三维照射装置

摘要

根据一个实施例的三维照射装置包括：托架，对象位于其中；机器臂，对于所述对象执行操作；放射部件，形成在所述机器臂的端部；及控制单元，控制所述机器臂的运行或所述放射部件的位置，且所述托架和所述机器臂以垂直或者水平方向互相相对移动，且所述放射部件随着所述机器臂的旋转轨迹移动，并且所述旋转轨迹可被形成为中心位于目标地点的球形。

权利要求

1.一种三维照射装置，其包括：

托架，对象位于其中；

机器臂，对于所述对象执行操作；

放射部件，形成在所述机器臂的端部；及

控制单元，控制所述机器臂的运行或所述放射部件的位置，且所述托架和所述机器臂以垂直或者水平方向互相相对移动，且所述放射部件随着所述机器臂的旋转轨迹移动，并且所述旋转轨迹被形成为位于目标地点的中心的同心球，并且所述机器臂包括：第一中央部件；

第一连接部件，以所述第一中央部件的长度方向的轴为中心旋转；

第一驱动部件，安装在所述第一连接部件的一端，把旋转力传达给所述第一连接部件；

第二连接部件，连接在所述第一连接部件的另一端，以第一轴为中心旋转；及第二驱动部件，布置在所述第一连接部件和所述第二连接部件之间，且把旋转力传达给所述第二连接部件。

2.如权利要求1所述的三维照射装置，其中，所述机器臂由多个形成，且所述放射部件由对应于所述机器臂的个数形成，并且多个放射部件朝向同一的目标地点。

3.如权利要求1所述的三维照射装置，其中，所述机器臂包括多个连接部件和多个驱动部件，且所述多个连接部件位于具有同一中心的同心球上，并且所述驱动部件的轴的延长线在所述中心相遇。

4.如权利要求1所述的三维照射装置，其中，所述机器臂位于所述托架的上部或者下部，且构成由从所述放射部件朝向所述对象放射放射线的射波刀。

5.如权利要求1所述的三维照射装置，从所述放射部件放射光，进一步包括：图像传感器，把从所述对象反射的光变换成电图像信号；及

数字处理装置，结合通过所述图像传感器接收的多个图像生成三维图像，且构成由获得所述对象三维形象的三维扫描仪。

6.如权利要求1所述的三维照射装置，其中，所述对象由包括墨水的液体材料形成，且从所述放射部件放射紫外线，并且由所述紫外线照射在所述对象，构成所述对象被硬化的三维打印机。

7.如权利要求6所述的三维照射装置，其中，所述机器臂还包括：第三连接部件，连接在所述第一中央部件中与所述第一连接部件连接的部分不同的位置，且以所述第一中央部件的长度方向的轴为中心旋转；

第三驱动部件，安装在所述第三连接部件的一端，把旋转力传达给所述第三连接部件；

第四连接部件，连接在所述第三连接部件的另一端，以第二轴为中心旋转；及第四驱动部件，布置在所述第三连接部件和所述第四连接部件之间，且把旋转力传达给所述第四连接部件。

8.如权利要求7所述的三维照射装置，其中，所述机器臂还包括：第二中央部件，位于与所述第一中央部件的长度方向的轴同轴上，且如所述第一中央部件和所述中心之间的距离从所述中心隔离；

第五连接部件，以所述第二中央部件的长度方向的轴为中心旋转；

第五驱动部件，安装在所述第五连接部件一端，把旋转力传达给所述第五连接部件；

第六连接部件，连接在所述第五连接部件的另一端，以第三轴为中心旋转；及第六驱动部件，布置在所述第五连接部件和所述第六连接部件之间，且把旋转力传达给所述第六连接部件。

9.如权利要求8所述的三维照射装置，其中，所述机器臂还包括：第七连接部件，连接在所述第二中央部件中与所述第五连接部件连接的部分不同的位置，且以所述第二中央部件的长度方向的轴为中心旋转；

第七驱动部件，安装在所述第七连接部件的一端，把旋转力传达给所述第七连接部件；

第八连接部件，连接在所述第八连接部件的另一端，以第四轴为中心旋转；及第八驱动部件，布置在所述第七连接部件和所述第八连接部件之间，且把旋转力传达给所述第八连接部件。

10.如权利要求9所述的三维照射装置，其中，所述第一中央部件的长度方向的轴、所述第二中央部件的长度方向的轴、所述第一轴、所述第二轴、所述第三轴及所述第四轴在所述中心相遇。

11.如权利要求9所述的三维照射装置，其中，所述第一轴、所述第二轴、所述第三轴及所述第四轴对于所述连接部件端部的切线方向成垂直。

12.如权利要求9所述的三维照射装置，所述第一连接部件和所述第二连接部件比所述第三连接部件离所述中心远，且所述第五连接部件和所述第六连接部件比所述第七连接部件离所述中心远。

13.如权利要求7所示的三维照射装置，其中，所述第三连接部件位于所述第一连接部件和所述第二连接部件之间时，所述第三连接部件及所述第四连接部件的长度比所述第一连接部件的长度短。

14.如权利要求13所述的三维照射装置，其中，所述第三连接部件及所述第四连接部件比所述第二连接部件离所述中心近，且所述第四连接部件比所述第三连接部件离所述中心近。

15.如权利要求9所述的三维照射装置，其中，所述第七连接部件位于所述第五连接部件和所述第六连接部件之间时，所述第七连接部件及所述第八连接部件的长度比所述第五连接部件的长度短。

16.如权利要求15所述的三维照射装置，其中，所述第七连接部件及所述第八连接部件比所述第六连接部件离所述中心近，且所述第八连接部件比所述第七连接部件离所述中心近。

17.如权利要求9所述的三维照射装置，其中，所述放射部件对于所述第二连接部件、所述第四连接部件、所述第六连接部件及所述第八连接部件端部的切线方向成垂直。

18.如权利要求1所述的三维照射装置，还包括：

调整位置元件，为了调整所述托架的位置。

说明书

三维照射装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种三维照射装置，具体而言，涉及一种可更为准确、迅速地瞄向目标的三维照射装置。技术背景

[0002] 一般地，利用电或磁作用行与人动作同一运动的机械装置叫机器。最近，机器随着控制技术的发展应用在多个领域，例如，有着家庭中的家政服务机器、公共场所服务机器、生产现场中的搬运机器、作业者支援机器等。这些机器可利用经电或者磁原理完成的可接近臂或者手动作运动的操纵器(manipulator)来执行作业。

[0003] 这些机器可多样的被利用，且例如可被利用在三维扫描仪或者三维打印机。

[0004] 所述三维扫描仪指的是测定立体物体的三维形象获得三维形象数据的装置。

[0005] 作为三维扫描仪的一个例，可以是接触对象物体的表面测定每个点的空间坐标，最终测定整个曲面形象的接触式三维扫描仪。

[0006] 还有，所述三维打印机是把材料的连续的层次如同二维打印机输出，且叠层，由此制作对象物体的制造技术。

[0007] 三维打印机以数字化图面信息为基准，可迅速的制造对象物体，主要用于标准样品制作等。

[0008] 例如，2011年10月8日申请的先行文件KR2011-0102759中公开了对利用多投影的高分辨率牙齿模型制作用的三维打印机。

发明内容

[0009] 技术课题

[0010] 按照一个实施例的目的是提供经托架和三维照射装置臂的相对移动，可使更为迅速、准确地瞄向目标的三维照射装置。

[0011] 按照一个实施例的目的是提供容易控制，且可提高对目标的方向性的三维照射装置。

[0012] 按照一个实施例的目的是提供配置紧密的(compact)设计，且减少驱动部件的个数可减少总重量的三维照射装置。

[0013] 按照一个实施例的目的是提供可由射波刀、三维扫描仪或者三维打印机构成的三维照射装置。

[0014] 技术方案

[0015] 为了达到所述目的，按照一个实施例，三维照射装置包括：托架，对象位于其中；机器臂，对于所述对象执行操作；放射部件，形成在所述机器臂的端部；及控制单元，控制所述机器臂的运行或所述放射部件的位置，且所述托架和所述机器臂以垂直或者水平方向互相相对移动，并且所述放射部件随着所述机器臂的旋转轨迹移动，并且所述旋转轨迹可被形成为位于目标地点的中心的同心球。

[0016] 一方面，所述机器臂由多个形成，且所述放射部件由对应于所述机器臂的个数形成，并且多个放射部件可朝向同一的目标地点。

[0017] 一方面，所述机器臂包括多个连接部件和多个驱动部件，且所述多个连接部件位于具有同一中心的同心球上，并且所述驱动部件的轴的延长线可在所述中心相遇。

[0018] 一方面，所述机器臂位于所述托架的上部或者下部，且可构成由从所述放射部件朝向所述对象放射放射线的射波刀。

[0019] 一方面，从所述放射部件放射光，进一步包括：图像传感器，把从所述对象反射的光变换成电图像信号；及数字处理装置，结合通过所述图像传感器接收的多个图像生成三维图像，且可构成由获得所述对象三维形象的三维扫描仪。

[0020] 一方面，所述对象由包括墨水的液体材料形成，且从所述放射部件放射紫外线，并且由所述紫外线照射在所述对象，可构成所述对象被硬化的三维打印机。

[0021] 技术效果

[0022] 按照一个实施例的三维照射装置经托架和三维照射装置臂的相对移动，可使更为迅速、准确地瞄向目标的三维照射装置。

[0023] 按照一个实施例的三维照射装置容易控制，且可提高对目标的方向性。

[0024] 按照一个实施例的三维照射装置配置紧密的(compact)设计，且减少驱动部件的个数可减少总重量。

[0025] 按照一个实施例的三维照射装置可由射波刀、三维扫描仪或者三维打印机构成。

[0026] 附图简要说明

[0027] 图1是示出按照一个实施例的三维照射装置的作为射波刀的用途。

[0028] 图2是示出按照一个实施例的三维照射装置的机器臂的布置。

[0029] 图3是示出按照一个实施例的三维照射装置的作为三维扫描仪的用途。

[0030] 图4是示出按照一个实施例的三维照射装置的放射部件方向。

[0031] 图5是示出球形坐标(spherical coordinate)。

具体实施方式

[0032] 以下，按照本发明的实施例参照附图进行详细地说明。但是，本发明不受限或不限于实施例。各图里提示的同一的参照符号表示同一的部件。

[0033] 按照一个实施例，三维照射装置可包括：托架，对象位于其中；机器臂，对于所述对象执行操作；放射部件，形成在所述机器臂额端部；及控制单元，控制所述机器臂的运行或所述放射部件的位置。

[0034] 所述托架和所述机器臂以垂直或者水平方向互相相对移动，且所述放射部件随着所述机器臂的旋转轨迹移动，并且所述旋转轨迹可被形成为目标地点位于中心的球形。

[0035] 所述机器臂由多个形成，且所述放射部件由对应于所述机器臂的个数形成，并且多个放射部件可朝向同一的目标地点。

[0036] 还有，所述机器臂包括多个连接部件和多个驱动部件，且所述多个连接部件位于具有同一中心的同心球上，并且所述驱动部件的轴的延长线可在所述中心相遇。

[0037] 上述对于三维照射装置的一般构成进行了说明，且按照一个实施例，三维照射装置可多样的被适用。

[0038] 例如，按照一个实施例，三维照射装置可被适用于射波刀、三维扫描仪或者三维打印机等。

[0039] 以下按照一个实施例，对三维照射装置被适用于射波刀、三维扫描仪及三维打印机进行详细的说明。

[0040] 图1是示出按照一个实施例的三维照射装置的作为射波刀的用途，且图2是示出按照一个实施例的三维照射装置的机器臂的布置。

[0041] 参照图1，按照一个实施例，三维照射装置10可包括托架100、机器臂200及控制单元(未示出)。

[0042] 对象可位于所述托架100。

[0043] 按照一个实施例，三维照射装置10由射波刀(cyberknife)被利用时，对象可以是需要放射线治疗或者切除肿瘤手术的癌症患者。在这种情况，目标地点T可以是肿瘤位置，即治疗部位或者手术部位。

[0044] 调整位置元件110安装在所述托架100，可使调整托架100的位置。

[0045] 如图1示出，调整位置元件110由箭头方向被移动时，照射装置100也可随着箭头方向被移动。

[0046] 照此，可自由地移动托架100或者对象的位置，且照此可移动目标地点T的位置。

[0047] 具体地，托架100对于地面可垂直或者水平方向移动。

[0048] 照此，托架100和机器臂200对此彼此可垂直或者水平方向的相对移动。

[0049] 具体地，托架100在被固定的状态下对象的位置被固定，且移动机器臂200，使放射部件300的照射位置或者从放射部件300放射放射线的位置对于托架100可相对移动。

[0050] 或者，托架100经调整位置元件110对于机器臂200相对移动，把对象移动到目标地点T之后，把放射部件300可移动到朝向目标地点T。

[0051] 因此，配置在机器臂200的放射部件300可有效地瞄向位于此托架100上的对象的目标地点T。

[0052] 所述托架100的上部或者下部可布置机器臂200。

[0053] 所述机器臂200由上部机器臂210及下部机器臂220形成，且上部机器臂210及下部机器臂220的端部可各个配置放射部件300。

[0054] 因此，机器臂200和放射部件300可由相互对应的个数形成。

[0055] 特别参照图2，所述上部机器臂210和下部机器臂220可位于同一的中心，即在具有同一的目标地点T的球形轨迹内。

[0056] 还有，由于上部机器臂210和下部机器臂220的放射部件300经上部机器臂210和下部机器臂220的旋转移动，可在上部机器臂210和下部机器臂220的球形轨迹上移动，且各个的放射部件300可被布置成朝向同一的目标地点T。

[0057] 照此，从安装在上部机器臂210和下部机器臂220的各个放射部件300，放射线可集中到仅一个的特殊点，例如，放射部件300可容易的瞄向目标地点T。

[0058] 还有，上部机器臂210和下部机器臂220以托架100为中心可隔离的布置。

[0059] 经这些上部机器臂210和下部机器臂220的布置，上部机器臂210和下部机器臂220可相互非干涉的运行，且可防止相互冲突。

[0060] 具体地，上部机器臂210和下部机器臂220可包括多个连接部件和多个驱动部件。

[0061] 例如，上部机器臂210可包括第一连接部件211、第二连接部件212、第三连接部件215及第四连接部件216。

[0062] 所述第一连接部件211可连接在第一中央部件200，且可以以第一中央部件的长度方向的轴XA为中心旋转。

[0063] 所述第一中央部件202按照一个实施例，可垂直的安装在位于医疗用机器10外侧的框内侧。

[0064] 还有，第一连接部件211可位于在目标地点T具有中心的球形上，且可形成弧形。

[0065] 进一步的，第一连接部件211比第二连接部件212、第三连接部件215及第四连接部件218配置大的长度，且第一连接部件211可离目标地点T最远。

[0066] 所述第一连接部件211的另一端可连接第二连接部件212。

[0067] 所述第二连接部件212可以以第一轴X1为中心旋转。

[0068] 所述第一轴X1对于第一中央部件的长度方向的轴XA可形成角度。

[0069] 还有，与第一中央部件202上第一连接部件211连接的部分不同的位置可连接第三连接部件215。

[0070] 所述第三连接部件215可以以第一中央部件的长度方向的轴XA为中心旋转。

[0071] 例如，第一中央部件202的上部可连接第一连接部件211，且第一中央部件202的下部连接第三连接部件215。

[0072] 所述第三连接部件215的另一端可连接第四连接部件216。

[0073] 所述第四连接部件216可以可以第二轴X2为中心旋转。

[0074] 所述第二轴X1对于第一中央部件的长度方向的轴XA可形成角度。

[0075] 还有，上部机器臂210可包括第一驱动部件213、第二驱动部件214、第三驱动部件217及第四驱动部件218。

[0076] 所述第一驱动部件213可包括在第一中央部件202内，且可把旋转力传达给第一连接部件211。

[0077] 所述第二驱动部件214可把旋转力传达给第二连接部件212，且随着第一轴X1可被布置成朝向目标地点T。

[0078] 所述第三驱动部件217如同第一驱动部件213可包括在第一中央部件202内，且可把旋转力传达给第三连接部件215。

[0079] 并且，第三驱动部件217与第一驱动部件213可成一体或者成另外的。例如，第三驱动部件217与第一驱动部件213成另外时，第三连接部件215可与第一连接部件211不同的方向或者不同的速度旋转。

[0080] 所述第四驱动部件218可把旋转力传达给第四连接部件216，且随着第二轴X2可被布置朝向目标地点T。

[0081] 在这种情况，第一中央部件的长度方向的轴XA、第一轴X1及第二轴X2的延长线可在目标地点T相遇。

[0082] 还有，安装在第二连接部件212和第四连接部件216的放射部件300垂直的安装在第二连接部件212和第四连接部件216，且可被布置成朝向目标地点T。

[0083] 因此，不仅是第一中央部件的长度方向的轴XA、第一轴X1及第二轴X2的延长线，而且放射部件300及驱动部件213、214、217、218并且朝向目标地点T，从放射部件300的放射线可朝向目标地点T放射或者照射。

[0084] 如此，下部机器臂200可包括第五连接部件221、第六连接部件222、第七连接部件225、第八连接部件226。

[0085] 所述第五连接部件221可以以第二中央部件的长度方向的轴XB为中心旋转。

[0086] 所述第二中央部件204按照一个实施例，可垂直的安装在位于医疗用机器10外侧的框内侧。

[0087] 并且，第二中央部件204位于与第一中央部件202同轴，且如第一中央部件202和目标地点T之间的距离可从目标地点T隔离。

[0088] 还有，第五连接部件221可位于在目标地点T具有中心的球形上，且可形成弧形。

[0089] 所述第五连接部件221的另一端可连接第六连接部件222。

[0090] 所述第六连接部件222可以以第三轴X3为中心旋转。

[0091] 所述第三轴X3对于第二中央部件的长度方向的轴XB可形成角度。

[0092] 还有，与第二中央部件204上第五连接部件221连接的部分不同的位置可连接第七连接部件225。

[0093] 所述第七连接部件225可以以第二中央部件204为中心旋转。

[0094] 例如，第二中央部件204的下部可连接第五连接部件221，且第二中央部件204的上部连接第七连接部件225。

[0095] 所述第七连接部件225的另一端可连接第八连接部件226。

[0096] 所述第八连接部件226可以以第四轴X4为中心旋转。

[0097] 所述第四轴X4对于第二中央部件的长度方向的轴XB可形成角度。

[0098] 还有，下部机器臂220可包括第五驱动部件223、第六驱动部件224、第七驱动部件227及第八驱动部件228。

[0099] 所述第五驱动部件223可包括在第二中央部件204内，且可把旋转力传达给第五连接部件221。

[0100] 所述第六驱动部件224可把旋转力传达给第六连接部件222，且随着第三轴X3可被布置朝向目标地点T。

[0101] 所述第七驱动部件227如同第五驱动部件223可包括在第二中央部件204内，且可把旋转力传达给第七连接部件225。

[0102] 并且，第七驱动部件227与第五驱动部件223可成一体或者成另外的。例如，第七驱动部件227与第五驱动部件223成另外时，第七连接部件225可与第五连接部件221不同的方向或者不同的速度旋转。

[0103] 所述第八驱动部件228可把旋转力传达给第八连接部件226，且随着第四轴X4可被布置成朝向目标地点T。

[0104] 在这种情况，第二中央部件的长度方向的轴XB、第三轴X3及第四轴X4的延长线可在目标地点T相遇。

[0105] 还有，安装在第六连接部件222和第八连接部件226的放射部件300垂直的安装在第六连接部件222和第八连接部件226，且可被布置成朝向目标地点T。

[0106] 因此，不仅是第二中央部件的长度方向的轴XB、第三轴X3及第四轴X4的延长线，而且放射部件300及驱动部件223、224、227、228并且朝向目标地点T，从放射部件300的放射线可朝向目标地点T放射或者照射。

[0107] 图上示出了类似或者同一于上部机器臂210和下部机器臂220的形象，但是不限于此，且安装在上部机器臂210和下部机器臂220的放射部件300被布置成朝向同一的目标地点T，那么任何形状均可。

[0108] 为了防止如此构成的上部机器臂210和下部机器臂220的多个连接部件211、212、215、216、221、222、225、226同时旋转时的相互冲突，具体地可被布置成如下。

[0109] 首先，第一连接部件211和第二连接部件212可比第三连接部件215离目标地点T远，且第五连接部件221和第六连接部件222比第七连接部件225离目标地点T远。

[0110] 第二，第三连接部件215位于第一连接部件211和第二连接部件212之间时，第三连接部件215的长度比第一连接部件211的长度短，且第四连接部件216可比第二连接部件212离目标地点T近。

[0111] 还有，第七连接部件225位于第五连接部件221和第六连接部件222之间时，第七连接部件225的长度比第五连接部件221的长度短，且第八连接部件226可比第六连接部件222离目标地点T近。

[0112] 还有，按照一个实施例，三维照射装置10还可包括控制单元(未示出)，且经所述控制单元可容易的控制驱动部件213、214、217、218、223、224、227、228的运行或者放射部件300的位置。

[0113] 具体地，放射部件300朝向目标地点T，且可选择性的或者同时的运行驱动单元213、214、217、218、223、224、227、228。

[0114] 或者，可控制驱动单元213、214、217、218、223、224、227、228的运行，调整连接部件211、212、215、216、221、222、225、226的旋转速度或者旋转方向。

[0115] 进一步的，经控制单元可控制调整位置元件110的运行，可相对移动托架100和机器臂200。

[0116] 图上没有具体地示出，但是调整角度元件安装在第二连接部件212、第四连接部件216、第六连接部件222及第八连接部件226的端部或者放射部件300，可使放射部件300小角度的移动。

[0117] 照此，经驱动部件213、214、217、218、223、224、227、228放射部件300瞄向目标地点T之后，可有用于需要细微的角度调整情况。

[0118] 还有，驱动部件213、214、217、218、223、224、227、228的轴都朝向目标地点T，所以连接部件211、212、215、216、221、222、225、226在旋转过程中，放射部件300可持续的瞄向目标地点T。这是缘于连接部件211、212、215、216、221、222、225、226和驱动部件213、214、217、218、223、224、227、228的结构布置。

[0119] 特别地，放射线只能在机器臂210、220的连接部件211、212、215、216、221、222、225、226停止的状态可放射，所以机器臂210、220的连接部件211、212、215、216、221、222、
225、226移动到下一个放射地点期间不可放射。

[0120] 但是，机器臂210、220配置多个连接部件211、212、215、216、221、222、225、226时，一个连接部件211、212、215、216、221、222、225、226移动期间，其他连接部件211、212、215、216、221、222、225、226在停止状态可放射放射线，所以可缩短治疗或者手术时间。

[0121] 进一步的，机器臂210、220由多个配置时，可更有效的缩短治疗或者手术时间。

[0122] 如此，按照一个实施例，三维照射装置10被利用于射波刀时，可缩短手术或者治疗时间，且因卓越的方向性也可有效地除掉难以接近位置的肿瘤。并且，可去除或者添加机器臂，可使自由度的添加或者减少，且可确保设计上的柔韧性。

[0123] 以下按照一个实施例的三维照射装置10，作为三维扫描仪的利用进行说明。

[0124] 图3是示出按照一个实施例的三维照射装置的作为三维扫描仪的用途。

[0125] 参照图3，按照一个实施例，三维照射装置10被利用于三维扫描仪时，对象由将扫描的物体形成，且对象可位于托架100，并且从放射部件300可放射如可视光线或者激光的光。

[0126] 还有，没有具体地示出，但是还可包括，结合从对象反射的光可变换成电图像信号的图像传感器及通过所述图像传感器接收的多个图像生成三维图像的数据处理装置。

[0127] 具体地，按照一个实施例，三维照射装置10的放射部件300瞄向对象之后，向对象可放射光。

[0128] 在这种情况，图上只示出了机器臂200布置在对象的上部，但是对象的下部也可布置机器臂200是当然的。

[0129] 照此，光经对象反射，且其反射的光可变换成电图像信号，并且组合电图像信号可生成对象的三维图像。

[0130] 在这种情况，按照之前所述的一个实施例，经三维照射装置10的结构及运行可容易的瞄准对象，且缩短扫描对象所需的时间。进一步的，由较简单的结构形成且体积小，可需要为了保管三维扫描仪的小的空间。

[0131] 还有，按照一个实施例，三维照射装置10可被利用于三维打印机。

[0132] 按照一个实施例，三维照射装置10被利用于三维打印机时，对象由包括墨水的液体材料形成，且对象可位于托架100，并且从放射部件300可放射紫外线。

[0133] 并且，如图3所示，按照一个实施例，三维照射装置10的机器臂200可布置在对象的上部。

[0134] 具体地，紫外线照射在液体材料上面硬化材料时，只从液体材料漏出的部分经紫外线硬化，且反复这样的过程可在托架100上叠层液体材料。从这样叠层的液体材料中没有硬化的部分通过化学、物理方法去除可只留所要制作的三维形象的硬化。

[0135] 还有，利用投影仪把紫外线按照所愿的图纹照射在液体材料硬化时，只从液体材料漏出的部分经紫外线硬化，且反复这样的过程可在托架100上叠层液体材料。

[0136] 最后，利用墨水喷气头在托架100上掉落墨水且照射紫外线硬化时，只从液体材料漏出的部分经紫外线硬化，且反复这样的过程可在托架100上叠层液体材料。

[0137] 结果，通过三维打印机可打印图3示出的对象。

[0138] 在这种情况，按照之前所述的一个实施例，利用三维照射装置10时，对于液体材料可更为精密的照射，使最终三维形象可更为精巧。进一步的，对于液体材料缩短瞄准时间，可使缩短三维打印所需的时间。

[0139] 以下按照一个实施例，对三维照射装置10的结构运动学分析进行详细地说明。

[0140] 首先，三维照射装置臂的正向运动学(forward kinematics)如下。

[0141] [等式1]

[0142] x＝f(θ)

[0143] 在等式1的情况，θ是接合角度，x指末端器(end-effector)的位置和方向。

[0144] 如此，通过连接部件相互连接的角度，可预测放射部件的坐标。

[0145] 还有，使用Denavit-Hartenberg(D-H)表示法表现时，三维照射装置的运动学可由连接部件的连接长度a、连接偏心距d、连接扭曲α及接合角度θ和四个参数形成。

[0146] 在这种情况，接合点在z轴周围旋转时，其变换矩阵(transformation matrix)可显示为如下。

[0147] [变换矩阵1]

[0148]

[0149] [变换矩阵2]

[0150]

[0151] 在变换矩阵1和2中，s和c各指sine和cosine。

[0152] 通过上述两个变换矩阵，最终可导出如下的变换矩阵。

[0153] [变换矩阵3]

[0154]

[0155] 上述变换矩阵显示配置两个连接部件的情况，且按照变换矩阵可预测在三维坐标上哪个点经移动(translation，offset)、大小(scale)、旋转(rotation)移动到哪个点。

[0156] 还有，末端器，或者放射部件300的位置及方向如下。

[0157] [变换矩阵4]

[0158]

[0159] [变换矩阵5]

[0160]

[0161] 在这种情况，末端器或者放射部件300的位置总是一样的。

[0162] 图4是示出按照一个实施例的三维照射装置的放射部件方向。

[0163] 参照图4，放射部件300朝向z轴，且可配置以z轴为基准旋转的滚动(ROLL)，以z轴为基准上下振动的偏转(YAW)及以z轴为基准向下旋转的倾斜(PITCH)活动。

[0164] 在这种情况，滚动(ROLL)的方向在放射部件不重要。

[0165] 并且，只为了放射部件的方向仅考虑z-向量(vector)。

[0166] 由此，变换矩阵2可整理成如下。

[0167] [变换矩阵6]

[0168]

[0169] 一方面，放射部件所愿的方向可由图5的球面坐标(spherical coordinate)的α和β的值指定。这样，由图5的α和β的值具备方向时，所属这方向的旋转矩阵如下显示。

[0170] [旋转矩阵1]

[0171]

[0172] [旋转矩阵2]

[0173]

[0174] 从旋转矩阵1和旋转矩阵2利用α和β决定0x2＝[x1，x2，x3]T、0y2＝[y1，y2，y3]T、0z2＝[z1，z2，z3]T，且进一步可决定θ1，θ2。

[0175] 这些关系用逆向运动学(inverse kinematics)显示如下。

[0176] [等式2]

[0177] θ＝f(x)-1

[0178] 在等式2里，x是向量0z2＝[z1，z2，z3]T，θ是由θ1，θ2形成的向量。

[0179] 式(10)是式(1)的反函数。

[0180] 考虑到正交向量0x2、0y2、0z2可得知接合角度θ1，θ2。计算这些向量的直观的方法是利用球面坐标，且由α和β的值具备方向时，所属这方向的旋转矩阵如下显示。

[0181] [旋转矩阵3]

[0182]

[0183] 在这种情况，向量的组成元件是0x2＝[x1，x2，x3]T、0y2＝[y1，y2，y3]T、、0z2＝[z1，z2，z3]T。

[0184] 从变换矩阵3可提取以下式。

[0185] [等式3]

[0186] x3＝sα1sθ2

[0187] z3＝cα1cα2-cθ2sα1sα2

[0188] 在等式3里，θ2可如下被诱导。

[0189] [等式4]

[0190] sθ2＝x3-sα1

[0191]

[0192]

[0193]

[0194] 具备两个输入变数的反正切函数，因为反正切2函数接近零(zero)输入值的稳定性和最终角度回到适当的象限(quadrant)特性而使用。

[0195] θ1的值可如下计算。

[0196] 从变换矩阵4可得到以下等式5至7。

[0197] [等式5]

[0198] (x2＝cθ2sθ1+cα1cθ1sθ2)cα1sθ2

[0199] (x1＝-sθ1cα1sθ2+cθ1cθ2)cθ2

[0200] [等式6]

[0201] cα1sθ2x2+cθ2x1＝c2α1s2θ2cθ1+c2θ2cθ1

[0202]

[0203] [等式7]

[0204] z1＝(cα2sα1+sα2cα1cθ2)sθ1+sα2sθ2cθ1

[0205] z2＝-(cα2sα1+sα2cα1cθ2)cθ1+sα2sθ2sθ1

[0206] 还有，可如下假设。

[0207] [等式8]

[0208] a＝cα2sα1+sα2cα1

[0209] b＝sα2sθ2

[0210] 通过等式7和8,以下可被计算。

[0211] [等式9]

[0212] a(z1＝asθ1+bcθ1)

[0213] b(z2＝-acθ1+bsθ1)

[0214] az1＝a2sθ1+abcθ1

[0215] bz2＝b2sθ1-abcθ1

[0216] az1+bz2＝(a2+b2)sθ1

[0217]

[0218] 最终通过等式6和9可得到如下的值。

[0219] [等式10]

[0220]

[0221] 从等式4和等式10决定两个接合角度θ1，θ2。

[0222] 最后，对雅可比(jacobian)矩阵进行说明。

[0223] θ-空间和x-空间之间的线性映射(mapping)如下。

[0224] 等式1可被分化成如下。

[0225] [雅可比矩阵1]

[0226]

[0227]

[0228] 还有，变换矩阵1会如下。

[0229] [旋转矩阵7]

[0230]

[0231] 最终，雅可比矩阵会如下。

[0232] [雅可比矩阵2]

[0233]

[0234] [雅可比矩阵3]

[0235]

[0236] 因此，雅可比矩阵如下。

[0237] [雅可比矩阵4]

[0238]

[0239] 通过雅可比矩阵4只考虑角速度，且不考虑并进的速度，除了α＝nπ,n∈N的情况，不可具有异常性(singular)。

[0240] 如此，通过雅可比矩阵决定连接部件的接合速度和放射部件的速度间的关系，由此不仅可按照连接部件的接合速度预测放射部件的移动速度，而且可逆算具有放射部件所愿的速度时，能够所行其连接部件的接合速度。

[0241] 具体地，通过连接部件的当前位置可预测放射部件的位置，且相反的，为了放射部件朝向中心点或目标，可通过当前位置控制连接部件的运行。

[0242] 进一步的，配置多个三维照射装置臂时，为了多个三维照射装置臂可相互协力运行，可通过雅可比矩阵控制。

[0243] 如此，本发明的实施例经如具体地组成元件等特征事项和限定的实施例及图面被说明，但这是为了帮助更为全面性的理解本发明所提供的，且本发明不限于所述实施例，并且本发明领域的技术人员从这些记载可做多个修正及变更。因此，本发明的思想不限定于所述的实施例，且不仅是后续的权利要求，而且与其权利要求有均等或等价变更的所有都能属于本发明思想的范畴。