CN107953552B - 激光扫描方法、可读存储介质及激光扫描控制设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光扫描方法、可读存储介质及激光扫描控制设备。激光扫描方法包括获取待扫描的工作区域，采用多条边界线将工作区域分区得到多个分区区域；控制扫描器对多个分区区域依次逐线扫描，其中，对同一分区区域扫描的多行扫描线相互平行，各分区区域的扫描线与所属分区区域的边界线之间的夹角不等于90°，相邻分区区域的扫描线之间的夹角不等于0°或180°。如此，可实现分区扫描，使激光扫描产生的应力更分散，从而不容易产生被扫描工件的翘曲变形、干裂等问题，扫描效果好。
Description
技术领域
本发明涉及工艺制造技术领域，特别是涉及一种激光扫描方法、可读存储介质及激光扫描控制设备。
背景技术
激光扫描常用于工艺制造，激光沿扫描路径扫描加工产品，利用激光光束的能量作用于加工产品的材料以加热，可使材料熔化。例如应用激光扫描的选区激光熔化技术，通过控制激光进行逐层扫描，层层叠加形成三维工件，可制造过程柔性程度高、工件力学性能优异和尺寸精度高的金属工件。
传统采用的激光扫描方式，一般是对加工产品中需要被扫描的区域采用平行线扫描、轮廓等距线扫描、以及二者混合扫描等方式进行扫描。由于激光扫描到的材料热量分布集中，容易因与周围未被激光扫描到的材料形成大的温度梯度，从而造成因应力过于集中而使加工产品翘曲变形、开裂等问题。
发明内容
基于此，有必要针对传统的激光扫描方式应力集中、易发生翘曲变形的问题，提供一种应力分散、改善扫描效果的激光扫描方法、可读存储介质及激光扫描控制设备。
一种激光扫描方法，包括：
获取待扫描的工作区域，采用多条边界线将所述工作区域分区得到多个分区区域；
控制扫描器对所述多个分区区域依次逐线扫描，其中，对同一分区区域扫描的多行扫描线相互平行，各分区区域的扫描线与所属分区区域的边界线之间的夹角不等于90°，相邻分区区域的扫描线之间的夹角不等于0°或180°。
上述激光扫描方法，通过采用边界线对待扫描的工作区域进行分区得到多个分区区域，从而将大面积的工作区域划分为小面积的分区区域，然后控制扫描器对多个分区区域依次逐线扫描，对同一分区区域扫描的多行扫描线相互平行，各分区区域的扫描线与所属分区区域的边界线之间的夹角不等于90°，相邻分区区域的扫描线之间的夹角不等于0°或180°，在实现分区扫描的基础上，使激光扫描产生的应力更分散，从而不容易产生被扫描工件的翘曲变形、干裂等问题，扫描效果好。
一种可读存储介质，存储有计算机程序，存储的计算机程序被处理器执行时实现上述激光扫描方法的步骤。
一种激光扫描控制设备，存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述激光扫描方法的步骤。
上述可读存储介质和激光扫描控制设备，由于实现了上述激光扫描方法，同理可使激光扫描产生的应力更分散，从而不容易产生被扫描工件的翘曲变形、干裂等问题，扫描效果好。
附图说明
图1为一实施例中激光扫描方法的流程图；
图2为三维工件工作区域中相邻分区区域的间隙G＝0、相邻分区区域之间的扫描线相互平行且扫描线末端重合时的扫描路径示意图；
图3为三维工件工作区域中相邻分区区域的间隙G＝0、相邻分区区域之间的扫描线相互平行且扫描线末端不重合时的扫描路径示意图；
图4为三维工件工作区域中相邻分区区域的间隙G＝0、相邻分区区域之间的扫描线不平行且扫描线不相交时的扫描路径示意图；
图5为三维工件工作区域中相邻分区区域的间隙G＜0、相邻分区区域之间的扫描线平行且扫描线的末端重合时的扫描路径示意图；
图6为三维工件工作区域中相邻分区区域的间隙G＜0、相邻分区区域之间的扫描线平行且扫描线的末端不重合时的扫描路径示意图；
图7为三维工件工作区域中相邻分区区域的间隙G＜0、相邻分区区域之间的扫描线不平行且相交的扫描路径示意图。
具体实施方式
参考图1，在其中一个实施例中，提供一种激光扫描方法，包括如下步骤：
S110：获取待扫描的工作区域，采用多条边界线将工作区域分区得到多个分区区域。
待扫描的工作区域指需要进行激光扫描的区域；其中，边界线为用于划分工作区域的线，可以是直线，也可以是曲线。多条边界线指两条或两条以上的边界线。采用边界线将工作区域分区，从而将工作区域划分为多个小块。
选区激光熔化的工艺流程是：对三维工件的零件模型进行切片处理，得到三维工件每一层轮廓对应的截面信息；将粉末状材料均匀的铺洒在工作平台表面上，激光根据指令按照扫描路径扫描以熔化粉末状材料；一层的扫描完成后，再铺上新一层的粉末状材料，继续有选择性地根据新一层的截面信息进行扫描，直到完成所有层的激光扫描最终得到三维工件。具体地，步骤S110中可以是根据用户输入的信息确定待扫描的工作区域。例如，激光扫描方法用于选区激光熔化时，可以是根据加工工件的截面信息得到待扫描的工作区域。可以理解，在其他应用场景中，还可以是接收用户输入的区域指定信息，根据区域指定信息确定对应待扫描的工作区域。
S130：控制扫描器对多个分区区域依次逐线扫描。
其中，对同一分区区域扫描的多行扫描线相互平行，各分区区域的扫描线与所属分区区域的边界线之间的夹角不等于90°，相邻分区区域的扫描线之间的夹角不等于0°或180°。
控制扫描器对分区区域进行逐线扫描，具体是控制扫描器沿设定的扫描路径进行激光扫描。具体地，可以是控制扫描器按照预先设定的先后顺序对各个分区区域进行激光扫描，完成一个分区区域的激光扫描后，对下一个分区区域进行激光扫描。例如，先从工作区域左上方位的分区区域开始，依次扫描各个分区区域直到工作区域的右下方位。
扫描线可以是直线，也可以是曲线；具体地，各条扫描线形状相同，即所有扫描线均为直线或均为相同的曲线。采用同分区区域内相互平行的线作为扫描线，可使路径简单，激光扫描时无需频繁地调整路线，提高激光的扫描效率。
具体地，扫描线与边界线相交，即扫描线与边界线非平行。采用与边界线相交的线作为扫描线对各个分区区域规划路径得到扫描路径，可助于实现分区扫描，而如果是与边界线平行的扫描线，则相当于没有对工作区域分区。而且，在同一分区区域中，相比于与边界线平行的线，与边界线相交的线的长度通常更为平均且短，因此，可使同一分区区域中扫描线的长度短、多行扫描线之间的长度相差较小，可减小激光扫描产生的应力。本实施例中，扫描线与对应所属分区区域的边界线的夹角α为非90°，分区效果好。相邻分区区域的扫描线之间的夹角不等于0°或180°，如此，同一分区区域内扫描线平行，相邻分区区域之间的扫描线不平行，可以使在激光扫描过程中分区区域间的应力互相不叠加，不容易产生翘曲变形、干裂等问题。
上述激光扫描方法，通过采用边界线对待扫描的工作区域进行分区得到多个分区区域，从而将大面积的工作区域划分为小面积的分区区域，然后控制扫描器对多个分区区域依次逐线扫描，对同一分区区域扫描的多行扫描线相互平行，各分区区域的扫描线与所属分区区域的边界线之间的夹角不等于90°，相邻分区区域的扫描线之间的夹角不等于0°或180°，在实现分区扫描的基础上，使激光扫描产生的应力更分散，从而不容易产生被扫描工件的翘曲变形、干裂等问题，扫描效果好。上述激光扫描方法可以应用于对三维工件进行选区激光熔化。
在其中一个实施例中，相邻分区区域之间的间隙等于零，相邻分区区域之间的扫描线的末端不重合。当间隙等于0时，相邻分区区域共用一条边界线。间隙等于零时相邻分区区域之间的扫描线的末端互不重合，可以使得激光扫描过程中分区区域之间的应力更加分散，避免产生翘曲变形、干裂等问题。可以理解，在其他实施例中，也可以是相邻分区区域之间的扫描线的末端重合。
在其中一个实施例中，相邻分区区域之间的间隙等于零，相邻分区区域的扫描线之间的夹角为45°或135°。如此，分散应力的效果更好。
在其中一个实施例中，相邻分区区域之间的间隙小于零，相邻分区区域之间的扫描线不交叉。当间隙小于0时，相邻分区区域之间有重合部分。如此，对各个分区区域扫描即可完成整个工作区域的扫描，避免出现有区域未扫描到的情况。间隙小于零时相邻分区区域之间的扫描线的末端互不交叉，可以使得激光扫描过程中分区区域之间的应力更加分散，避免产生翘曲变形、干裂等问题。
在其中一个实施例中，相邻分区区域之间的间隙小于零，相邻分区区域的扫描线之间的夹角为45°或135°。如此，分散应力的效果更好。
可选地，相邻分区区域之间的间隙的取值为-1mm(毫米)～0mm。-1mm～0mm的取值范围，不会使相邻分区区域之间重合部分过多而引起过多重合部分的重复扫描。
在其中一个实施例中，边界线为直线且各边界线相互平行。采用平行的直线对工作区域进行划分以进行平行分区，得到的分区区域的形状规范化。
可选地，分区区域为宽度等于1mm～10mm的条带图形。其中，宽度指分区区域对应的两边界线之间的距离。具体地，工作区域中非边界的各分区区域的宽度相等。其中，非边界的分区区域指不是靠工作区域边界轮廓的分区区域，对应两边边界均为划分用的边界线。
可选地，各分区区域的扫描线与所属分区区域的边界线之间的夹角α可以为45°。
具体地，各分区区域内的多条扫描线之间的行间距相等。行间距指前一行扫描线与后一行扫描线之间的间隔。通过设置相邻扫描线之间的行间距相同，扫描路径更简单，从而进一步提高扫描效率。可以理解，在其他实施例中，各分区区域内的多条扫描线之间的行间距也可以是逐渐增加或逐渐减小。
具体地，步骤S130中可以是控制扫描器依次按照与同一分区区域中前一行扫描线的扫描方向相反的方向进行下一行扫描，循环直到完成对应分区区域中最后一行扫描线的激光扫描。通过采用前一行扫描线与后一行扫描线的互为相反的方向扫描，激光在沿前一行扫描线扫描完成后，即可直接在这一侧沿下一行扫描线扫描，不需要调整到另一侧，可提高激光扫描效率。
在一个实施例中，提供一种可读存储介质，存储有计算机程序，存储的计算机程序被处理器执行时实现上述激光扫描方法的步骤。
在其中一个实施例中，提供一种激光扫描控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述激光扫描方法的步骤。
上述可读存储介质和激光扫描控制设备，由于实现了上述激光扫描方法，同理可使激光扫描产生的应力更分散，从而不容易产生被扫描工件的翘曲变形、干裂等问题，扫描效果好。
上述激光扫描方法可以应用于选区激光熔化中的激光扫描，可将激光扫描产生的应力分散，被扫描的三维工件不容易产生被扫描工件的翘曲变形、干裂等问题，且工艺控制简单。
采用多种不同方式对三维工件进行激光扫描试验。参考图2至图4，是相邻分区区域的间隙G＝0时，三维工件工作区域的扫描路径示意图；参考图5至图7，相邻分区区域的间隙G＜0时，三维工件工作区域的扫描路径示意图；其中，边界线与扫描线之间的夹角α非90度，工件轮廓指工作区域的轮廓线，分区边界为分区区域的边界线，分区扫描线即分区区域中的扫描线，L指分区区域的两边界线沿轮廓线的长度。图2中，相邻分区区域之间的扫描线相互平行且扫描线末端重合；图3中，相邻分区区域之间的扫描线相互平行且扫描线末端不重合；图4中，相邻分区区域之间的扫描线不平行(β≠0°或180°)且扫描线不相交；图5中，相邻分区区域之间的扫描线平行且扫描线的末端重合；图6中，相邻分区区域之间的扫描线平行且扫描线的末端不重合；图7中，相邻分区区域之间的扫描线不平行(β≠0°或180°)且相交。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种激光扫描方法，其特征在于，包括：
获取待扫描的工作区域，采用多条边界线将所述工作区域分区得到多个分区区域；
控制扫描器对所述多个分区区域依次逐线扫描，其中，对同一分区区域扫描的多行扫描线相互平行，各分区区域的扫描线与所属分区区域的边界线之间的夹角不等于90°，相邻分区区域的扫描线之间的夹角不等于0°或180°；
相邻分区区域之间的间隙等于零，相邻分区区域之间的扫描线的末端不重合；或者相邻分区区域之间的间隙小于零，相邻分区区域之间的扫描线不交叉。
2.根据权利要求1所述的激光扫描方法，其特征在于，相邻分区区域之间的间隙等于零，相邻分区区域的扫描线之间的夹角为45°或135°。
3.根据权利要求1所述的激光扫描方法，其特征在于，相邻分区区域之间的间隙小于零，相邻分区区域的扫描线之间的夹角为45°或135°。
4.根据权利要求1-3任一项所述的激光扫描方法，其特征在于，各分区区域的扫描线与所属分区区域的边界线之间的夹角为45°。
5.根据权利要求1所述的激光扫描方法，其特征在于，所述边界线为直线且各边界线相互平行。
6.一种可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，存储的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
7.一种激光扫描控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任一项所述方法的步骤。
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