CN105499567B - 粉床式电子束增材制造中热应力的控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉床式电子束增材制造中热应力的控制装置，包括位于真空室上且沿摄像机拍摄方向设置的透明的玻璃窗口，摄像机透过玻璃窗口对真空室内部拍摄图像，且拍摄的图像包含粉末层以及其温度分布信息；玻璃窗口的一侧设有密封穿过真空室且可转动的转轴，转轴固接有位于真空室内的挡板，挡板由转轴带动在遮挡玻璃窗口的位置与错开玻璃窗口的位置之间切换。本发明还提供一种控制方法，用于对增材制造中热应力的控制。本发明采用摄像机透过玻璃窗口对真空室内部拍摄图像，且拍摄的图像包含粉末层以及其温度分布信息，能够更好的实现对增材制造中热应力的控制；通过设置挡板，能够有效地保持玻璃窗口的透明度，降低了玻璃窗口的更换频率。

Description

粉床式电子束增材制造中热应力的控制装置及方法
技术领域
本发明涉及技术领域，尤其涉及一种粉床式电子束增材制造中热应力的控制装置及方法。
背景技术
增材制造(3D打印)是一种通过连续熔合一个以上薄层的材料来构建三维物体的制造技术。粉床式电子束增材制造是增材制造技术路线的一种，其基本的工艺步骤如下：粉末供应与铺平系统将粉末材料在工作平台上铺展成薄层，高能量密度的电子束在粉末层上扫描三维物体的一个截面；之后，工作平台下降一个粉末层厚度的距离，在工作平台上铺一层新的粉末，射线扫描三维物体的下一个截面；重复以上步骤，直至该三维物体制造完成。
在电子束熔化粉末材料时，熔池温度高，粉末层温度低，两者之间温度差较大，会产生较大的热应力。热应力会导致裂纹、变形等制造缺陷。为减小热应力，粉末层的熔合一般分为以下两个步骤：1)电子束预热粉末层。粉末层温度被电子束预热至一定温度，但不会发生熔化；2)电子束在粉末层上熔化一个截面。截面内的粉末材料被电子束扫描、被熔化并与上一层结合。由于粉末层被预热至一定温度，熔池与粉末层的温度差减小，制造过程中的热应力降低，减小了缺陷出现的几率。
但是，现有的上述方法存在熔化过程中前后热应力不一致的情况。即：电子束扫描截面需要一定时间。当电子束扫描截面时，粉末层的截面以外的区域的温度不断降低。造成的情况是：随着扫描的进行，熔池与粉末层之间的温度差不断增大，热应力不断升高。这种热应力前后不一致的现象会对制造产生不利影响。特别是，当截面较大时，电子束扫描截面耗时较长，热应力的前后差别很大，不利影响更为明显。
授权公告号为CN1235705C的专利公布了一种生产三维物体的设备和方法，其具体公开了通过在真空室上方外侧设置摄像头(摄像机)，并在真空室上设置透明的玻璃观测窗口，摄像头(摄像机)透过该观测窗口得到温度分布矩阵 Tij-measured，并与给定温度Tij-desired进行比较，两者的差值为△Tij。当△Tij大于某个临界值，则需要对电子束的能量输入做出相应调整，比如电子束扫描截面后的温度过高，则需要在下一层的扫描中减小电子束功率或提高扫描速度。如果电子束扫描截面后的温度过低，则电子束再次扫描截面，使其温度升高至预定值附近。如果截面以外的粉末层温度过低，则需要利用电子束或外部加热装置加热粉床，使其温度升高至预定值附近。但是其依旧存在着热应力前后不一致的问题。
而且上述设备中，采用透明膜遮挡观测窗口，并不断卷绕、送进新膜，维持膜和观测窗口的透明度，以保证摄像机可以不间断的拍摄，提高温度检测的准确度。但是，上述透明膜会受热辐射和射线作用，往往会受热变形、变脆、进而在卷绕过程中被撕裂，最终无法起到保持窗口具有足够透明度的作用。并且，随着透明膜不断被卷绕，其越卷越厚，需要在真空室中预留较大空间，使得整体设备整体结构空间过大。
目前还有一种防止观测窗口被蒸镀污染的方法：采用挡板遮挡，在需要拍摄的时候打开挡板，摄像机拍摄图像；拍摄完后，挡板关闭。如此，摄像机进行间断地拍摄，每隔一段时间拍摄一副图像，挡板则不停地重复打开/关闭动作。但是该种方法其挡板每次打开的时间较长，远远大于摄像机拍摄一副图像需要的曝光时间。因此当挡板打开时，玻璃观测窗口暴露于金属蒸汽，重复打开很多次后，玻璃观测窗口仍然会被蒸镀污染，导致其更换频率过高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉床式电子束增材制造中热应力的控制装置及方法，能够更好的实现对增材制造中热应力的控制，且能够有效地保持玻璃窗口的透明度，降低了玻璃窗口的更换频率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种粉床式电子束增材制造中热应力的控制装置，包括位于真空室外侧的摄像机，所述真空室内部设有铺设粉末层的成形缸，成形缸上方设有电子束发生装置，所述电子束发生装置与摄像机均连接于控制装置，所述真空室上且沿摄像机拍摄方向设有透明的玻璃窗口，所述摄像机透过玻璃窗口对真空室内部拍摄图像，且拍摄的图像包含所述粉末层以及其温度分布信息；所述玻璃窗口的一侧设有密封穿过真空室且可转动的转轴，所述转轴固接有位于真空室内的挡板，所述挡板由转轴带动在遮挡玻璃窗口的位置与错开玻璃窗口的位置之间切换。
作为优选，所述真空室与转轴之间通过磁流体密封件密封连接。
作为优选，所述挡板在遮挡玻璃窗口的位置与错开玻璃窗口的位置之间切换的角度小于90°。
作为优选，所述挡板处于错开玻璃窗口的位置的时间不小于摄像机拍摄一次图像的时间。
作为优选，所述摄像机热成像摄像机。
本发明采用摄像机透过玻璃窗口对真空室内部拍摄图像，且拍摄的图像包含粉末层以及其温度分布信息，能够更好的实现对增材制造中热应力的控制。
通过设置能够遮挡玻璃窗口的挡板，使玻璃窗口暴露于金属蒸汽内的总时间大大减小，有效地保持玻璃窗口的透明度，玻璃窗口的更换频率大大降低。
在转轴与真空室之间采用磁流体密封，转轴与磁流体密封元件之间的摩擦非常小，没有磨损，可以灵活转动，使得挡板在转轴的带动下能够实现快速打开/关闭，有效地避免玻璃窗口较长时间的暴露在金属蒸汽内，放置玻璃窗口被金属蒸汽蒸镀，进一步降低了玻璃窗口的更换频率。
本发明还提供一种粉床式电子束增材制造中热应力的控制方法，包括以下步骤：
开始粉末层熔合；
控制摄像机对所述粉末层进行摄像，获取所述粉末层的粉末区的各点温度值；
根据所述粉末层的粉末区的各点温度值计算出所述粉末区的平均温度值 T；
将平均温度值T与预设温度下限值T1以及预设温度上限值T2比较，根据比较结果控制电子束发生装置对所述粉末层进行处理；
结束粉末层熔合。
作为优选，所述控制摄像机对所述粉末层进行摄像包括：
控制转轴带动挡板从遮挡玻璃窗口的位置旋转至错开玻璃窗口的位置，并从错开玻璃窗口的位置再次旋转至遮挡玻璃窗口的位置；
所述挡板处于错开玻璃窗口的位置时，控制摄像机透过玻璃窗口对粉末层进行摄像。
作为优选，所述根据比较结果控制电子束发生装置对所述粉末层进行处理包括：
当T＜T1时，控制电子束发生装置发出电子束对所述粉末层进行预热；
当T＞T2时，控制电子束发生装置发出电子束对所述粉末层进行截面熔化。
作为优选，所述控制电子束发生装置发出电子束对所述粉末层进行预热包括：
将所述粉末层分成n个子区域，所述n大于1；
控制电子束发生装置发出电子束对第一个子区域扫描预设时间t，并沿同一方向依次对其余子区域扫描预设时间t；
当电子束对第n个子区域扫描预设时间t后，控制电子束发生装置跳转到第一个子区域未扫描部分，循环上述扫描过程至所述粉末层完全扫描完毕。
本发明通过将粉末层粉末区的平均温度值与预设温度值比较，控制电子束对粉末层进行预热或熔化，使得粉末层温度在进行截面扫描的过程中保持在一定温度范围之内，而且本发明中对于每层的熔合过程并不是遵循先预热再熔化的顺序，而是有可能在预热和熔化之间切换多次，使扫描过程中的熔化区与粉末区之间的温度差可控制在一定范围内，热应力也相应的在一定范围内保持稳定，避免裂纹、变形等制造缺陷的出现。
而且本发明中采用设置多个子区域，进行分区扫描，使得各个子区域之间的温度差别更小，温度更均匀，不同区域内的热应力更加一致。
附图说明
图1是本发明的控制装置位于增材制造装置上的结构示意图；
图2是本发明的挡板的结构示意图；
图3是本发明的控制方法的流程图；
图4是本发明的摄像机拍摄的图像示意图；
图5是本发明的粉末层预热模式的流程图；
图6是本发明电子束扫描分区示意图；
图7是本发明是三维实体零件的一个截面的部分截面示意图。
图中：
1、真空室；2、成形缸；3、电子束发生装置；4、摄像机；5、玻璃窗口；6、转轴；7、挡板；8、磁流体密封件；9、粉箱；10、铺粉平台；11、铺粉装置；12、三维实体零件；21、成形缸筒；22、活塞；31、电子束；100、熔化区；101、粉末区；1100、扫描路径。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供一种粉床式电子束增材制造中热应力的控制装置，安装在粉床式电子束增材制造装置上，具体的，上述增材制造装置包括有真空室1，在真空室1内部设有铺设粉末层的成形缸2，在成形缸2的上方设有电子束发生装置3，用于产生电子束31并进入到真空室1中，同时可在控制装置(例如计算机等控制设备)的控制下改变电子束31的偏转角度，实现任意路径的扫描。需要指出的是，上述电子束发生装置3的工作需处于真空状态，因此本实施例的真空室1连接于真空设备，例如通过机械泵、分子泵或者扩散泵连接相关阀体，对真空室1进行抽真空；
在真空室1内设有粉箱9，用于盛放粉末材料，并可以定量地向外输送粉末材料；在粉箱9的下方设有铺粉平台10，粉箱9输送的粉末材料置于上述铺粉平台10上；在铺粉平台10的上方设有铺粉装置11，其可水平运动，且其水平运动行程涵盖铺粉平台10及成形缸2的上方；通过铺粉装置11能够将铺粉平台10上的粉末材料铺设在成形缸2上并形成粉末层，随后由电子束发生装置3 产生电子束31对该粉末层进行扫描融合。
成形缸2包括成形缸筒21以及位于成形缸筒21内的活塞22，上述粉末层置于活塞22上并与成形缸筒21的上表面平齐，当电子束31对该粉末层融合完成后，活塞22下降一个粉末层厚度的距离，一层新的粉末被铺在活塞22上，电子束31继续熔合新的粉末层。如此，通过连续熔合一个以上粉末层的方式，制造出三维实体零件12。三维实体零件12被未熔化的粉末材料包裹。在制造出三维实体零件12后，可将三维实体零件12取出，未熔化的粉末材料则可被回收再次使用。
本实施例的粉床式电子束增材制造中热应力的控制装置包括位于真空室1 外侧的摄像机4，具体的，该摄像机4为热成像摄像机，其设置在真空室1的顶壁上，利用红外线成像，使得其拍摄的图像包含温度分布信息，图像中任意一点的温度值均可提取出来；也可以通过普通摄像机加上滤光片来实现热成像，以测得拍摄的图像的温度分布信息。本实施例中，摄像机4连接于上述控制装置。
该粉床式电子束增材制造中热应力的控制装置还包括位于真空室1上且沿摄像机4拍摄方向设置的透明的玻璃窗口5，具体的，玻璃窗口5位于摄像机4 的下方，摄像机4可透过玻璃窗口5对真空室1内部拍摄图像，本实施例中，摄像机4透过玻璃窗口5的拍摄视野范围完全覆盖成形缸2的上方，使得拍摄的图像包含有成形缸2上的粉末层以及该粉末层的温度分布信息；
在玻璃窗口5的一侧(图1中玻璃窗口5的右侧)设有密封穿过真空室1 且可转动的转轴6，该转轴6固接有位于真空室1内的挡板7，上述转轴6与真空室1之间通过磁流体密封件8密封连接，使得真空室1外的空气不能从转轴6 与真空室1的连接处进入真空室1，而且该磁流体密封件8也使转轴6转动所受的阻力非常小，远小于常规的胶圈密封，使转轴6可以流畅地转动；挡板7由转轴6带动在遮挡玻璃窗口5的位置与错开玻璃窗口5的位置之间切换，当挡板7处于遮挡玻璃窗口5的位置时，此时玻璃窗口5被遮挡，摄像机4不工作，金属蒸汽被挡在挡板7外，不会对玻璃窗口5造成蒸镀；当挡板7处于错开玻璃窗口5的位置时，此时摄像机4可进行拍摄，来采集粉末层的图像信息以及温度分布信息。
上述转轴6可通过电机驱动的四连杆机构来实现转动，同时配合磁流体密封件8，能够使转轴6带动挡板7以足够快的转速转动，实现挡板7对玻璃窗口 5的遮挡以及脱离。
本实施例中，挡板7处于遮挡玻璃窗口5的位置以及处于错开玻璃窗口5 的位置，如图2所示，其处于遮挡玻璃窗口5的位置时，将玻璃窗口5遮挡，且本实施例中为完全遮挡；处于错开玻璃窗口5的位置时，挡板7与玻璃窗口5 之间完全没有重叠部分。上述遮挡玻璃窗口5的位置和错开玻璃窗口5的位置也并非完全遮挡和错开，只需能够满足摄像机4能够拍摄到粉末层的全部即可，当然本实施例中优选采用完全遮挡以及完全错开的方式。
优选的，挡板7在遮挡玻璃窗口5的位置与错开玻璃窗口5的位置之间切换的角度小于90°，使得挡板7在上述两个位置切换时，具有较短的切换时间，以避免玻璃窗口5被蒸镀。当然，挡板7也可以在任意角度内做切换，只需满足在其错开玻璃窗口5时，摄像机4能够将粉末层的全部都拍摄到。
本实施例中，挡板7处于错开玻璃窗口5的位置的时间不小于摄像机4拍摄一次图像的时间，使得摄像机4能够在挡板7处于错开玻璃窗口5的位置的短暂时间内，能够完成一次拍摄。具体的，摄像机4的拍摄时间间隔在2-15s 范围内摄像机4完成一次拍摄的曝光时间10-40ms。
以摄像机4拍摄的时间间隔为5s，摄像机4完成一次拍摄的曝光时间为 10ms为例，则玻璃窗口5暴露于金属蒸汽的时间占总的熔合时间的 10/5000＝0.2％。在一次增材制造中用于熔化的时间一般在36小时左右，则玻璃窗口5暴露于金属蒸汽的时间仅约4.3分钟，玻璃窗口5在该时间内能够保持相当好的透明度，不会影响摄像机4的拍摄以及对热应力的控制，也使得玻璃窗口5的更换频率也会大大降低。
本发明还提供一种粉床式电子束增材制造中热应力的控制方法，如图3所示，其包括以下步骤：
S100：开始粉末层熔合；
即在铺粉装置11将粉末材料铺设在成形缸2上形成粉末层后，可控制电子束发生装置3对粉末层进行扫描，开始三维实体零件12的扫描熔合。在本实施例中，如图4所示，在进行三维实体零件的扫描熔合时，通常将粉末层分为熔化区100以及粉末区101，其中熔化区100内的粉末已经被电子束扫描、熔化，粉末区101内的粉末没有被电子束熔化。在铺粉刚刚完成时，粉末层熔化尚未开始时，不存在熔化区100；粉末层的熔化结束后，熔化区100恰好等于三维实体零件的一个截面。
S110：控制摄像机4对所述粉末层进行摄像，获取所述粉末层的粉末区的各点温度值；
即通过摄像机4来拍摄粉末层的图像以及其温度分布信息，具体的，是通过电机控制转轴6带动挡板7从遮挡玻璃窗口5的位置旋转至错开玻璃窗口5 的位置，并从错开玻璃窗口5的位置再次旋转至遮挡玻璃窗口5的位置，在此过程中，在挡板7处于错开玻璃窗口5的位置的时间段内，控制摄像机4透过玻璃窗口5对粉末层进行摄像，并获得粉末层的温度分布信息，由于熔化区100 和粉末区101的表面状态与红外发射率不同，在拍摄的图像上熔化区100和粉末区101会有分明的界限(图4所示)，因此可以通过边缘检测算法提取出粉末区各点的温度值。
S120：根据所述粉末层的粉末区的各点温度值计算出所述粉末区的平均温度值T；
即根据粉末区各点的温度值计算出粉末区的平均温度值T。
S130：将平均温度值T与预设温度下限值T1以及预设温度上限值T2比较，根据比较结果控制电子束发生装置3对所述粉末层进行处理；
电子束在熔化粉末时，熔化区100内与粉末区101内的粉末之间存在温度差，温度差越大，热应力越大，越容易出现裂纹、变形等制造缺陷。因此，电子束在熔化截面时，从熔化开始到熔化结束，热应力保持不变是一个理想化的状态，有利于得到内部更一致的三维实体零件12，减小缺陷的产生。为达到控制热应力的目标，本发明选择粉末区101的平均温度值T作为控制对象，将粉末区101的平均温度值T控制在一定范围，以减小温度差。
在计算出粉末区101的平均温度值T后，将其分别与预先设定的预设温度下限值T1以及预设温度上限值T2比较，随后根据比较结果控制电子束发生装置3对粉末层进行处理(预热或熔化)。具体的，电子束发生装置3发出的电子束进行扫描时，分为两种模式，即截面熔化模式以及粉末层预热模式，其中在粉末层预热模式下，扫描范围涵盖成形缸2上的大部分区域，电子束31扫描速度快，扫描范围内的粉末材料不会发生熔化；截面熔化模式下，扫描范围等于待制造零件的截面，电子束31扫描速度慢，被扫描的粉末材料被熔化，最终形成三维实体零件12的一个截面。
上述比较结果以及处理过程分为以下几种情况：
1)当T＜T1时，当电子束发生装置3处于粉末预热模式时，不发生扫描模式的改变继续进行粉末的预热；当电子束发生装置3处于截面熔化模式时，由于粉末区101的平均温度值T小于T1，说明粉末区101与熔化区100之间温度差过大，此时将终止截面熔化模式，不再对熔化区100的截面进行扫描，并切换为粉末层预热模式，对粉末层进行预热，直至T大于T2。
2)当T＞T2时，当电子束发生装置3处于截面熔化模式时，不发生扫描模式的改变继续进行截面的熔化；当电子束发生装置3处于粉末预热模式时，平均温度值T大于预设温度上限值T2，此时停止粉末层预热模式，并切换为截面熔化模式，继续对未熔化的截面进行扫描。
3)当T1≤T≤T2时，电子束发生装置3的扫描模式保持不变。
通过上述处理过程，能够根据温度的比较结果，随时切换电子束发生装置3 的扫描模式，以使熔化区100与粉末区101之间的温度差始终处于较合理的范围内，即使得热应力能够很好的保持在一定范围内，最佳状态时热应力保持不变。
本实施例中，预设温度下限值T1和预设上温度上限值T2均可以设为范围值，具体的，以钛合金(Ti6Al4V)粉末为例，预设温度下限值T1的范围500-800℃，预设上温度上限值T2为700-1000℃。
S140：结束粉末层熔合。
通过步骤S130，持续的对扫描过程中熔化区100与粉末区101之间温度差的控制，进而对热应力进行控制，直至将上述截面熔化完全，完成粉末层的熔合。
本实施例中，如图5所示，所述控制电子束发生装置3的发出电子束31对所述粉末层进行预热主要采用以下方式进行：
S200：将所述粉末层分成n个子区域；
对粉末层预热时，电子束31的扫描速度快，扫描范围内的材料不会发生熔化。本实施例中电子束31采用分区扫描的方法：即将扫描范围分割为n(n>1) 个长条形子区域，具体参照图6，以分成6个子区域为例，将上述6个子区域分为110-1、110-2、110-3、110-4、110-5、110-6，在每个子区域内设置若干平行的扫描路径1100(图6中仅在110-6子区域内示出)，扫描路径1100间距设置为0.05-0.2mm。
S210：控制电子束发生装置3发出电子束31对第一个子区域扫描预设时间 t，并沿同一方向依次对其余子区域扫描预设时间t；
即由电子束31对110-1子区域进行扫描，且扫描时间为t，此时在时间t 内可能110-1子区域并未被完全扫描,例如假设子区域总长度为d，那么在t时间内电子束31对子区域的扫描长度为d1，且d1＜d；随后跳转到110-2子区域处，对110-2子区域开始扫描，同样扫描时间为t(也就扫描了同样长的距离)；依次类推，沿同一方向，依次对后续的110-3、110-4、110-5、110-6子区域进行时间t的扫描。
S220：当电子束对第n个子区域扫描预设时间t后，控制电子束发生装置跳转到第一个子区域未扫描部分；
当扫描110-6子区域时间t后，控制电子束31跳转至110-1子区域未扫描的部分，即准备下一段距离的扫描。
S230：循环上述扫描过程至所述粉末层完全扫描完毕。
即循环上述步骤S210以及S220，直至粉末层各子区域内的所以路径均被扫描。
通过上述分区扫描预热，电子束31可以多遍预热，使得粉末层的温度持续升高。相对于严格按照相邻顺序扫描的方式比，本发明提出的分区扫描，使得子区域之间的温度差别更小，温度更均匀，不同子区域内的热应力更加一致，有利于对热应力的控制。
下面对本实施例的粉床式电子束增材制造中热应力的控制方法的熔合过程加以说明：
参照图7，以三维实体零件12的一个截面的部分截面90为例，本实施例将该部分截面90分为三个区域，即901、902、903三个区域，上述部分截面90 的熔合过程主要包括以下步骤：
S300，电子束发生装置3进入粉末层预热模式，直至粉末层的粉末区101 的平均温度值大于T2；
S310，电子束发生装置3切换至截面扫描模式，电子束31扫描了截面90 的901区域，并熔化了901区域的粉末材料。与此同时，粉末层由于得不到电子束31的能量输入，温度会降到T1以下；
S320，电子束发生装置3切换至粉末层预热模式，直至粉末层的粉末区101 的平均温度值大于T2；
S330；电子束发生装置3切换至截面扫描模式，电子束31扫描了截面90 的902区域，并熔化了902区域内的粉末材料。与此同时，粉末层由于得不到电子束31的能量输入，温度降到T1以下；
S340：电子束发生装置3切换至粉末层预热模式，直至粉末层的粉末区101 的平均温度值大于T2；
S350：电子束发生装置3切换至截面扫描模式，电子束31扫描了截面90 的903区域，并熔化了903区域内的粉末材料，完成该部分截面90的熔合。与此同时，粉末层由于得不到电子束能量输入，温度下降，但温度仍然高于T1。
通过上述方式对截面进行熔合，截面扫描和粉末层预热扫描是相互交错的，且在整个过程中，粉末层的平均温度保持在T1与T2之间，使得截面熔合的过程中热应力被控制在一定范围。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种粉床式电子束增材制造中热应力的控制装置，包括位于真空室(1)外侧的摄像机(4)，所述真空室(1)内部设有铺设粉末层的成形缸(2)，成形缸(2)上方设有电子束发生装置(3)，所述电子束发生装置(3)与摄像机(4)均连接于控制装置，所述真空室(1)上沿摄像机(4)拍摄方向设有透明的玻璃窗口(5)，所述摄像机(4)透过玻璃窗口(5)对真空室(1)内部拍摄图像，且拍摄的图像包含所述粉末层以及其温度分布信息，其特征在于，所述玻璃窗口(5)的一侧设有密封穿过真空室(1)且可转动的转轴(6)，所述转轴(6)固接有位于真空室(1)内的挡板(7)，所述挡板(7)由转轴(6)带动在遮挡玻璃窗口(5)的位置与错开玻璃窗口(5)的位置之间切换；
所述真空室(1)与转轴(6)之间通过磁流体密封件(8)密封连接；
控制摄像机(4)对所述粉末层进行摄像，获取所述粉末层的粉末区的各点温度值；
根据所述粉末层的粉末区的各点温度值计算出所述粉末区的平均温度值T；
将平均温度值T与预设温度下限值T1以及预设温度上限值T2比较，根据比较结果控制电子束发生装置(3)对所述粉末层进行处理
所述根据比较结果控制电子束发生装置(3)对所述粉末层进行处理包括：
当T＜T1时，控制电子束发生装置(3)发出电子束(31)对所述粉末层进行预热；
当T＞T2时，控制电子束发生装置(3)发出电子束(31)对所述粉末层进行截面熔化；
所述控制电子束发生装置(3)发出电子束(31)对所述粉末层进行预热包括：
将所述粉末层分成n个子区域，所述n大于1；
控制电子束发生装置(3)发出电子束(31)对第一个子区域扫描预设时间t，并沿同一方向依次对其余子区域扫描预设时间t；
当电子束(31)对第n个子区域扫描预设时间t后，控制电子束发生装置(3)跳转到第一个子区域未扫描部分，循环上述扫描过程至所述粉末层完全扫描完毕。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述挡板(7)在遮挡玻璃窗口(5)的位置与错开玻璃窗口(5)的位置之间切换的角度小于90°。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述挡板(7)处于错开玻璃窗口(5)的位置的时间不小于摄像机(4)拍摄一次图像的时间。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述摄像机(4)为热成像摄像机。
5.一种粉床式电子束增材制造中热应力的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
开始粉末层熔合；
控制摄像机(4)对所述粉末层进行摄像，获取所述粉末层的粉末区的各点温度值；
根据所述粉末层的粉末区的各点温度值计算出所述粉末区的平均温度值T；
将平均温度值T与预设温度下限值T1以及预设温度上限值T2比较，根据比较结果控制电子束发生装置(3)对所述粉末层进行处理；
所述根据比较结果控制电子束发生装置(3)对所述粉末层进行处理包括：
当T＜T1时，控制电子束发生装置(3)发出电子束(31)对所述粉末层进行预热；
当T＞T2时，控制电子束发生装置(3)发出电子束(31)对所述粉末层进行截面熔化；
所述控制电子束发生装置(3)发出电子束(31)对所述粉末层进行预热包括：
将所述粉末层分成n个子区域，所述n大于1；
控制电子束发生装置(3)发出电子束(31)对第一个子区域扫描预设时间t，并沿同一方向依次对其余子区域扫描预设时间t；
当电子束(31)对第n个子区域扫描预设时间t后，控制电子束发生装置(3)跳转到第一个子区域未扫描部分，循环上述扫描过程至所述粉末层完全扫描完毕；
结束粉末层熔合。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制摄像机(4)对所述粉末层进行摄像包括：
控制转轴(6)带动挡板(7)从遮挡玻璃窗口(5)的位置旋转至错开玻璃窗口(5)的位置，并从错开玻璃窗口(5)的位置再次旋转至遮挡玻璃窗口(5)的位置；
所述挡板(7)处于错开玻璃窗口(5)的位置时，控制摄像机(4)透过玻璃窗口(5)对粉末层进行摄像。
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