CN105710369B - 用于逐层制造三维物体的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于逐层制造三维物体的装置，包括成形平台、计算机系统、激光群系统、驱动系统和控制系统。本发明还公开了一种用于逐层制造三维物体的控制方法，包括：将成形平台划分为一个单位网格矩阵，每一网格被0～100间的自然数标识，数值为该网格处激光功率的使用率；在激光群系统从成形平台一侧以均匀速度向另一侧运动过程中，任一独立光源移动至网格标识为非0的网格时，控制系统开启该光源，并根据具体标识数值进行功率匹配，遇到标识为0的网格时，关闭该光源。本发明使光源发出的光斑在扫描方向上的投影叠加后形成一条垂直于扫描方向的连续光源，克服了单点扫描成形效率低的问题，大大提高了零件的扫描速度和成形效率。

Description

用于逐层制造三维物体的装置
技术领域
本发明属于激光快速成形技术领域，涉及一种用于逐层制造三维物体的装置，本发明还涉及一种用于逐层制造三维物体的控制方法，本发明还涉及一种用于逐层制造三维物体的扫描方法。
背景技术
增材制造技术是基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的方式。其是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用高能束将材料进行逐层堆积，最终叠加成型，制造出实体产品。
选择性激光熔化(selective laser melting，SLM)是金属件直接成形的一种方法，是快速成形技术的最新发展。该技术基于快速成形的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维CAD模型直接成形具有特定几何形状的零件，成形过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。采用传统的机加工手段无法制造出来的形状结构复杂的金属零件，是激光快速成形技术应用的主要方向之一。
现有SLM铺粉设备中，其光学系统主要由单一激光器、扩束镜、扫描振镜以及聚光镜组成，其工作原理主要为单一激光器发射点光源激光，通过扩束镜将光斑直径扩大以减小激光单位面积上的功率，并通过扫描振镜折射后再由聚光镜将激光聚焦以提高功率后直接投射于工作平台上对零件进行烧结。其中，扫描振镜是一组高速旋转的振镜系统，它包含带有温度补偿的精度检流振镜、带温度检测的具有最大反射能力的振镜。由于使用扫描振镜组，激光能在光源及其他传播介质中进行高速、稳定的传播。同时，可以通过对振镜控制来实现激光光斑在工作平台上的移动。
由于通过聚光镜后激光为点光源，其在烧结零件时需要通过振镜来改变激光角度，按照规划好的烧结路径进行逐点扫描。当单层零件烧结面积过大，或者结构复杂时，其完成单层零件烧结所需时间非常长，时间成本非常高，严重影响了工作效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于逐层制造三维物体的装置，该装置解决了现有SLM铺粉设备的点光源加工时需进行逐点扫描而导致加工效率低下的问题。
本发明的另一目的是提供利用上述装置逐层制造三维物体的方法，能够有效提高三维物体的扫描速度和成形效率。
本发明所采用的技术方案是，一种用于逐层制造三维物体的装置，包括成形平台、计算机系统、激光群系统、驱动系统和控制系统。激光群系统包括多个光源，光源间按一定规则排布，经排布后的光源发出的光束在扫描方向上的投影叠加后形成一条由光斑4组成的垂直于扫描方向的连续光源；激光群系统位于成形平台上方，激光群系统在计算机系统及控制系统的控制下，通过驱动系统整体移动。
本发明的特点还在于，
光源间的具体排布形式为：多个光源分布在与扫描方向相交的同一条直线上，相邻光源所发出的光束之间存在角度；
或者，多个光源排布成两排，第一排相邻光源的光斑之间具有间隙，间隙小于光源的光斑直径，第二排光源位于第一排光源的后方，且在垂直于扫描方向上分布于第一排相邻光源间隙处，使得多个光源的光斑在扫描方向上的投影叠加后形成一条垂直于扫描方向的连续光源；
或者，多个光源排布成N排，第一排相邻光源之间具有间隙，其余N-1排光源依次排布于第一排光源后方，且在垂直于扫描方向上分布于第一排相邻光源间隙处，使得在扫描方向上，其余N-1排光源光斑投影互相搭接并布满第一排相邻光源光斑间隙，使得多个光源发出的光斑在扫描方向上的投影叠加后形成一条垂直于扫描方向的连续光源。
光源之间相互独立且不发生相对位移。
控制系统对每一个光源的开启、闭合以及激光器功率使用率进行独立控制。
激光群系统在成形平台上方单向运动或双向运动。
激光群系统在垂直于扫描方向上的宽度等于或小于成形平台在该方向上的最大成形宽度。
本发明的另一技术方案是，一种用于逐层制造三维物体的控制方法，具体包括：计算机系统将成形平台划分为一个由单位网格形成的矩阵，矩阵中每一网格均可被0～100之间的自然数所标识，其数值代表的意义为该网格处激光功率的使用率；在激光群系统从成形平台一侧以均匀速度向另一侧运动过程中，任一独立光源移动至网格标识为非0的网格时，控制系统开启该光源，并根据具体标识数值进行功率匹配，当遇到标识为0的网格时，则关闭该光源，如此，直至整个激光群系统驶离成形平台，完成零件单层截面的扫描成形。
本发明的另一技术方案的特点还在于，
标识方法为计算机根据零件截面形状、零件成形位置以及用户对零件的精度要求进行标识。
本发明的第三个技术方案是，一种用于逐层制造三维物体的扫描方法，具体包括以下步骤：
步骤1、根据零件结构建立三维模型，利用剖分软件将零件三维模型进行切片分层，得到每层切片的扫描路径及轮廓信息；
步骤2、将步骤1中获得的零件的每层切片扫描路径及轮廓信息输入计算机系统中，根据零件截面形状、零件成形位置及标识规则，计算机系统对成形平台内预先划分的网格进行标识；
步骤3、铺粉装置沿铺粉方向开始在成形平台上移动并铺设粉末层；
步骤4、驱动系统驱动激光群系统从成形平台一侧开始进入，在激光群系统沿扫描方向运动过程中，当某一光源移动至网格标识为非 0的网格时，控制系统开启该光源，并根据数值进行功率匹配，进行该光源所在路径上的零件截面的扫描成形；
步骤5、随着激光群系统在扫描方向上的持续运动，当该光源遇到标识为0的网格时，关闭该光源；
步骤6、激光群系统继续沿扫描方向运动，直至整个激光群系统驶离成形平台，完成零件单层截面的扫描成形；
步骤7、重复步骤3～6，直至完成整个三维物体的扫描成形。
当激光群系统在垂直于扫描方向上的宽度小于成形设备在该方向上的最大成形宽度时，扫描成形方法为：
步骤1、根据零件结构建立三维模型，利用剖分软件将零件三维模型进行切片分层，得到每层切片的扫描路径及轮廓信息；
步骤2、将步骤1中获得的零件的每层切片扫描路径及轮廓信息输入计算机系统中，根据零件截面形状、零件成形位置及标识规则，计算机系统对成形平台内预先划分的网格进行标识；
步骤3、铺粉装置沿铺粉方向开始在成形平台上移动并铺设粉末层；
步骤4、驱动系统驱动激光群系统从成形平台一侧开始进入，在激光群系统沿扫描方向运动过程中，当某一光源移动至网格标识为非 0的网格时，控制系统开启该光源，并根据数值进行功率匹配，进行该光源所在路径上的零件截面的扫描成形；
步骤5、随着激光群系统在扫描方向上的持续运动，当该光源遇到标识为0的网格时，关闭该光源；
步骤6、激光群系统继续沿扫描方向运动，直至整个激光群系统驶离成形平台，完成激光群系统可成形范围内零件单层截面的扫描成形；
步骤7、驱动系统驱动激光群系统沿垂直于扫描方向向零件单层截面剩余待扫描区域移动激光群系统宽度距离，重复步骤4～6，直至完成整个零件单层截面的扫描成形；
步骤8、重复步骤3～7，直至完成整个三维物体的扫描成形。
本发明第三种技术方案的特点还在于，
在扫描过程中，激光群系统在保持一定安全距离的前提下，紧随铺粉装置，进行跟随式扫描。
本发明的有益效果是：
1)一种用于逐层制造三维物体的装置，通过设置由多个独立的按一定规则排布的光源构成的激光群系统，使光源发出的光斑在扫描方向上的投影叠加后形成一条垂直于扫描方向的连续光源，克服了单点扫描成形效率低的问题，大大提高了零件的扫描速度和成形效率。
2)一种用于逐层制造三维物体的控制方法，通过将成形平台划分为一个由单位网格形成的矩阵，矩阵中每一网格均可被0～100之间的自然数所标识，根据标识数字提供不同的激光功率，提高了加工效率。
3)一种用于逐层制造三维物体的扫描方法，通过采用激光群系统对零件截面进行扫描，大幅度提高了零件的扫描速度和成形效率。
附图说明：
图1是本发明一种用于逐层制造三维物体中第一种光源排布方式的装置结构示意图；
图2是本发明一种用于逐层制造三维物体中第一种光源排布方式的示意图；
图3是本发明一种用于逐层制造三维物体中第二种光源排布方式的示意图；
图4是本发明一种用于逐层制造三维物体中第三种光源排布方式的示意图；
图5是本发明一种用于逐层制造三维物体的控制方法的用自然数标识矩阵的示意图；
图6是本发明一种用于逐层制造三维物体的扫描方法中激光群系统扫描移动方式的示意图；
图7是本发明一种用于逐层制造三维物体的扫描方法中跟随式扫描的示意图。
图中，1.激光群系统，2.光源，3.光束，4.光斑，5.成形平台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种用于逐层制造三维物体的装置，包括成形平台5、计算机系统、激光群系统1、驱动系统和控制系统，其中激光群系统1 包括多个光源2，光源2间按一定规则排布，经排布后的光源2发出的光束3在扫描方向上的投影叠加后形成一条由光斑4组成的垂直于扫描方向的连续光源；激光群系统1位于成形平台上方，激光群系统 1在计算机系统及控制系统的控制下，通过驱动系统整体移动，并且，光源2之间相互独立且不发生相对位移，控制系统对每一个光源2的开启、闭合以及激光器功率使用率进行独立控制，激光群系统1在成形平台上方单向运动或双向运动。
激光群系统1中光源2的排布方式并不唯一，其原则是多个光源经排布后，其发出的光斑在扫描方向上的投影叠加后形成一条垂直于扫描方向的连续光源。
本发明第一种光源排布形式为：
如图1和图2所示，多个光源2分布在与扫描方向相交的同一条直线上。
该种光源排布方式简单，能够提高扫描效率，但为了保证相邻光斑之间的搭接，相邻光源所发出的光束之间必然存在夹角，这将使得激光群系统的可成形尺寸非常受限。
如图3所示，本发明第二种光源排布方式为：多个光源2排布成两排，第一排相邻光源2的光斑4之间具有间隙，间隙小于光源2的光斑4直径，第二排光源2位于第一排光源2的后方，且在垂直于扫描方向上分布于第一排相邻光源2间隙处，使得多个光斑4在扫描方向上的投影叠加后形成一条垂直于扫描方向的连续光源。
该种光源排布方式，不仅能够保持第一种排布方式高效率扫描的优点，同时采用该种排布方式，可以利用第二排光源来弥补第一排相邻光源之间间隙处零件截面的烧结，在一定程度上增大了激光群系统的可成形尺寸。
由于激光光束呈高斯分布，即越靠近光斑中心处，光斑的功率越大，当半径大于一定值时，其功率急剧变小。由于零件成形质量与激光光斑功率大小正相关，因此，为了保证零件成形质量，需使实际烧结光斑功率维持在大功率半径内。
因此，为了最大程度增加激光群系统的可成形尺寸，同时保证相邻光源光斑实际烧结功率维持在大功率半径内，本发明提供了激光群系统中光源的第三种排布方式：
如图4所示，多个光源2排布成N排，第一排相邻光源2之间具有间隙，其余N-1排光源2依次排布于第一排光源后方，且N-1 排光源中任一排光源2在垂直于扫描方向上分布于第一排相邻光源2 间隙处，使得在扫描方向上，其余N-1排光源2的光斑4投影互相搭接并布满第一排相邻光源2的光斑4间隙，使得多个光源2发出的光斑在扫描方向上的投影叠加后形成一条垂直于扫描方向的连续光源。
本发明所述激光群系统在垂直于扫描方向上的宽度可以等于成形平台在该方向上的最大成形宽度，也可以小于成形平台在该方向上的最大成形宽度。
本发明一种用于逐层制造三维物体的控制方法，如图5所示，具体包括以下步骤：
计算机系统将成形平台划分为一单位网格面积足够小的矩阵，矩阵中每一网格均可被0～100之间的自然数所标识，其数值代表的意义为该网格处激光功率的使用率，即激光在烧结该处网格时的功率为激光额定功率的百分之几。具体的，标识为0时，意味着该网格区域处无需激光烧结，50代表该网格区域处需要激光烧结，且激光功率取额定功率的一半，100意味着该处网格需要烧结，且功率为额定功率。其标识方法为计算机根据零件截面形状、零件成形位置以及用户对零件的精度要求等进行标识。在激光群系统从成形平台一侧以均匀速度向另一侧运动过程中，任一独立光源2移动至网格标识为非0的网格时，控制系统开启该光源2，并根据具体标识数值进行功率匹配，当遇到标识为0的网格时，则关闭该光源2，如此，直至整个激光群系统驶离成形平台，完成零件单层截面的扫描成形。上述这种扫描烧结方法可以保证每一层零件的烧结时间相同，与零件的复杂程度无关。其中，标识方法为计算机根据零件截面形状、零件成形位置以及用户对零件的精度要求进行标识。
本发明一种用于逐层制造三维物体的扫描方法，具体包括以下步骤：当激光群系统1在垂直于扫描方向上的宽度等于成形平台在该方向上的最大成形宽度时，扫描成形方法为：
步骤1、根据零件结构建立三维模型，利用剖分软件将零件三维模型进行切片分层，得到每层切片的扫描路径及轮廓信息；
步骤2、将步骤1中获得的零件的每层切片扫描路径及轮廓信息输入计算机系统中，根据零件截面形状、零件成形位置及标识规则，计算机系统对成形平台内预先划分的网格进行标识；
步骤3、铺粉装置沿铺粉方向开始在成形平台5上移动并铺设粉末层；
步骤4、驱动系统驱动激光群系统1从成形平台5一侧开始进入，在激光群系统1沿扫描方向运动过程中，当某一光源2移动至网格标识为非0的网格时，控制系统开启该光源2，并根据数值进行功率匹配，进行该光源2所在路径上的零件截面的扫描成形；
步骤5、随着激光群系统1在扫描方向上的持续运动，当该光源 2遇到标识为0的网格时，关闭该光源2；
步骤6、激光群系统1继续沿扫描方向运动，直至整个激光群系统1驶离成形平台5，完成零件单层截面的扫描成形；
步骤7、重复步骤3～6，直至完成整个三维物体的扫描成形。
当激光群系统1在垂直于扫描方向上的宽度小于成形平台在该方向上的最大成形宽度时，扫描成形方法为：
步骤1、根据零件结构建立三维模型，利用剖分软件将零件三维模型进行切片分层，得到每层切片的扫描路径及轮廓信息；
步骤2、将步骤1中获得的零件的每层切片扫描路径及轮廓信息输入计算机系统中，根据零件截面形状、零件成形位置及标识规则，计算机系统对成形平台内预先划分的网格进行标识；
步骤3、铺粉装置沿铺粉方向开始在成形平台上移动并铺设粉末层；
步骤4、驱动系统驱动激光群系统1从成形平台5一侧开始进入，在激光群系统1沿扫描方向运动过程中，当某一光源2移动至网格标识为非0的网格时，控制系统开启该光源2，并根据数值进行功率匹配，进行该光源2所在路径上的零件截面的扫描成形；
步骤5、随着激光群系统1在扫描方向上的持续运动，当该光源 2遇到标识为0的网格时，关闭该光源2；
步骤6、激光群系统1继续沿扫描方向运动，直至整个激光群系统1驶离成形平台，完成激光群系统1可成形范围内零件单层截面的扫描成形；
步骤7、驱动系统驱动激光群系统1沿垂直于扫描方向向零件单层截面剩余待扫描区域移动激光群系统1宽度距离，重复步骤4～6，直至完成整个零件单层截面的扫描成形；
步骤8、重复步骤3～7，直至完成整个三维物体的扫描成形。
扫描过程中，如图6所示，激光群系统1中所有光斑4运动速度相同，相互之间不发生相对位移。由于激光群系统1中的一个光斑4 由一个光源2独立控制，因此，在扫描遇到零件单层截面轮廓线时，通过控制光源2的开启或关闭，完成整个零件单层截面待扫描区域的扫描成形。
上述激光群系统扫描移动方式仅作为本发明扫描方法的解释说明，但其移动方式并不局限于图6所示的移动方式。
本发明激光群系统可以在成形平台上方单向运动，也可以双向运动。如图7所示，当激光群系统在垂直于扫描方向上的宽度等于成形设备在该方向上的最大成形宽度时，在扫描过程中，激光群系统也可以与铺粉装置协同工作，在保持一定安全距离(“安全距离”是以激光群系统在开启状态下不损伤铺粉设备为准)的前提下，激光群系统紧随铺粉装置铺粉步伐，进行跟随式扫描。

Claims (3)

1.一种用于逐层制造三维物体的装置，其特征在于：包括成形平台(5)、计算机系统、激光群系统(1)、驱动系统和控制系统；所述激光群系统(1)包括多个光源(2)，光源(2)之间相互独立且不发生相对位移，光源(2)间按一定规则排布，经排布后的光源(2)发出的光束(3)在成形平台(5)上形成的光斑(4)在扫描方向上的投影叠加后形成一条垂直于扫描方向的连续光源；所述激光群系统(1)位于所述成形平台(5)上方，激光群系统(1)在计算机系统及控制系统的控制下，通过驱动系统整体移动；
所述光源(2)间的排布形式为：多个光源(2)排布成N排、N≥2，第一排相邻光源(2)之间具有间隙，其余N-1排光源(2)依次排布于第一排光源(2)后方，且N-1排光源中任一排光源(2)在垂直于扫描方向上分布于第一排相邻光源(2)间隙处，使得在扫描方向上，其余N-1排光源(2)光斑(4)投影互相搭接并布满第一排相邻光源(2)的光斑(4)间隙，使得多个光源(2)发出的光斑(4)在扫描方向上的投影叠加后形成一条垂直于扫描方向的连续光源；
所述控制系统对每一个光源(2)的开启、闭合以及激光器功率使用率进行独立控制；
所述激光群系统(1)在成形平台上方单向运动或双向运动；
所述激光群系统(1)在垂直于扫描方向上的宽度等于或小于成形平台(5)在该方向上的最大成形宽度。
2.根据权利要求1所述的一种用于逐层制造三维物体的装置，其特征在于：所述光源(2)间的排布形式为：多个光源(2)分布在与扫描方向相交的同一条直线上，使得多个光源(2)的光斑(4)在扫描方向上的投影叠加后形成一条垂直于扫描方向的连续光源。
3.根据权利要求1所述的一种用于逐层制造三维物体的装置，其特征在于：所述光源(2)间的排布形式为：多个光源(2)排布成两排，第一排相邻光源(2)的光斑(4)之间具有间隙，间隙小于光源(2)的光斑(4)直径，第二排光源(2)位于第一排光源(2)的后方，且在垂直于扫描方向上分布于第一排相邻光源(2)间隙处，使得多个光源(2)的光斑(4)在扫描方向上的投影叠加后形成一条垂直于扫描方向的连续光源。
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CN107262914A (zh) * 2017-08-07 2017-10-20 黑龙江英华科技股份有限公司 一种基于扩散连接的金属结构件减增材复合制造方法
WO2019113949A1 (zh) * 2017-12-15 2019-06-20 吴江中瑞机电科技有限公司 光固化激光扫描系统和方法
CN108649422A (zh) * 2018-06-22 2018-10-12 深圳市润沃自动化工程有限公司 激光束阵列成像装置
CN110780312B (zh) * 2019-10-15 2022-10-21 深圳奥锐达科技有限公司 一种可调距离测量系统及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1062799C (zh) * 1998-09-15 2001-03-07 华北工学院 选择性激光烧结成型的方法及装置
CN1268047C (zh) * 2004-07-06 2006-08-02 华北工学院 光纤阵列能量源用于激光烧结快速成型的方法及装置
CN105188993A (zh) * 2013-03-15 2015-12-23 麦特法布公司 用于增材制造装置的料盒和方法
CN105268969A (zh) * 2014-07-21 2016-01-27 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 一种激光装置、激光烧结装置及激光烧结方法
CN104742376A (zh) * 2015-04-09 2015-07-01 深圳长朗三维科技有限公司 激光线阵列式3d打印设备及其成型方法

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