[發明專利]電子束熔絲增材制造形貌測量裝置及其補償控制方法

有效

• 申請號: 201710873924.6
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107806843B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 郭光耀;閔家林;王文博;李寧
• 申請（專利權）人: 西安智熔金屬打印系統有限公司
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G05D5/00
• 代理公司: 44316 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 趙勍毅

1.一種電子束熔絲增材制造形貌測量裝置，其特征在于，包括電子槍、送絲槍、真空室、工作臺、形貌檢測組件和控制系統；

所述電子槍和所述真空室連通，所述電子槍用于產生和發射電子束；

所述送絲槍設于所述真空室內，所述送絲槍用于提供焊絲；

所述工作臺設于所述真空室內，所述工作臺面對所述電子槍設置，所述工作臺用于放置零件；

所述形貌檢測組件包括位移傳感器和位移傳感器控制器，所述位移傳感器安裝于所述真空室的外壁以所述電子槍為圓心的半徑不超過50mm的圓形區域內，所述位移傳感器向所述真空室內發射激光束，所述位移傳感器用于檢測所述零件的位移和形狀，所述位移傳感器控制器和所述位移傳感器電連接；

所述控制系統和所述位移傳感器控制器電連接；

控制系統同步調整送絲速度，控制數控軸Z軸或送絲槍升降，保證熔覆層上表面與送絲槍的送絲嘴的距離L保持動態一致。

2.如權利要求1所述的電子束熔絲增材制造形貌測量裝置，其特征在于，還包括真空泵組，所述真空泵組分別與所述真空室和所述電子槍連接，所述真空泵組用于給所述真空室和所述電子槍抽真空。

3.如權利要求1所述的電子束熔絲增材制造形貌測量裝置，其特征在于，所述位移傳感器為2D激光位移傳感器或輪廓測量儀。

4.如權利要求1所述的電子束熔絲增材制造形貌測量裝置，其特征在于，所述位移傳感器控制器具有數據處理能力和內存。

5.如權利要求1所述的電子束熔絲增材制造形貌測量裝置，其特征在于，所述控制系統包括數據處理系統，所述數據處理系統能夠根據所述形貌檢測組件得到的所述零件的各層實際成型形貌的位置坐標數據云圖，繪制出各層成型形貌，通過對CAD模型與實測零件尺寸之間的對比運算得到零件的尺寸偏差數據。

6.如權利要求5所述的電子束熔絲增材制造形貌測量裝置，其特征在于，所述控制系統還包括補償系統，所述補償系統能夠根據所述零件實測的成型形貌與CAD模型之間尺寸偏差，選擇指定的工藝參數，對所述零件尺寸有偏差的區域進行修補。

7.一種電子束熔絲增材制造形貌測量裝置的補償控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A1、控制系統將零件的分層建模圖形的分層數據和路徑規劃數據轉化成數控程序，并根據所述數控程序控制工作臺攜帶零件按照數控程序路徑規劃運動；

步驟A2、采用位移傳感器進行實時掃描，得到掃描圖形，所述控制系統讀取所述零件的形貌特征、熔池坐標位置和路徑規劃進給速度；

步驟A3、所述控制系統結合所述零件的熔池坐標位置的變化，刪選所述位移傳感器掃描出來的有效數據范圍，通過所述控制系統的數據處理系統，比較所述掃描圖形與所述分層建模圖形的超差，得到一系列路徑規劃上的超差數據；

步驟A4、所述控制系統根據所述零件的熔池坐標位置的變化和路徑規劃上的超差數據，驅動數控軸Z軸，在原有路徑規劃的基礎上，增加數控軸Z軸軸向運動控制的疊加補償，保證絲材熔滴穩定過渡，對缺陷部分進行修復，所述疊加補償不影響整體數控程序路徑規劃；

步驟A5、所述位移傳感器掃描熔池成型情況，重復步驟A2-A4，修復完成后，停止數控軸Z軸軸向運動控制的疊加補償；

步驟A6、繼續下一層的熔絲成型制造，直至電子束熔絲分層制造過程結束。

8.如權利要求7所述的電子束熔絲增材制造形貌測量裝置的補償控制方法，其特征在于，步驟A1之前還包括如下步驟：開啟真空系統及高壓電源，待電子束熔絲增材制造形貌測量裝置的真空度及電壓值達到額定要求后，電子槍發射電子束。

9.如權利要求7所述的電子束熔絲增材制造形貌測量裝置的補償控制方法，其特征在于，步驟A2之前還包括如下步驟：

所述控制系統控制絲材以設定速度輸出。

10.一種電子束熔絲增材制造形貌測量裝置的補償控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟B1、控制系統將零件的分層建模圖形的分層數據和路徑規劃數據轉化成數控程序，并根據所述數控程序控制工作臺攜帶零件按照數控程序路徑規劃運動；

步驟B2、采用位移傳感器進行實時掃描，得到掃描圖形，所述控制系統讀取所述零件的形貌特征、熔池坐標位置和路徑規劃進給速度；

步驟B3、所述控制系統結合所述零件的熔池坐標位置的變化，刪選所述位移傳感器掃描出來的有效數據范圍，通過所述控制系統的數據處理系統，比較所述掃描圖形與所述分層建模圖形的超差，得到一系列路徑規劃上的超差數據；

步驟B4、所述控制系統根據所述零件的熔池坐標位置的變化和路徑規劃上的超差數據，驅動送絲槍按照一定速度變化縱向調整補償，保證絲材熔滴穩定過渡，對缺陷部分進行修復，所述調整補償不影響整體數控程序路徑規劃；

步驟B5、所述位移傳感器掃描熔池成型情況，重復步驟B2-B4，修復完成后，將送絲槍調整到初始位置；

步驟B6、繼續下一層的熔絲成型制造，直至電子束熔絲分層制造過程結束。