[发明专利]一种机器人激光3D打印系统及方法

摘要

本发明涉及一种机器人激光3D打印系统及方法，利用机械臂带动激光打印头单元进行3D打印，所述的机械臂包括机座、水平回转盘、臂关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节、机器人手腕、连接盘、保护气体供给管路、与粉末料仓相连的粉末供给管路，连接盘与激光打印头单元连接，连接盘带动激光打印头单元旋转，保护气体供给管路、粉末供给管路通过固定环固定在大臂和小臂上；保护气体供给管路、粉末供给管路端部与激光打印头单元连接。优点是能直接加工制造出任意形状金属零件，尤其是不锈钢合金零件，大大提高了复杂形状金属零件尤其是不锈钢合金零件的加工制造效率。采用的金属粉末按零件形状直接喷粉，剩余粉末少，且可回收再利用。

主权项

一种机器人激光3D打印方法，该方法基于机器人激光3D打印系统实现，机器人激光3D打印系统是利用机械臂带动激光打印头单元进行3D打印，所述的机械臂包括机座、水平回转盘、臂关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节、机器人手腕、连接盘、保护气体供给管路、与粉末料仓相连的粉末供给管路，机座上设有水平回转盘，水平回转盘上固定有臂关节，水平回转盘带动臂关节旋转，大臂一端通过臂关节与水平回转盘活动铰接，大臂另一端通过肘关节与小臂一端活动铰接，小臂另一端通过腕关节与机器人手腕一端活动铰接，机器人手腕另一端与连接盘固定，连接盘与激光打印头单元连接，连接盘带动激光打印头单元旋转，保护气体供给管路、粉末供给管路通过固定环固定在大臂和小臂上；保护气体供给管路、粉末供给管路端部与激光打印头单元连接，分别为激光打印头单元供保护气体及金属粉末料；所述的激光打印头单元包括外罩、摄像头、激光整理腔，摄像头设置在激光整理腔外部，激光整理腔包括扩束系统、动态聚焦系统、聚光镜，激光整理腔内由上至下同轴依次设置扩束系统、动态聚焦系统、聚光镜，聚光镜下方设置与聚光镜同轴的锥形外罩，外罩侧壁内连通有保护气体供给管路和粉末供给管路；所述的激光打印头单元还包括激光打印头反射镜、激光整理腔反射镜，所述的动态聚焦系统底部设有激光整理腔反射镜，激光打印头反射镜设置在聚光镜上方，激光束通过激光打印头反射镜、激光整理腔反射镜二次反射改变路径；其特征在于，所述的机器人激光3D打印方法，包括以下步骤：1)机械臂开启后进行初始化后运行，检测系统运行正常时，由激光控制器检测激光功率是否满足工作需要，满足后通过控制单元使机械臂到达打印点位；2)起动视觉检测定位单元，测出打印的平面位置，通过激光测距单元测出激光焦距，计算偏移量，机械臂移至打印位置，由视觉检测定位单元校验打印位置，然后激光打印头单元开始打印，同时供给金属粉末和保护气体；3)打印结束后，由视觉检测定位单元检测打印效果，传输效果图像到计算机控制系统，机械臂返回等待点，移走被加工件；4)若完成任务则记录系统工作；若重复打印则启动激光打印头单元打印，同时供给金属粉末和保护气体，直至重复打印结束；若打印不同工件则报警由计算机控制系统控制，重新确认是否打印。