CN104729639A - 快速成形铺粉粉量光电式检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速成形铺粉粉量光电式检测系统，包括粉末流动检测机构、控制器和与控制器相接的计算机，所述粉末流动检测机构包括固定支架以及固定连接在固定支架上的上落粉管、下落粉管和光电传感器，所述上落粉管和下落粉管之间连接有可透光管，所述光电传感器的发射端和接收端分别位于可透光管的两侧，所述控制器的输入端接有计时器，所述光电传感器的信号输出端与计时器的信号输入端相接。本发明还公开了一种快速成形铺粉粉量光电式检测方法。本发明实现方便，能够实现当前铺粉粉量的实时定量检测，能够使得铺粉粉量可视化、可修正化，便于达到所要的铺粉粉量，能够提高零件成形精度及质量，实用性强，便于推广使用。

Description

快速成形铺粉粉量光电式检测系统及方法

技术领域

本发明属于快速成形技术领域，具体涉及一种快速成形铺粉粉量光电式检测系统及方法。

背景技术

自动铺粉高能束选区熔化技术是新近发展起来的金属零件直接3D打印技术，其原理是利用计算机对三维CAD模型分层并进行截面信息处理，然后将截面数据输入3D打印机内，3D打印机根据截面数据逐层铺送金属粉末并利用高能束对粉末层选定区域进行熔化，所有截面逐层熔化叠加成形后获得设计结构形状的三维实体零件。铺粉过程是自动铺粉高能束选区熔化技术中的关键过程，粉末层的厚度及均匀性对成形工艺和整个零件的成形效果有着重大影响。在成形过程中，实际铺粉粉量必须与零件模型计算机剖分得到的粉层层厚相一致，铺粉粉量对粉层层厚有决定性影响。但由于铺粉粉量很难进行直接精确检测，目前常用的刮板/片式铺粉方法中，采用铺粉机构在铺粉平台上铺粉，铺粉机构中安装有铺粉刮片，通过控制成形平台降落来控制铺粉层厚，没有快速成形铺粉粉量检测装置，无法实时精确检测铺粉粉量，更无法根据实际需粉量实时进行补偿调整，从而影响了高能束选区熔化工艺的优化调整。如果铺粉粉量过小出现铺粉区域铺粉不全，会造成零件成形尺寸的误差，严重时会造成零件成形失败，而铺粉粉量过大造成粉末浪费，严重时会造成零件成形因缺粉而成形终止，严重影响了高能束选区熔化工艺的稳定性，成形零件常常因此存在缺陷或报废。

为了解决以上问题，有人采用称重方法检测铺粉粉量，但由于每次铺粉粉量较小，难于精确测量，同时称重机构结构复杂，成本高、可靠性差；也有人采用定量送粉方法确定铺粉粉量，但由于缺乏柔性，很难根据实际情况对粉量实时进行补偿调整，如果铺粉量较少,铺粉区域铺粉不全，会造成零件成形尺寸的误差，严重时会造成零件成形失败，如果为了保证铺粉层厚，使用2～4倍需粉量进行铺粉，又会造成粉末严重浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实现方便且成本低、检测灵敏度高、检测精度高、可靠性高的快速成形铺粉粉量光电式检测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：包括粉末流动检测机构、控制器和与控制器相接的计算机，所述粉末流动检测机构包括固定支架以及固定连接在固定支架上的上落粉管、下落粉管和光电传感器，所述上落粉管和下落粉管之间连接有可透光管，所述光电传感器的发射端和接收端分别位于可透光管的两侧，所述控制器的输入端接有计时器，所述光电传感器的信号输出端与计时器的信号输入端相接。

上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于所述：所述上落粉管和下落粉管均通过螺母竖直固定连接在固定支架上，所述光电传感器水平固定连接在固定支架上。

上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述固定支架的顶部设置有供上落粉管穿过的上固定孔，所述上落粉管穿过上固定孔并通过分别位于上固定孔顶部和上固定孔底部的两个螺母竖直固定连接在固定支架上；所述固定支架的底部设置有供下落粉管穿过的下固定孔，所述下落粉管穿过下固定孔并通过分别位于下固定孔顶部和下固定孔底部的两个螺母竖直固定连接在固定支架上。

上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述固定支架的侧面设置有供光电传感器的信号输出端穿出的侧面固定孔，所述固定支架的侧面位于侧面固定孔的下部设置有向侧面内部凸出的水平凸台，所述光电传感器的信号输出端穿出侧面固定孔并通过与水平凸台固定连接的方式水平固定连接在固定支架上。

上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述可透光管卡接在上落粉管和下落粉管之间。

上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述可透光管为透明玻璃管。

本发明还提供了一种方法步骤简单，能够实现当前铺粉粉量的实时定量检测，能够使得铺粉粉量可视化、可修正化，便于达到所要的铺粉粉量，能够提高零件成形精度及质量的快速成形铺粉粉量光电式检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、在铺粉平台上开一个直径与上落粉管的管径相配合的管孔，将上落粉管固定在管孔处，并使上落粉管的上管口高出铺粉平台的上表面0mm～2mm；

步骤二、开始铺粉，当铺粉刮片经过上落粉管的上管口时，高出上落粉管的上管口的粉末依次经过上落粉管、可透光管和下落粉管流出，光电传感器对粉末流过可透光管的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器，计时器在光电传感器开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到粉末流过可透光管的时间t，并将其计时得到的粉末流过可透光管的时间t传输给控制器；

步骤三、控制器将其接收到的粉末流过可透光管的时间t代入预先构建并存储在其中的铺粉粉量y与粉末流过可透光管的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t中，计算得到铺粉粉量y并传输给计算机进行显示；

其中，预先构建铺粉粉量y与粉末流过可透光管的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t的具体过程为：

步骤301、在铺粉平台上开一个直径与上落粉管的管径相配合的管孔，将上落粉管固定在管孔处，并使上落粉管的上管口高出铺粉平台的上表面0mm～2mm；

步骤302、铺n次粉，铺第i次粉时，当铺粉刮片经过上落粉管的上管口时，高出上落粉管的上管口的粉末依次经过上落粉管、可透光管和下落粉管流出，光电传感器对粉末流过可透光管的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器，计时器在光电传感器开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到铺第i次粉时粉末流过可透光管的时间T_i，并将其计时得到的粉末流过可透光管的时间T_i传输给控制器，控制器再将其接收到的粉末流过可透光管的时间T_i传输给计算机，计算机记录铺n次粉其接收到的粉末流过可透光管的时间T₁、T₂、…、T_n；且在铺完第i次粉后，称量第i次铺粉的粉末重量值W_i并记录，将记录的铺n次粉的n个粉末重量值W₁、W₂、…、W_n输入计算机，计算机记录铺n次粉的n个粉末重量值W₁、W₂、…、W_n；其中，n的取值为不小于3的自然数，i的取值为1～n的自然数；

步骤303、计算机将铺n次粉粉末流过可透光管的时间T₁、T₂、…、T_n构建为粉末流过可透光管的时间t的数据集t＝[T₁、T₂、…、T_n]并存储，且将铺n次粉的n个粉末重量值W₁、W₂、…、W_n构建为铺粉粉量y的数据集y＝[W₁、W₂…、W_n]并存储；

步骤304、计算机构建铺粉粉量y与粉末流过可透光管的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t，并将粉末流过可透光管的时间t的数据集t＝[T₁、T₂、…、T_n]和铺粉粉量y的数据集y＝[W₁、W₂…、W_n]代入铺粉粉量y与粉末流过可透光管的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t中，得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right];$

步骤305、计算机采用线性参数回归的方法求解得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right]$ 的系数a₀、a₁和a₂，就得到了系数a₀、a₁和a₂已知的铺粉粉量y与粉末流过可透光管的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t；其中，e为自然常数。

上述的方法，其特征在于：步骤302中采用电子称称量第i次铺粉的粉末重量值W_i。

上述的方法，其特征在于：步骤303中所述计算机将粉末流过可透光管的时间t的数据集t＝[T₁、T₂、…、T_n]和铺粉粉量y的数据集y＝[W₁、W₂…、W_n]以两列数据的格式存储在了EXCEL文件中。

上述的方法，其特征在于：步骤304和步骤305计算机均在MATLAB软件中完成，步骤305中所述计算机采用线性参数回归的方法求解得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right]$ 的系数a₀、a₁和a₂，具体是采用了MATLAB中的反斜线操作符求解得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right]$ 的系数a₀、a₁和a₂。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明快速成形铺粉粉量光电式检测系统的结构简单，设计新颖合理，实现方便且成本低。

2、本发明快速成形铺粉粉量光电式检测系统通过光电传感器来检测粉末流过可透光管的时间，具有检测灵敏度高、检测精度高、响应速度快、无滞后现象、可靠性高、不受外界其他光源的影响等优点。

3、本发明快速成形铺粉粉量光电式检测方法的方法步骤简单，实时性好，能够实现当前铺粉粉量的实时定量检测。

4、本发明采用光电传感器检测粉末流过可透光管的时间，并据此计算出铺粉粉量，能够实时定量检测铺粉粉量，使得铺粉粉量可视化，铺粉粉量可修正化，便于达到所要的铺粉粉量。

5、本发明能够用于快速成形的高能束选区熔化技术中，能够解决现有铺粉系统无法得知当前铺粉粉量，造成铺粉区域铺粉不全及粉末浪费等问题，能够提高零件成形精度及质量，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明的实现方便，能够实现当前铺粉粉量的实时定量检测，能够使得铺粉粉量可视化、可修正化，便于达到所要的铺粉粉量，能够提高零件成形精度及质量，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明快速成形铺粉粉量光电式检测系统的结构示意图。

图2为本发明粉末流动检测机构的使用状态示意图。

附图标记说明:

1—固定支架；    2—上落粉管；    3—下落粉管；

4—光电传感器；  5—可透光管；    6—控制器；

7—计时器；      8—计算机；      9—螺母；

10—上固定孔；   11—下固定孔；   12—侧面固定孔；

13—水平凸台；   14—铺粉平台；   15—粉末。

具体实施方式

如图1所示，本发明的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，包括粉末流动检测机构、控制器6和与控制器6相接的计算机8，所述粉末流动检测机构包括固定支架1以及固定连接在固定支架1上的上落粉管2、下落粉管3和光电传感器4，所述上落粉管2和下落粉管3之间连接有可透光管5，所述光电传感器4的发射端和接收端分别位于可透光管5的两侧，所述控制器6的输入端接有计时器7，所述光电传感器4的信号输出端与计时器7的信号输入端相接。

如图1所示，本实施例中，所述上落粉管2和下落粉管3均通过螺母9竖直固定连接在固定支架1上，所述光电传感器4水平固定连接在固定支架1上。

如图1所示，本实施例中，所述固定支架1的顶部设置有供上落粉管2穿过的上固定孔10，所述上落粉管2穿过上固定孔10并通过分别位于上固定孔10顶部和上固定孔10底部的两个螺母9竖直固定连接在固定支架1上；所述固定支架1的底部设置有供下落粉管3穿过的下固定孔11，所述下落粉管3穿过下固定孔11并通过分别位于下固定孔11顶部和下固定孔11底部的两个螺母9竖直固定连接在固定支架1上。

如图1所示，本实施例中，所述固定支架1的侧面设置有供光电传感器4的信号输出端穿出的侧面固定孔12，所述固定支架1的侧面位于侧面固定孔12的下部设置有向侧面内部凸出的水平凸台13，所述光电传感器4的信号输出端穿出侧面固定孔12并通过与水平凸台13固定连接的方式水平固定连接在固定支架1上。

本实施例中，所述可透光管5卡接在上落粉管2和下落粉管3之间。所述可透光管5为透明玻璃管。

具体实施时，控制器6为PLC模块或单片机。

本发明的快速成形铺粉粉量光电式检测方法，包括以下步骤：

步骤一、如图2所示，在铺粉平台14上开一个直径与上落粉管2的管径相配合的管孔，将上落粉管2固定在管孔处，并使上落粉管2的上管口高出铺粉平台14的上表面0mm～2mm；

步骤二、开始铺粉，当铺粉刮片经过上落粉管2的上管口时，高出上落粉管2的上管口的粉末15依次经过上落粉管2、可透光管5和下落粉管3流出，光电传感器4对粉末15流过可透光管5的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器7，计时器7在光电传感器4开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器4输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到粉末15流过可透光管5的时间t，并将其计时得到的粉末15流过可透光管5的时间t传输给控制器6；由于粉末15流过可透光管5时遮蔽了可透光管5的光传播路径，因此光电传感器4会有一个检测信号，而当粉末15流完时，光电传感器4的检测信号将消失；

步骤三、控制器6将其接收到的粉末15流过可透光管5的时间t代入预先构建并存储在其中的铺粉粉量y与粉末15流过可透光管5的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t中，计算得到铺粉粉量y并传输给计算机8进行显示；

其中，预先构建铺粉粉量y与粉末15流过可透光管5的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t的具体过程为：

步骤301、在铺粉平台14上开一个直径与上落粉管2的管径相配合的管孔，将上落粉管2固定在管孔处，并使上落粉管2的上管口高出铺粉平台14的上表面0mm～2mm；

步骤302、铺n次粉，铺第i次粉时，当铺粉刮片经过上落粉管2的上管口时，高出上落粉管2的上管口的粉末15依次经过上落粉管2、可透光管5和下落粉管3流出，光电传感器4对粉末15流过可透光管5的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器7，计时器7在光电传感器4开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器4输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到铺第i次粉时粉末15流过可透光管5的时间T_i，并将其计时得到的粉末15流过可透光管5的时间T_i传输给控制器6，控制器6再将其接收到的粉末15流过可透光管5的时间T_i传输给计算机8，计算机8记录铺n次粉其接收到的粉末15流过可透光管5的时间T₁、T₂、…、T_n；且在铺完第i次粉后，称量第i次铺粉的粉末重量值W_i并记录，将记录的铺n次粉的n个粉末重量值W₁、W₂、…、W_n输入计算机8，计算机8记录铺n次粉的n个粉末重量值W₁、W₂、…、W_n；其中，n的取值为不小于3的自然数，i的取值为1～n的自然数；

本实施例中，步骤302中采用电子称称量第i次铺粉的粉末重量值W_i。

步骤303、计算机8将铺n次粉粉末15流过可透光管5的时间T₁、T₂、…、T_n构建为粉末15流过可透光管5的时间t的数据集t＝[T₁、T₂、…、T_n]并存储，且将铺n次粉的n个粉末重量值W₁、W₂、…、W_n构建为铺粉粉量y的数据集y＝[W₁、W₂…、W_n]并存储；

本实施例中，步骤303中所述计算机8将粉末15流过可透光管5的时间t的数据集t＝[T₁、T₂、…、T_n]和铺粉粉量y的数据集y＝[W₁、W₂…、W_n]以两列数据的格式存储在了EXCEL文件中。为了获得准确的铺粉粉量y与粉末15流过可透光管5的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t，理论上n的取值越大越好，因此粉末15流过可透光管5的时间t的数据集t＝[T₁、T₂、…、T_n]和铺粉粉量y的数据集y＝[W₁、W₂…、W_n]的数据量较大，将其存储在EXCEL文件中，一方面便于数据的管理，另一方面方便了在MATLAB软件中利用xlsread命令方便地读取EXCEL文件中的数据。

步骤304、计算机8构建铺粉粉量y与粉末15流过可透光管5的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t，并将粉末15流过可透光管5的时间t的数据集t＝[T₁、T₂、…、T_n]和铺粉粉量y的数据集y＝[W₁、W₂…、W_n]代入铺粉粉量y与粉末15流过可透光管5的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t中，得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right];$ 其中，系数a₀、a₁和a₂为待确定的未知系数；由于铺粉刮片是在整个铺粉平台14上均匀铺设粉末15的，当铺粉粉量增加或减少时，上落粉管2的上管口附近的粉末15高度就会增加或减少，这样流进上落粉管2的上管口的粉末15就会增加或减少，相应流经可透光管5的粉末15就会增加或减少，而上落粉管2、可透光管5和下落粉管3的管径是不变的，粉末15的流动性是不变的，因此粉末15流过可透光管5的时间t就会增加或减少，本发明正是基于这一原理构建的铺粉粉量y与粉末15流过可透光管5的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t，通过检测粉末15流过可透光管5的时间t来反映铺粉粉量，而且通过光电传感器4来检测粉末15流过可透光管5的时间t，具有检测灵敏度高、检测精度高、响应速度快、无滞后现象、可靠性高、不受外界其他光源的影响等优点。

步骤305、计算机8采用线性参数回归的方法求解得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right]$ 的系数a₀、a₁和a₂，就得到了系数a₀、a₁和a₂已知的铺粉粉量y与粉末15流过可透光管5的时间t的关系式模型y_＝a₀₊a₁e^-t ₊a₂te^-t；其中，e为自然常数。

本实施例中，步骤304和步骤305计算机8均在MATLAB软件中完成，步骤305中所述计算机8采用线性参数回归的方法求解得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right]$ 的系数a₀、a₁和a₂，具体是采用了MATLAB中的反斜线操作符求解得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right]$ 的系数a₀、a₁和a₂，具体的程序代码为X＝[ones(size(t))exp(-t)t.*exp(-t)]；a＝X\y；其中，程序代码X＝[ones(size(t))exp(-t)t.*exp(-t)]的含义为将矩阵 $\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]$ 表示为X，程序代码a＝X\y的含义为采用MATLAB中的反斜线操作符求解系数a₀、a₁和a₂；

另外，在实时获得当前铺粉粉量后，就能够将当前铺粉粉量与预设铺粉粉量相比对，获得当前铺粉粉量与预设铺粉粉量的差Δy，而由于铺粉机构的取粉量多少决定了铺粉粉量，铺粉机构的取粉位置又决定了取粉量，因此，根据当前铺粉粉量与预设铺粉粉量的差Δy就能够反推得到多或者少的取粉量，就可以通过改变取粉机构的取粉位置的方式来改变取粉量，从而实时调整铺粉粉量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：包括粉末流动检测机构、控制器(6)和与控制器(6)相接的计算机(8)，所述粉末流动检测机构包括固定支架(1)以及固定连接在固定支架(1)上的上落粉管(2)、下落粉管(3)和光电传感器(4)，所述上落粉管(2)和下落粉管(3)之间连接有可透光管(5)，所述光电传感器(4)的发射端和接收端分别位于可透光管(5)的两侧，所述控制器(6)的输入端接有计时器(7)，所述光电传感器(4)的信号输出端与计时器(7)的信号输入端相接。

2.按照权利要求1所述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于所述：所述上落粉管(2)和下落粉管(3)均通过螺母(9)竖直固定连接在固定支架(1)上，所述光电传感器(4)水平固定连接在固定支架(1)上。

3.按照权利要求2所述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述固定支架(1)的顶部设置有供上落粉管(2)穿过的上固定孔(10)，所述上落粉管(2)穿过上固定孔(10)并通过分别位于上固定孔(10)顶部和上固定孔(10)底部的两个螺母(9)竖直固定连接在固定支架(1)上；所述固定支架(1)的底部设置有供下落粉管(3)穿过的下固定孔(11)，所述下落粉管(3)穿过下固定孔(11)并通过分别位于下固定孔(11)顶部和下固定孔(11)底部的两个螺母(9)竖直固定连接在固定支架(1)上。

4.按照权利要求2所述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述固定支架(1)的侧面设置有供光电传感器(4)的信号输出端穿出的侧面固定孔(12)，所述固定支架(1)的侧面位于侧面固定孔(12)的下部设置有向侧面内部凸出的水平凸台(13)，所述光电传感器(4)的信号输出端穿出侧面固定孔(12)并通过与水平凸台(13)固定连接的方式水平固定连接在固定支架(1)上。

5.按照权利要求1所述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述可透光管(5)卡接在上落粉管(2)和下落粉管(3)之间。

6.按照权利要求1所述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述可透光管(5)为透明玻璃管。

7.一种利用如权利要求1所述系统对快速成形铺粉粉量进行光电式检测的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、在铺粉平台(14)上开一个直径与上落粉管(2)的管径相配合的管孔，将上落粉管(2)固定在管孔处，并使上落粉管(2)的上管口高出铺粉平台(14)的上表面0mm～2mm；

步骤二、开始铺粉，当铺粉刮片经过上落粉管(2)的上管口时，高出上落粉管(2)的上管口的粉末(15)依次经过上落粉管(2)、可透光管(5)和下落粉管(3)流出，光电传感器(4)对粉末(15)流过可透光管(5)的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器(7)，计时器(7)在光电传感器(4)开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器(4)输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到粉末(15)流过可透光管(5)的时间t，并将其计时得到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间t传输给控制器(6)；

步骤三、控制器(6)将其接收到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间t代入预先构建并存储在其中的铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a₀+a₁e^-t+a₂te^-t中，计算得到铺粉粉量y并传输给计算机(8)进行显示；

其中，预先构建铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a₀+a₁e^-t+a₂te^-t的具体过程为：

步骤301、在铺粉平台(14)上开一个直径与上落粉管(2)的管径相配合的管孔，将上落粉管(2)固定在管孔处，并使上落粉管(2)的上管口高出铺粉平台(14)的上表面0mm～2mm；

步骤302、铺n次粉，铺第i次粉时，当铺粉刮片经过上落粉管(2)的上管口时，高出上落粉管(2)的上管口的粉末(15)依次经过上落粉管(2)、可透光管(5)和下落粉管(3)流出，光电传感器(4)对粉末(15)流过可透光管(5)的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器(7)，计时器(7)在光电传感器(4)开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器(4)输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到铺第i次粉时粉末(15)流过可透光管(5)的时间T_i，并将其计时得到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间T_i传输给控制器(6)，控制器(6)再将其接收到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间T_i传输给计算机(8)，计算机(8)记录铺n次粉其接收到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间T₁、T₂、…、T_n；且在铺完第i次粉后，称量第i次铺粉的粉末重量值W_i并记录，将记录的铺n次粉的n个粉末重量值W₁、W₂、…、W_n输入计算机(8)，计算机(8)记录铺n次粉的n个粉末重量值W₁、W₂、…、W_n；其中，n的取值为不小于3的自然数，i的取值为1～n的自然数；

步骤303、计算机(8)将铺n次粉粉末(15)流过可透光管(5)的时间T₁、T₂、…、T_n构建为粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的数据集t＝[T₁、T₂、…、T_n]并存储，且将铺n次粉的n个粉末重量值W₁、W₂、…、W_n构建为铺粉粉量y的数据集y＝[W₁、W₂…、W_n]并存储；

步骤304、计算机(8)构建铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a₀+a₁e^-t+a₂te^-t，并将粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的数据集t＝[T₁、T₂、…、T_n]和铺粉粉量y的数据集y＝[W₁、W₂…、W_n]代入铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a₀+a₁e^-t+a₂te^-t中，得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right];$

步骤305、计算机(8)采用线性参数回归的方法求解得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right]$ 的系数a₀、a₁和a₂，就得到了系数a₀、a₁和a₂已知的铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a₀+a₁e^-t+a₂te^-t；其中，e为自然常数。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤302中采用电子称称量第i次铺粉的粉末重量值W_i。

9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤303中所述计算机(8)将粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的数据集t＝[T₁、T₂、…、T_n]和铺粉粉量y的数据集y＝[W₁、W₂…、W_n]以两列数据的格式存储在了EXCEL文件中。

10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤304和步骤305计算机(8)均在MATLAB软件中完成，步骤305中所述计算机(8)采用线性参数回归的方法求解得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right];$ 的系数a₀、a₁和a₂，具体是采用了MATLAB中的反斜线操作符求解得到矩阵方程 $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ...\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& e^{-t_1}& t_1{e}^{-t_1}\\ 1& e^{-t_2}& t_2{e}^{-t_2}\\ ...& ...& ...\\ 1& e^{-t_n}& t_n{e}^{-t_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right];$ 的系数a₀、a₁和a₂。