[發明專利]一種用于激光快速成形技術的分區域移動式光源掃描系統

有效

• 申請號: 201210100085.1
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102615281A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 李滌塵;曹毅;何成;包坤;樂光
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B23K26/02;B23K26/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明屬于并行快速成形制造技術領域，具體涉及一種用于激光快速成形技術的分區域移動式光源掃描系統。

技術背景

激光快速成形技術根據讀入的模型零件的CAD數據，通過控制激光器對成形材料進行照射，在當前層完成制作后，添加需成形的材料，重復照射至完成零件制作。

掃描系統作為激光快速成形技術的重要組成部分，對整個系統的成型件尺寸、成形效率及質量具有至關重要的作用，然而已有的快速成型系統大多采用單掃描裝置，無法一次成型大尺寸零件。分區并行加工概念的提出較好的解決了大尺寸零件的制作問題，例如名稱為“用于快速成型的分區并行加工裝置”、申請號為：98219120.0的專利，但不適合激光快速成型加工。多光源分區并行掃描系統的出現很好地解決了激光快速成型機制作大尺寸零件的問題，例如，名稱為“一種粉末材料成型系統”、申請號為：200610018754.5的專利，但該掃描系統存在的問題是：使用多套激光器、掃描振鏡會因為其本身售價昂貴而造成快速成型設備成本大幅度增加，同時，多套掃描系統不僅增加了快速成型設備的設計難度，也使承載這些掃描系統的光路板體積和載重變大。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于激光快速成形技術的分區域移動式光源掃描系統，在不增加激光快速成形設備成本的基礎上，實現激光快速成形的分區域掃描，增大激光快速成形系統的成形尺寸，同時保有高的成形精度。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種用于激光快速成形技術的分區域移動式光源掃描系統，包括分區域可移動平臺、裝有活塞10的工件腔9，分區域可移動平臺固定在工作殼體6內，并配置于工件腔9上方，分區域可移動平臺包括直線電機平臺1和掃描平臺5，直線電機平臺1通過連接件懸于工件腔6的上方，掃描平臺5固定在直線電機平臺1上，掃描平臺5包括激光器3、掃描振鏡4及反射鏡2，反射鏡2位于激光器3和掃描振鏡4的上方，激光器3位于掃描振鏡4的右邊，一個含有掃描控制程序的計算機輸出端通過振鏡控制卡與掃描平臺5的控制端相連，同時通過運動控制卡與直線電機平臺1的控制端相連。

所述的掃描控制程序包含有一個分區規則，分區規則是：

(1)讀取當前截面輪廓線信息，并得出當前截面輪廓線在水平X和垂直Y方向上最大尺寸長度H_X、H_Y，令H_X、H_Y與振鏡掃描區域直徑D做除法運算，結果記為Z_X、Z_Y，建立取整函數N_X＝[Z_X]和N_Y＝[Z_Y]，建立小數部分函數M_X＝{Z_X}∈[0，+∞)和M_Y＝{Z_Y}∈[0，+∞)；

(2)L₁是與Y軸平行的截面輪廓線左端的切線，為X方向分區起始基準線；L₂是與Y軸平行的截面輪廓線右端的切線，為X方向分區終止基準線；L₃是與X軸平行的截面輪廓線下端的切線，為Y方向分區起始基準線；L₄是與X軸平行的截面輪廓線上端的切線，為Y方向分區終止基準線；

(3)以切線L₁為分區起點，以切線L₃為分區下基準線，以D為劃分區域邊長，依次在X方向劃分N_X個區域；以切線L₂為分區起點，以切線L₃為分區下基準線，以D為單區域邊長，在-X方向劃分1個區域，第一列X方向分區完成，其中第N_X個區域與第N_X+1個區域重疊部分長度為L_X＝D-M_X；

(4)將切線L₃沿Y方向依次平移D、2D、……(N_Y-1)D個長度，并依次作為新的分區下基準線，依次重復分區步驟(3)，完成第二列、第三列、……第N_Y列X方向分區；以切線L₄為新的分區上基準線，重復分區步驟(3)，完成第N_Y+1列X方向分區，其中第N_Y+1列X方向分區與第N_Y列X方向分區重疊部分寬度為L_Y＝D-M_Y。