[发明专利]一种激光选区熔化跨时间高精度接续打印控制装置及方法

说明书

本发明实施例提供了一种激光选区熔化跨时间高精度接续打印控制装置，其特征在于，包括：激光器、扫描振镜、面结构光测量单元、数据采集器、工控电脑、成形腔室、成形平台、以及成形平台上的粉末床；其中，所述激光器发射激光至扫描振镜；所述扫描振镜将激光束扫描在成形平台上的粉末床进行成形扫描；所述面结构光测量单元对所述成形平台上的区域进行扫描，将图像点数据传输至所述数据采集器；所述数据采集器将图像点数据传输至工控电脑，与原加工模型进行对比，便于后续打印。

技术领域

本发明涉及金属粉末床增材制造技术领域，尤其涉及一种实现激光选区熔化跨时间高精度接续打印控制装置及方法。

背景技术

激光选区熔化成形技术是复杂精密构件直接快速成形的一种方法。该技术基于离散材料逐层堆积成型原理，依据产品三维图形数据，采用激光高能束对原材料粉末逐点、逐线、逐层熔化直接制造出零件，相比其它金属增材制造技术，激光选区熔化成形技术具有更高的成形精度以及更少的后续加工量，可成形复杂度更高的零件，它以结构功能一体化设计制造、短周期、近终形、无模具、无刀具等技术优势成为复杂金属构件快速制造的先进制造手段，是金属增材制造技术应用的主要方向之一。

激光选区熔化成形技术通常被用来制造复杂精细的高附加值构件。但常常存在由于设备故障、停电等诸多原因，导致打印过程被迫中断，已成形部分零件不得不报废的问题。当然为了尽可能挽回损失，也存在直接在粉末床零件打印截面上，采用相同的工艺参数进行下一层截面打印的情况，但由于长时间冷却后打印截面位置发生偏移，导致后续打印零件部分与前期已成形零件部分之间存在明显的层错，使得最终零件质量难以满足要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种激光选区熔化跨时间高精度接续打印控制装置及方法，在激光选区熔化成形过程被迫长时间中断后，通过精确测量与采集实际打印层轮廓并与原加工模型比对，通过平移原加工模型使其与实际打印截面层轮廓重合后，再进行接续打印，这样有利于保证激光选区熔化增材制造成形件的质量。

本发明的目的在于提供一种激光选区熔化跨时间高精度接续打印控制装置，其特征在于，包括：激光器、扫描振镜、面结构光测量单元、数据采集器、工控电脑、成形腔室、成形平台、以及成形平台上的粉末床；其中，

所述激光器发射激光至扫描振镜；

所述扫描振镜将激光束扫描在成形平台上的粉末床进行成形扫描；

所述面结构光测量单元对所述成形平台上的区域进行扫描，将图像点数据传输至所述数据采集器；

所述数据采集器将图像点数据传输至工控电脑，与原加工模型进行对比，便于后续打印。

优选地，所述激光器同时包含用于熔化金属粉末的高功率光纤激光，以及与之同轴的红外指示激光。

优选地，所述面结构光测量单元至少两个，位于所述成形腔室上方。

优选地，以激光器内部红外指示激光垂直入射粉末床光点作为原点建立平面坐标系。

本发明实施例还提供了一种激光选区熔化跨时间高精度接续打印控制装置的方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1)在激光选区熔化成形过程中断后，由激光器发出一束红外指示激光经扫描振镜偏转后垂直入射到粉末床上；

步骤2)面结构光测量系统首先以粉末床上指示光斑点为原点进行坐标系建立及校正，再由对称分布的两套面结构光测量系统光源照射粉末床表面，同时由系统内部相机接收粉末床表面反射信号；

步骤3)数据采集器采集和记录面结构光测量粉末床表面的数据点，并将图像点数据传输给工控电脑；

步骤4)工控电脑中图像处理软件负责提取出粉末床表面图像特征，并在坐标系中画出零件当前打印截面边缘轮廓形状图；