[發(fā)明專利]實(shí)時(shí)檢測粉床表面變形的增材制造方法及增材制造裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610937446.6
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106626377B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭超;馬旭龍;林峰;張磊;向虎
• 申請（專利權(quán)）人: 天津清研智束科技有限公司;清華大學(xué)
• 主分類號: B29C64/153
• 分類號: B29C64/153;B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02;B33Y30/00;G01B11/16
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 張海英;林波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)時(shí)檢測粉床表面變形的增材制造方法及增材制造裝置。

背景技術(shù)

增材制造(3D打印)是一種通過連續(xù)熔合一個(gè)以上薄層的材料來制造三維實(shí)體零件的制造技術(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)增材制造過程中，會經(jīng)常出現(xiàn)以下情況：在進(jìn)行粉床表面的熔合時(shí)，粉床表面會由于存在的熱應(yīng)力導(dǎo)致發(fā)生變形，此時(shí)由于現(xiàn)有的增材制造裝置無法實(shí)時(shí)檢測粉床表面的變形，會繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行鋪粉、熔化，將變形的粉床表面覆蓋，而變形的粉床表面會導(dǎo)致最終生產(chǎn)出的三維實(shí)體零件成為廢品，浪費(fèi)了材料以及時(shí)間。

目前在增材制造的過程中也有通過攝像頭來檢測粉床表面的變形。具體是，通過攝像頭拍攝照片，然后對照片進(jìn)行圖像識別、處理，以檢測粉床表面變形量。但是，上述攝像頭拍攝的圖片受光源、擺放角度等因素的影響，會導(dǎo)致圖像識別處理的可靠性低，檢測結(jié)果不準(zhǔn)確，同樣會導(dǎo)致材料和時(shí)間的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)時(shí)檢測粉床表面變形的增材制造方法及增材制造裝置，以解決現(xiàn)有增材制造裝置因無法檢測粉床表面變形或檢測可靠性低、檢測結(jié)果不準(zhǔn)確導(dǎo)致的三維實(shí)體零件成為廢品的問題。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種實(shí)時(shí)檢測粉床表面變形的增材制造方法，包括以下步驟：

控制射線對粉床表面光柵式掃描，形成光柵線；

控制成像裝置對所述光柵線進(jìn)行成像，并根據(jù)成像結(jié)果判斷所述光柵線是否存在變形；

在所述光柵線存在變形且變形量大于允許值時(shí)，停止增材制造。

作為優(yōu)選，所述控制射線對粉床表面光柵式掃描包括：

預(yù)先將粉床表面設(shè)置為M個(gè)區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)平行設(shè)有N個(gè)掃描路徑P；

控制射線沿M個(gè)區(qū)域內(nèi)的掃描路徑P(m，n)對粉床表面進(jìn)行掃描，其中m＝1,2,3…M，n＝1,2,3…N。

作為優(yōu)選，所述控制射線沿M個(gè)區(qū)域內(nèi)的掃描路徑P(m，n)對粉床表面進(jìn)行掃描包括：

控制射線依次沿各個(gè)區(qū)域的首個(gè)掃描路徑對粉床表面進(jìn)行掃描；

在執(zhí)行完成沿最后一個(gè)區(qū)域的首個(gè)掃描路徑對粉床表面的掃描時(shí)，判斷最后一個(gè)區(qū)域是否存在未掃描的掃描路徑；

當(dāng)存在未掃描的掃描路徑時(shí)，控制射線從首個(gè)區(qū)域起，依次沿各個(gè)區(qū)域的當(dāng)前掃描完成的掃描路徑的下一個(gè)掃描路徑對粉床表面進(jìn)行掃描，直至最后一個(gè)區(qū)域內(nèi)不存在未掃描的掃描路徑。

作為優(yōu)選，所述掃描路徑P(m，n)與掃描路徑P(m+1，n)之間的距離D大于所述掃描路徑P(m，n)與掃描路徑P(m，n+1)之間的距離d,其中，所述m小于M，所述n小于N。

作為優(yōu)選，在控制射線對粉床表面光柵式掃描時(shí)，所述射線的能量由粉床表面的四周到中間逐漸變低。

作為優(yōu)選，還包括：

在所述光柵線存在變形且變形量小于等于允許值時(shí)，根據(jù)所述變形量調(diào)整射線的能量。

作為優(yōu)選，所述根據(jù)所述變形量調(diào)整射線的能量包括：

當(dāng)變形量為正時(shí)，調(diào)低射線的能量；

當(dāng)變形量為負(fù)時(shí)，調(diào)高射線的能量。

作為優(yōu)選，還包括：

通過射線對粉床表面熔化；

所述通過射線對粉床表面熔化在所述控制射線對粉床表面光柵式掃描之前和/或之后進(jìn)行。

作為優(yōu)選，所述通過射線對粉床表面熔化在所述控制射線對粉床表面光柵式掃描之前進(jìn)行時(shí)，調(diào)整掃描當(dāng)前層粉床表面時(shí)的射線的能量；

所述通過射線對粉床表面熔化在所述控制射線對粉床表面光柵式掃描之后進(jìn)行時(shí)，調(diào)整掃描下一層粉床表面時(shí)的射線的能量。

本發(fā)明還提供一種實(shí)時(shí)檢測粉床表面變形的增材制造裝置，包括鋪設(shè)有粉床的工作平面，均位于工作平面上方的射線發(fā)生裝置和成像裝置，以及連接所述射線發(fā)生裝置和成型裝置的控制裝置，所述射線發(fā)生裝置用于發(fā)出射線，所述射線對所述粉床表面光柵式掃描，形成光柵線；所述成像裝置用于對所述光柵線進(jìn)行拍攝成像。

本發(fā)明通過上述增材制造方法，能夠有效地解決現(xiàn)有增材制造裝置因無法檢測粉床表面變形或檢測可靠性低、檢測結(jié)果不準(zhǔn)確導(dǎo)致的三維實(shí)體零件成為廢品的問題，避免了材料以及時(shí)間的浪費(fèi)。而且上述射線既是熱源，同時(shí)也是檢測的光源，檢測方法可靠性高。

通過上述增材制造方法，可以根據(jù)粉床表面變形量的檢測結(jié)果，及時(shí)調(diào)整射線熔化材料的策略或路徑，形成負(fù)反饋，改善粉床表面變形，增加制造的成功率。

本發(fā)明的上述增材制造裝置，在采用上述增材制造方法后，能夠提高三維實(shí)體零件的良品率。

附圖說明