[实用新型]一种3D打印设备激光束能量监测装置

说明书

本实用新型公开的一种3D打印设备激光束能量监测装置，包括依次连接的激光光路系统、激光探测器和图像处理单元，图像处理单元还与激光光路系统连接；激光探测器设置于成型室内，成型室内还设置有夹持装置，夹持装置是用于夹持或移位激光探测器；激光光路系统用于输出激光光束、激光探测器用于捕获激光光斑图像、图像处理单元用于分析光斑图像信息，成型室底部还固定有Z轴。本实用新型公开了3D打印设备激光束能量的在线监测方法。本实用新型实现了在线监测功能，节约了人力成本，确保了测量精度，避免了人为操作误差带来的影响，保证了激光功率的一致性，更是减少了设备停机待检的情况。

技术领域

本实用新型属于增材加工装置技术领域，涉及一种3D打印设备激光束能量监测装置。

背景技术

金属三维打印机是快速成型的一种工艺，采用层层堆积的方式分层制造出三维模型，金属3D打印机是把金属粉末层通过激光烧结的方式实现层层堆积叠加形成的三维实体。随着3D打印技术的快速发展，3D打印机在产品制造业获得了广泛的应用。

金属3D打印设备多使用激光作为热源输出，融化金属粉末烧结成形。设备使用前，需要对3D打印设备的激光器进行调试，使激光产生的能量足以烧结金属粉末，并满足一定的质量要求。现有的激光能量调试方法一般是工作人员在现场通过激光检测设备手动调节，使用的仪器是激光功率测量仪。测试时，先将工作平台高度调节到焦平面位置，再将激光功率测试仪放置在工作平台上，利用红光将激光位置对准功率测量面中心，按照一定间隔的不同功率值进行测量，将实际测量值与理论功率值进行对比后，生成文件输入到系统中进行功率矫正。

目前，设备的激光功率矫正是通过人工进行调试，测试时间长，调试一台激光器大约需要一个小时，并且调试精度与人员操作相关性较大，调试效率较低。一般设备使用一个月需要验证一次激光的功率，验证过程和调试过程类似，设备需停机安装测试设备，耽误生产周期。若验证发现设备功率偏差较大，继续工作会影响零件成形质量，需要停机等待设备厂商进行调试服务，调试成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种3D打印设备激光束能量监测装置，保证了监测精度，提高了激光调试的效率，避免了人为操作的误差带来的影响。

本实用新型所采用的第一种技术方案是，一种3D打印设备激光束能量监测装置，包括依次连接的激光光路系统、激光探测器和图像处理单元，图像处理单元还与激光光路系统连接；激光探测器设置于成型室内，成型室内还设置有夹持装置，夹持装置是用于夹持或移位激光探测器；激光光路系统用于输出激光光束、激光探测器用于捕获激光光斑图像、图像处理单元用于分析光斑图像信息，成型室底部还固定有Z轴。

本实用新型的特点还在于，

激光探测器包括装在前端的吸热体、吸热体连接热电传感器、热电传感器连接信息处理器、信息处理器与图像处理单元连接；激光探测器还包括散热器，散热器将多余的热量散发，保护激光探测器。

激光光路系统包括激光扫描振镜，激光扫描振镜连接激光器，激光器连接图像处理单元；激光器发出的激光经过激光扫描振镜控制激光输出的路径。

图像处理单元包括依次相连的存储器、处理器和补偿器，存储器用于存储激光光斑能量信息；处理器用于分析光斑能量值及能量梯度信息，并作出判断，激光能量是否满足系统要求；补偿器根据处理器传入的分析数据，实时调节激光输入的能量。

成型室内设置有刮刀架，夹持装置固定在刮刀架上。

夹持装置包括驱动器、固定装置和抓取装置，固定装置固定安装在刮刀架上，驱动器的两侧连接有用于抓取动作的抓取装置；固定装置为连杆结构、用于X方向的固定；驱动器用于接收和发送驱动指令。