[发明专利]电子束熔丝增材制造形貌测量装置及其补偿控制方法

权利要求书

1.一种电子束熔丝增材制造形貌测量装置，其特征在于，包括电子枪、送丝枪、真空室、工作台、形貌检测组件和控制系统；

所述电子枪和所述真空室连通，所述电子枪用于产生和发射电子束；

所述送丝枪设于所述真空室内，所述送丝枪用于提供焊丝；

所述工作台设于所述真空室内，所述工作台面对所述电子枪设置，所述工作台用于放置零件；

所述形貌检测组件包括位移传感器和位移传感器控制器，所述位移传感器安装于所述真空室的外壁以所述电子枪为圆心的半径不超过50mm的圆形区域内，所述位移传感器向所述真空室内发射激光束，所述位移传感器用于检测所述零件的位移和形状，所述位移传感器控制器和所述位移传感器电连接；

所述控制系统和所述位移传感器控制器电连接；

控制系统同步调整送丝速度，控制数控轴Z轴或送丝枪升降，保证熔覆层上表面与送丝枪的送丝嘴的距离L保持动态一致。

2.如权利要求1所述的电子束熔丝增材制造形貌测量装置，其特征在于，还包括真空泵组，所述真空泵组分别与所述真空室和所述电子枪连接，所述真空泵组用于给所述真空室和所述电子枪抽真空。

3.如权利要求1所述的电子束熔丝增材制造形貌测量装置，其特征在于，所述位移传感器为2D激光位移传感器或轮廓测量仪。

4.如权利要求1所述的电子束熔丝增材制造形貌测量装置，其特征在于，所述位移传感器控制器具有数据处理能力和内存。

5.如权利要求1所述的电子束熔丝增材制造形貌测量装置，其特征在于，所述控制系统包括数据处理系统，所述数据处理系统能够根据所述形貌检测组件得到的所述零件的各层实际成型形貌的位置坐标数据云图，绘制出各层成型形貌，通过对CAD模型与实测零件尺寸之间的对比运算得到零件的尺寸偏差数据。

6.如权利要求5所述的电子束熔丝增材制造形貌测量装置，其特征在于，所述控制系统还包括补偿系统，所述补偿系统能够根据所述零件实测的成型形貌与CAD模型之间尺寸偏差，选择指定的工艺参数，对所述零件尺寸有偏差的区域进行修补。

7.一种电子束熔丝增材制造形貌测量装置的补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A1、控制系统将零件的分层建模图形的分层数据和路径规划数据转化成数控程序，并根据所述数控程序控制工作台携带零件按照数控程序路径规划运动；

步骤A2、采用位移传感器进行实时扫描，得到扫描图形，所述控制系统读取所述零件的形貌特征、熔池坐标位置和路径规划进给速度；

步骤A3、所述控制系统结合所述零件的熔池坐标位置的变化，删选所述位移传感器扫描出来的有效数据范围，通过所述控制系统的数据处理系统，比较所述扫描图形与所述分层建模图形的超差，得到一系列路径规划上的超差数据；

步骤A4、所述控制系统根据所述零件的熔池坐标位置的变化和路径规划上的超差数据，驱动数控轴Z轴，在原有路径规划的基础上，增加数控轴Z轴轴向运动控制的叠加补偿，保证丝材熔滴稳定过渡，对缺陷部分进行修复，所述叠加补偿不影响整体数控程序路径规划；

步骤A5、所述位移传感器扫描熔池成型情况，重复步骤A2-A4，修复完成后，停止数控轴Z轴轴向运动控制的叠加补偿；

步骤A6、继续下一层的熔丝成型制造，直至电子束熔丝分层制造过程结束。

8.如权利要求7所述的电子束熔丝增材制造形貌测量装置的补偿控制方法，其特征在于，步骤A1之前还包括如下步骤：开启真空系统及高压电源，待电子束熔丝增材制造形貌测量装置的真空度及电压值达到额定要求后，电子枪发射电子束。

9.如权利要求7所述的电子束熔丝增材制造形貌测量装置的补偿控制方法，其特征在于，步骤A2之前还包括如下步骤：

所述控制系统控制丝材以设定速度输出。

10.一种电子束熔丝增材制造形貌测量装置的补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤B1、控制系统将零件的分层建模图形的分层数据和路径规划数据转化成数控程序，并根据所述数控程序控制工作台携带零件按照数控程序路径规划运动；

步骤B2、采用位移传感器进行实时扫描，得到扫描图形，所述控制系统读取所述零件的形貌特征、熔池坐标位置和路径规划进给速度；

步骤B3、所述控制系统结合所述零件的熔池坐标位置的变化，删选所述位移传感器扫描出来的有效数据范围，通过所述控制系统的数据处理系统，比较所述扫描图形与所述分层建模图形的超差，得到一系列路径规划上的超差数据；

步骤B4、所述控制系统根据所述零件的熔池坐标位置的变化和路径规划上的超差数据，驱动送丝枪按照一定速度变化纵向调整补偿，保证丝材熔滴稳定过渡，对缺陷部分进行修复，所述调整补偿不影响整体数控程序路径规划；

步骤B5、所述位移传感器扫描熔池成型情况，重复步骤B2-B4，修复完成后，将送丝枪调整到初始位置；

步骤B6、继续下一层的熔丝成型制造，直至电子束熔丝分层制造过程结束。