[實用新型]一種激光選區熔化離軸在線監測光源

有效

• 申請號: 201821376030.2
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN208913136U
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 成星;胡金海;周鑫;李小濤;賀一軒;高赟;張咪咪
• 申請（專利權）人: 西安空天能源動力智能制造研究院有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00;B33Y40/00;G01N21/01
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本實用新型公開了一種激光選區熔化離軸在線監測光源，本實用新型通過在腔室頂板上設置LED環形面光源，能夠獲得充足照度且照度均勻的光照環境，振鏡上設置有振鏡罩，相機與LED環形面光源間留有間隙，能夠確保LED環形光源不與振鏡和相機產生干涉，提高成像質量。LED環形面光源相較于現有設備的光源，光源面積更大，能夠提供更亮的照度；相對側面局部布置光源來說，顯而易見，可以獲得更為均勻的光照環境，并且這種環形LED面光源的成本只有激光光源的幾十分之一。

技術領域

本實用新型屬于增材制造領域，具體涉及一種激光選區熔化離軸在線監測光源。

背景技術

激光選區熔化技術(Selective Laser Melting，SLM)是以原型制造技術為基本原理發展起來的一種先進的激光增材制造技術。通過專用軟件對零件三維數模進行切片分層，獲得各截面的輪廓數據后，利用高能量激光束根據輪廓數據逐層選擇性地熔化金屬粉末，通過逐層鋪粉，逐層熔化凝固堆積的方式，制造三維實體零件。在SLM加工成形過程中，零件的質量受到設備系統穩定性、工藝參數、原材料等多重影響；這些影響因素一旦得不到有效控制，便會在成形零件中形成孔洞、球化、裂紋等缺陷，進而使SLM打印的零部件質量無法達到實際使用要求。因此，要想獲得高質量的SLM打印零部件，必須對SLM工藝過程的每一層成形過程和成形質量進行監測。

近幾年，研究人員嘗試通過CCD/CMOS相機對成型過程中加工質量進行監測，如通過CCD/CMOS相機來捕捉成形過程中的鋪粉異常、鋪粉缺陷等現象。這些嘗試均是基于現有的打印設備條件去集成CCD/CMOS相機。然而，如需更進一步地觀察打印過程中的現象，則需要對設備整體進行一些兼顧性設計。其中影響相機拍攝的關鍵部件即是光源。光源的照度和照明均勻性嚴重影響相機拍攝的清晰度和實際分辨力。

作為激光選區熔化離軸監測系統的光源裝置，目前研究人員主要采用三種方式：一種是采用現有設備的LED光源，圖1為腔室頂部光源布置示意圖；這種光源的照度遠低于CCD/CMOS相機正常拍攝的需求。一種是在腔室側面補充LED光源，如圖2所示；這種光源布置復雜，此外照度均勻性較差，靠近光源的地方遠高于其他地方。還有一種是利用激光光源加擴束器，即將激光的點光源擴束成面光源，這種方案一是激光光源價格昂貴成本較高，二是這種方案所需激光功率較高，會有一定危險性。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種激光選區熔化離軸在線監測光源，實現離軸監測時相機的均勻照明。

為了達到上述目的，本實用新型包括腔室，腔室的頂部設置有腔室頂板，腔室頂板上設置有振鏡和相機，振鏡上設置有振鏡罩，腔室內部圍繞振鏡罩設有LED環形面光源，振鏡和相機置于LED環形面光源的中部，相機與LED環形面光源間留有間隙，LED環形面光源垂直照射工作面。

振鏡采用單振鏡、雙振鏡或多振鏡。

LED環形面光源與腔室頂板間通過螺栓固定。

腔室的內表面上覆蓋有漫反射膜或漫反射涂層。

LED環形面光源連接用于調節亮度的控制器。

與現有技術相比，本實用新型通過在腔室頂板上設置LED環形面光源，能夠獲得充足照度且照度均勻的光照環境，振鏡上設置有振鏡罩，相機與LED環形面光源間留有間隙，能夠確保LED環形光源不與振鏡和相機產生干涉，提高成像質量。LED環形面光源相較于現有設備的光源，光源面積更大，能夠提供更亮的照度；相對側面局部布置光源來說，顯而易見，可以獲得更為均勻的光照環境，并且這種環形LED面光源的成本只有激光光源的幾十分之一，不僅能夠獲得穩定的光照環境，而且極大的降低了成本。

進一步的，本實用新型的腔室內表面上覆蓋有漫反射膜或漫反射涂層，能夠提高整個腔室環境的光照均勻性。

進一步的，本實用新型設置有控制器，能夠實時調節LED環形面光源的亮度，使本裝置適用于更多的工況。