[發明專利]一種基于溫度均勻性的激光選區熔化實時路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202011124084.1
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112427655B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 張李超;胡祺;史玉升;陳楠
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22F10/85
• 分類號: B22F10/85;B22F10/31;B22F10/28;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

1.一種基于溫度均勻性的激光選區熔化實時路徑規劃方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

S1對于激光選區熔化成形中的單個待成形切片層，將該待成形切片層內劃分為多個區域，選取初始成形區域；

S2對于下一個待成形區域的確定，按照下列方式進行：對于當前所有未成形區域，測量每個未成形區域的溫度以及與上一個已經成形區域之間的距離，以此獲得每個未成形區域的溫度特征和距離值，利用該每個未成形區域的溫度特征值和距離值構建溫度均勻因子的關系式，并以此計算每個未成形區域的溫度均勻因子，根據計算獲得的溫度均勻因子，選取該溫度均勻因子值最小的區域作為局部最優解，即當前最適宜打印區域，該當前最適宜打印區域作為下一個待成形區域并調用激光掃描模塊加工成形；

所述溫度均勻因子的關系式按照下列進行：

其中，U是溫度均勻因子，是未成形區域內溫度均值，a₁、a₂和a₃均是權值，σ是未成形區域內的溫度方差，d是未成形區域與上一個已經成形區域的距離，x和y分別是未成形區域內中心點的橫坐標和縱坐標，x_pre和y_pre分別是上一個已經成形區域中心點的橫坐標和縱坐標，i是當前未成形區域溫度測量點的編號，n是當前未成形區域內溫度測量點的總數量；

S3重復步驟S2，直至完成單個待成形切片層內所有區域的成型，進而實現成型路徑的實時規劃。

2.如權利要求1所述的一種基于溫度均勻性的激光選區熔化實時路徑規劃方法，其特征在于，在步驟S1中，所述初始成形區域優選為所有區域中溫度最低的區域。

3.如權利要求1所述的一種基于溫度均勻性的激光選區熔化實時路徑規劃方法，其特征在于，在步驟S2中，所述測量每個未成形區域的溫度時是通過采集未成形區域內多個溫度測量點的溫度，然后利用每個溫度測量點的溫度計算計算溫度均值和溫度方差，該溫度方差和溫度均值即為未成形區域的溫度特征值。

4.如權利要求3所述的一種基于溫度均勻性的激光選區熔化實時路徑規劃方法，其特征在于，所述x、y、x_pre和y_pre均是在成形設備坐標系中的坐標。

5.如權利要求1所述的一種基于溫度均勻性的激光選區熔化實時路徑規劃方法，其特征在于，所述x、y、x_pre和y_pre按照下列方式獲得：

首先，采用相機拍攝待成形切片層，以此獲得在圖像坐標系中每個區域中心點的圖像坐標；然后，對成形設備進行標定，以此獲得成形設備與圖像坐標系之間的轉換關系；最后，利用該轉換關系，將每個區域中心點的圖像坐標轉換為在成形設備坐標系中的坐標。

6.如權利要求1所述的一種基于溫度均勻性的激光選區熔化實時路徑規劃方法，其特征在于，所述a₁的取值范圍為10～100，a₂的取值范圍為0.5～1，a₃的取值范圍為-0.5～-1。