[发明专利]选择性激光熔化成形熔池实时监测装置及监测方法

摘要

本发明涉及一种选择性激光熔化成形熔池实时监测装置及监测方法，属于3D打印增材制造技术领域，提供了一种能够实时监测SLM成形过程中熔池温度、形状及面积，并能够对成形精度及激光功率进行在线评估，并反馈的选择性激光熔化成形熔池实时监测装置及监测方法，采用的技术方案为成型腔的顶部设置有熔化成形激光系统和脉冲激光器，成型腔的顶部中央设置有透明玻璃，透明玻璃上方设置有激光镜筒，脉冲激光器通过光纤与激光镜筒相连接，成型腔内设置有升降架，升降架的两侧设置有升降机构，升降架的底部多个角度上设置有摄像机，熔化成形激光系统、脉冲激光器、升降机构和摄像机均与主控系统相连接；本发明广泛用于选择性激光熔化成形熔池的实时监测。

主权项

1.选择性激光熔化成形熔池实时监测装置，包括成型腔，所述成型腔的顶部设置有熔化成形激光系统和脉冲激光器，其特征在于：所述成型腔的顶部中央设置有透明玻璃，所述透明玻璃上方设置有激光镜筒，所述脉冲激光器通过光纤与激光镜筒相连接，所述成型腔内设置有升降架，所述升降架的两侧设置有升降机构，所述升降架的底部互成120°设置有3个摄像机，所述熔化成形激光系统、脉冲激光器、升降机构和摄像机均与主控系统相连接；所述成型腔顶部设置有支撑支架，所述支撑支架上设置有转轴，所述转轴的一端设置有第一电机，另一端设置有U型架，所述激光镜筒铰接在U型架内，所述U型架的铰接轴上设置有第二电机，所述第一电机、第二电机均与主控系统相连接；激光镜筒通过第一电机驱动U型架能够进行前后摆动，通过第二电机能够驱动激光镜筒进行左右摆动，从而实现了发出的激光在三维空间内扫描；所述激光镜筒包括筒体、扩束镜、聚焦镜和保护镜，所述筒体的顶部与光纤连接，筒体底部设置有保护镜，所述筒体内自上而下依次设置有扩束镜和聚焦镜；所述升降架的中部设置有环形支架，所述环形支架内转动安装有环形底座，所述环形底座的下部设置有环形槽，上部设置有齿圈，所述环形底座通过环形槽卡装在环形支架上，所述环形底座的两侧设置有与齿圈啮合的齿轮，所述齿轮上设置有第三电机，所述摄像机均匀固定在环形底座的底部，每个摄像机旁还设置有一个红外测温传感器，所述环形支架的底部两侧还设置有红外测距传感器，所述第三电机、红外测温传感器和红外测距传感器均与主控系统相连接；所述摄像机的镜头上设置有耐高温保护罩；选择性激光熔化成形熔池实时监测方法，按照以下步骤进行操作：a、启动成形激光系统，使其发出的成形激光，对成形粉末按照模型截面轮廓尺寸进行熔化成形；b、启动激光频闪系统，使利用脉冲激光器发出脉冲激光，主控系统调整脉冲激光的运行轨迹，使其运行轨迹紧随成形激光的运行轨迹，并且该脉冲激光遮盖成形过程中的电弧及熔池辐射光的强度；c、调整熔池摄像机的高度，摄像角度，保证最佳的摄像效果，并且将熔池图片反馈到主控系统，主控系统对熔池温度、形状及面积进行分析，计算成形激光实际工作功率，并且与设定值进行对比；d、熔池红外测温传感器从不同角度测量熔池的温度，并将该温度信息传输到主控系统，主控系统将熔池温度信息与熔池的图像信息进行对比，从而进一步验证熔池温度、形状和面积，以及成形激光的实际功率；e、主控系统根据上述信息，调整成形激光的功率，实现对金属熔池的控制，从而实现对成形制品精度及力学性能的控制。