[发明专利]一种3D打印成形件精度在线测评装置

说明书

本发明涉及一种3D打印成形件精度在线测评装置，属于先进智能制造领域。该装置由硬件系统与软件系统组成。所述硬件系统包括3D打印机、数据采集设备、计算机，3D打印机用来打印考核模型，扫描仪用来扫描3D打印成形件并网络传输，计算机用来对扫描结果进行验证分析；所述软件系统用于网络化传输、数据处理和分析、判定规则算法。该装置主要用于网络化生产试点企业通过3D打印生产的工业产品(如小型铸造模具、3D打印汽车零部件等)几何参数的测量评估，装置性能能够满足300mm长度测量不确定度为0.05mm的要求。

技术领域

本发明涉及一种3D打印成形件精度在线测评装置，属于先进智能制造领域。

背景技术

3D打印(又称增材制造)是一项新兴的变革性的制造技术，其是一种以三维模型数据为基础，将材料逐层累加来制作物体的工艺。3D打印无需模具、可快速成形、可制造近乎无限复杂的几何构型，具有材料制备过程与零件成形过程一体化的特征，与等材制造(铸造、锻压等)、减材制造(车、铣、刨、磨等)等传统制造方式相比可大幅缩减产品开发周期，降低开发成本，减少能源和资源的消耗。作为制造业有代表性的颠覆性技术，其对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生了深刻的影响，已经成为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力之一，其具有广阔的市场前景和发展空间，世界各主要国家纷纷将3D打印作为未来产业发展新的增长点。

成形件的尺寸精度是影响装配精度的重要因素之一，而装配精度不仅影响机器或部件的工作性能，而且影响它们的可靠性及使用寿命。尺寸精度是指相关零部件的距离精度和配合精度。例如装配体中有关零件间的间隙；齿轮啮合中非工作齿面间的侧隙；相配合零件间的过盈量等。零件之间的配合间隙量或过盈量决定于相配零件的尺寸及其精度。提高配合质量和接触质量是现代机械装配中的一个重要问题。特别是提高零部件的尺寸精度，对提高整个机器的精度、刚度、抗振性和寿命等都有极其重要的作用。

零件的几何精度包括尺寸、形状和表面相互位置精度。经常检验的是尺寸、圆柱度、圆度、平面度、直线度、同轴度、平行度、垂直度、跳动等项目。针对几何尺寸的检测，传统的检测方法费事费力，由于设备操作人员的因素，对应的检测结果可能存在较大误差，不能反应零件的实际尺寸，严重影响测量效率及测量结果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，开发3D打印产品在线精度测评装置，可实现对3D打印网络化快速制造企业生产产品的几何参数进行在线测量及评估，装置性能可满足300mm长度测量不确定度为0.05mm的要求。为3D打印网络化快速制造企业认证提供自动化工具，提高认证效率。

本发明的目的是这样实现的，一种3D打印成形件精度在线测评装置：

该3D打印成形件精度在线测评装置分为固定式转台扫描和手持扫描两种扫描模式：对于体积在200×200×200mm以内的物体建议采用固定式转台扫描，适用于小型工件、零部件等3D扫描需求；体积超过200×200×200mm时，建议采用手持扫描模式，同时要求工作环境相对稳定(无明显振动)时采用此种扫描模式。对于透明、反光物体不能直接扫描，需先进行喷粉处理。

采用固定式转台扫描时：首先亮度调节，以便清晰准确的对物体进行扫描。

进一步地，进行亮度调节时应首先需要调整好设备与物体之间的合适工作距离(合适的工作距离为290--480mm)，投影出十字在扫描物体上清晰为最佳扫描距离。根据物体的明暗，选择合适的亮度设置，可以在左侧预览窗口中时时查看当前亮度，呈现白色或者稍许泛红为宜。

转台扫描调节，以便针对不同的物体选用合适的扫描次数和拼接方式。

进一步地，该3D打印成形件精度在线测评装置的转台一圈的扫描次数范围为 2--180，拼接模式分为转台编码点、特征拼接和标志点拼接三种拼接模式。在该模式下，可根据物体的尺寸选择合适的转台一圈扫描次数，拼接模式选用特征拼接。