3圖中，線210的厚度係相對於它的真實大小增加，以便使更容易了解本發明所根基的概念。
依據本發明，第一部分211的長度X的該值係選擇於0<=X<=L的區間之內，顯然地，為了達成上述的目的，如在此以下將變得清楚，重要的是如第4圖所示，長度X的值對於屬於該層201的各個線210是不同的，尤其是在相鄰的線210之間。
較佳，但未必，該長度X的值對於每一線210係隨機選擇。
如在第3圖中可被觀察，該啟動光輻射源2及3的方法使能產生一虛線狀的連接線220於每一層201的兩個(或兩個以上)部分202及203之間。
特別地，如在第3圖中可經常被觀察，該連接線220產生梳狀 模式，在該模式中兩個部分的齒及凹入具有不同的長度，但在任何情形中被以完全互補的方式界定。此特徵使能達成上述的目的，且特別是使能較之於利用習知方法所得到的連接更能得到該層201的各個部分202及203之間的一更穩固且更穩定的連接。
更且，該連接使能避免如發生在習知技術中的兩個光輻射源2及3在重疊區域101的部分104中的活動的重疊，且因此避免如上所述的層201的每一個的厚度的均勻性的任何缺乏。
更詳而言之，本發明的方法包含以下所敘述的步驟。首先，依據本發明，一代表三度空間物體200的幾何的第一組資料被得到。接著，依據本發明，該三度空間物體200被細分成複數個層201。再者，依據本方法，需要界定該等層201的每一個必須假定在該工作區域100的水平的位置。特別地，本發明建立每一層201的那個部分必須完全被該等光輻射源2的第一個界定，那個部分必須完全被第二光輻射源3界定，且最後，層201的那個部分必須落入重疊區域101的部分104之內，其中如已說明，該位置104的寬度係較佳短於重疊區域101本身的寬度。
因此，依據本發明的方法，對於落入重疊區域101的部分104之內的每一層201的部分，該等具有通用長度L的線201的每一個被界定。明顯地，如從第3圖的示例可了解，各個線210可具有不同長度L。
依據本發明的方法，如已提及，在此點，對於該等具有通用長度L的線201的每一個，第一部分211在區間0<=X<=L中的長度X的值被界定。如已說明，該值係較佳被隨機選擇於該區間之內。
依據本發明，對於每一具有通用長度L，第二部分212的長 度Y依次被計算成它是Y=L-X。
最後，本發明的方法包括產生相關於兩個光輻射源2及3的啟動的資料的步驟，使得它們的一第一個被沿著線210的每一個的該第一部分211啟動，而該等兩個光輻射源2及3的第二個被沿著其餘的第二部分212啟動。
依據本發明的方法的較佳實施例，在產生用於兩個光輻射源2及3的啟動的該資料產生之前，重疊區域101的部分104的一中間線300亦被界定，如第3圖中可被觀察，該中間線300係實質正交於該部分104之內的層201的部分的該等線210。
在所有具有通用長度L的線210之中，該中間線300使能專門選擇入射於該中間線300上的該等線210的子集213。
再者，總是依據本發明的較佳實施例，方法更包括在入射線的該子集213之內僅選擇延伸於重疊區域101的部分104的整個寬度的線210的子集214的步驟。就在該選擇的結束，依據方法，兩個光輻射源2及3係以上述的方式被完全啟動於屬於後一個子集214的線210的水平。有關呈現在部分104並從該選擇被排除的其餘線210，依據用於它們的界定的本發明的方法，兩個光輻射源2及3的一個或另一個被完全啟動。特別地，較佳地，兩個光輻射源2及3的其中之一必須被用來界定這些被排除的線210的每一個的選擇取決於考慮中的線210相對於該中間線300落入的位置。在圖示於第3圖中的示例中，對於該等被排除的線210的界定，配置在左邊的光輻射源2將是方便被選擇。
圖示於第5圖的本發明的的一不同實施例中，然而，不能被 排除的是依據本發明，對於所有屬於入射線的子集213的線210，兩個光輻射源2及3被以就在上面所述的方式啟動，而無延伸於部分104的整個寬度的線210的進一步的選擇。
在此情形中，從入射線的該子集213被排除的線210會是藉由啟動光輻射源2及3的僅一個所界定的那些線。亦且，在此情形中，一個或另一個待啟動的源2及3的選擇係較佳依據該等被排除的線的每一個相對於該中間線的位置被做出。
更且，依據呈現在第6圖中的本發明的方法的又一替代實施例，對於所有落在重疊區域101的部分104之內的層201的每一個的線201，兩個該該光輻射源2及3可以以上述的方式被啟動，而無執行任何上述進一步的選擇。
回到本發明的較佳實施例，如在第4圖中所示的詳細視圖中可觀察，依據本方法，對於屬於延伸於部分104的整個寬度的線的子及214的每一對相鄰線210a及210b，對應於該等兩條線210a及210b的第一部分211的長度X的值被選擇，使得第一光輻射源2適合沿著其作動的第一線210a的第一部分211以及第二光輻射源3適合沿著其作動的第二線210b的第二部分212入射於中間線300上。本發明的主題的方法的此進一步細節使能對於相鄰線210a及210b，保證跨在中間線300的第一光輻射源2及第二光輻射源3的動作之間的完美交替。因此，該特徵使能進一步改進藉由該等光輻射源2及3所得到的該層201的兩個部分之間的連接的結果。
然而，在本發明的一不同實施例中，不能被排除的是依據本方法，長度X的值X被完全隨機選擇，而亦無保證跨在該中間線300的兩個 光輻射源2及3的動作的交替。
為了簡化，本發明的主題的方法的步驟直到現在已參考一包含兩個輻射源2及3的光固化機1敘述。然而，不能被排除的是本發明的該方法可被使用來控制兩個以上的相鄰成對並屬於該光固化機1的光輻射源的啟動。
顯玵地，該方法必須被用來以一被控制的方式啟動每一對相鄰光輻射源。
較佳地，上述方法係利用一包含一計算機的裝置實施，該計算機未呈現在圖式中但就其本身為已知，具有一處理單元以及一能被該處理單元存取的記憶體載體。
該裝置包含適合得到一代表三度空間物體200的幾何的第一組資料並適合上載它入該記憶體載體的手段。
裝置亦包含適合細分三度空間物體200為複數個層201的手段。
在屬於該工作表面100的重疊區域101的部分104之內，裝置更包含適合辨識界定不同層201的每一個的具有通用長度L的線210的每一個的手段。
依據本發明，對於具有通用長度L的線210的每一個，該裝置包含適合界定該線210的一第一部分214的長度X的值在區間0<=X<=L之內。
該長度X的值的選擇較佳係隨機做出。
再者，對於具有通用長度L的線210的每一個，依據本發明 的裝置包含用於計算該線210的第二部分212的長度Y等於Y=L-X的手段。最後，本發明的裝置包含用於產生相關於屬於一光固化機1的至少兩個光輻射源2及3的啟動的資料的手段，使得該兩個光輻射源2及3的一第一個被沿著線210的每一個的第一部分211啟動，而兩個光輻射源2及3的第二個被沿著該線210的其餘的第二部分212啟動。
較佳地，該裝置係利用一包含一具有程式部分的資料載體的電腦程式產品設置，該等程式部分被設置成當它們被執行於該計算機上時它們界定如上述的裝置的手段。
依據上述，可了解的是前述的方法、裝置以及電腦程式產品成所有設定的目的。
特別地，本發明達成提供一啟動屬於該用於藉由光固化產生一三度空間物體的光固化機的至少兩個相鄰光輻射源的方法的目的，其中較之於利用習知技術能得到的結果，該方法使能得到更均勻的利用一些光輻射源所得到的每一層的厚度。>
本發明亦達成提供一啟動該相鄰光輻射源的方法的目的，該方法使能得到利用該等光輻射源所得到的該層的部分之間的一更穩固且更穩定的連接。
2、3‧‧‧光輻射源
100‧‧‧工作表面
101‧‧‧重疊區域
102、103‧‧‧部分
104‧‧‧部分
200‧‧‧三度空間物體
201‧‧‧層
202、203‧‧‧部分
210‧‧‧線
211‧‧‧第一部分
212‧‧‧第二部分
213、214‧‧‧子集
220‧‧‧連接線
300‧‧‧中間線

Claims (12)

  1. 一種方法，用於控制屬於一光固化機(1)的至少兩個光輻射源(2、3)的活動並適合作動於一被界定在藉由光固化製造一三度空間物體(200)的該光固化機(1)的工作表面(100)上的一重疊區域(101)的一部分(104)的水平，其特徵在於：該方法啟動界定該部分(104)之內的該三度空間物體(200)的每一層的具有通用長度L的線(210)的每一個的以下的元件：- 一該等兩個光輻射源(2)的第一光輻射源，用於該具有長度X的線(210)的一第一部分(211)；以及- 該等光輻射源(3)的第二光輻射源，用於該具有長度Y的其餘第二部分(212)，該第一部分(211)的該長度X的值被選擇於區間0<=X<=L之內且Y被計算為等於L-X。
  2. 如申請專範圍第1項之方法，包含以下步驟：- 得到代表該三度空間物體(200)的幾何的一第一組資料；- 細分該三度空間物體(200)成複數個層(201)；- 界定該層(201)的每一個在該工作表面(100)的位置；- 在該重疊區域(101)的該部分(104)之內，辨識界定該層(201)的每一個的具有通用長度L的該等線(210)的每一個；其中該方法更包含以下步驟：- 對於具有通用長度L的該等線(210)的每一個，界定該第一部分(211) 的該長度X的該值於區間0<=X<=L之內；- 對於具有通用長度L的該等線(210)的每一個，計算該第二部分(212)的長度等於Y=L-X；- 產生相關於該等兩個光輻射源(2、3)的該啟動的資料，使得該等兩個光輻射源(2)的一第一光輻射源被沿著該等線(210)的每一個的該第一部分(211)啟動，並使得該等兩個光輻射源(3)的第二個輻射源被沿著該其餘第二部分(212)啟動。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的方法，其中該第一部分(211)的該長度X的該值被隨機選擇於區間0<=X<=L之內。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中在該等兩個光輻射源(2、3)的該啟動之前，該方法包括以下步驟：- 界定該重疊區域(101)的該部分(104)的一中間線(300)實質於正交於該等線(210)的方向；以及- 在所有具有通用長度L的該等線(210)之中，完全選擇內含入射於該中間線(300)的那些該等線(210)的子集(213)。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該方法完全啟動該等兩個光輻射源(2、3)之一於不屬於該入射線的子集(213)的線(210)的水平。
  6. 如申請專利範圍第4之方法，其中在啟動該等兩個光輻射源(2、3)之前，該方法包括以下步驟：- 在該入射線的子集(213)中，完全選擇延伸於該重疊區域(101)的該部分(104)的整個寬度的線(210)的子集(214)。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該方法完全啟動該等兩個光輻射源 (2、3)之一於不屬於延伸於該重疊區域(101)的該部分(104)的整個寬度的該線的子集(214)的線(210)的水平。
  8. 如申請專利範圍第4至7項中任一項之方法，其中對於屬於該等兩個子集(213、214)之一的每一對彼此相鄰的線(210、210a、210b)，該方法包括選擇相關於該等第一部分(211)的該等長度X的值的步驟，使得沿著其該第一光輻射源(2)適合作動的該對線(210a、210b)的一第一線(210a)的第一部分(211)以及沿著其該第二光輻射源(3)適合作動的該對線(210a、210b)的第二線(210b)的第二部分(212)入射於該中間線(300)上。
  9. 一種裝置，用於控制屬於一光固化機(1)的至少兩個光輻射源(2、3)的活動並適合作動於一被界定在藉由光固化製造一三度空間物體(200)的該光固化機(1)的工作表面(100)上的一重疊區域(101)的一部分(104)的水平，該裝置包含：- 一計算機，包含一處理單元以及一適合被該處理單元存取的記憶體載體；- 適合得到代表該三度空間物體(200)的幾何的一第一組資料並上載該第一組資料入該記憶體載體的手段；- 在該重疊區域(101)的該部分(104)之內，適合辨識界定該等層(201)的每一個的具有通用長度L的該等線的每一個的手段；其特徵在於該裝置包含：- 對於具有通用長度L的該等線(210)的每一個，適合界定該第一部分(211)的該長度X的該值於區間0<=X<=L之內的手段； - 對於具有通用長度L的該等線(210)的每一個，適合計算該第二部分(212)的長度的手段；- 適合產生相關於該等兩個光輻射源(2、3)的該啟動的資料，使得該等兩個光輻射源(2)的一第一光輻射源被沿著該等線(210)的每一個的該第一部分(211)啟動，並使得該等兩個光輻射源(3)的第二個輻射源被沿著該其餘第二部分(212)啟動的手段。
  10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該適合界定該第一部分(211)的該長度X的該值的手段係產生隨機數值於區間0<=X<=L之內的手段。
  11. 一種電腦程式產品，包含一具有程式部分的資料載體，該資料載體被設置成當被執行於一包含一處理單元以及一記憶體載體的計算機上時，可被該處理單元存取，該程式部分界定：- 一計算機，包含一處理單元以及一可被該處理單元存取的記憶體載體；- 適合得到一代表該三度空間物體(200)的幾何的第一組資料並上載該第一組資料入該記憶體載體的手段；- 適合細分該三度空間物體(200)成複數個層(201)的手段；- 適合界定該等層(201)的每一個在該工作表面(100)上的位置的手段；- 在該重疊區域(101)的該部分(104)之內，適合辨識界定該等層(201)的每一個的具有通用長度L的該等線(210)的每一個的手段；其特徵在於該電腦程式產品包含：- 對於具有通用長度L的該等線(210)的每一個，適合界定該第一部 分(211)的該長度X的該值於區間0<=X<=L之內的手段；- 適合產生相關於該等兩個光輻射源(2、3)的該啟動的資料，使得該等兩個光輻射源(2)的一第一光輻射源被沿著該等線(210)的每一個的該第一部分(211)啟動，並使得該等兩個光輻射源(3)的第二個輻射源被沿著該其餘第二部分(212)啟動的手段。
  12. 如申請專利範圍第11項之電腦程式產品，其中該適合界定該第一部分(211)的該長度X的該值的手段係適合產生隨機數值於區間0<=X<=L之內的手段。
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