CN108971492B - 一种增材制造激光成型系统集成设备的控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增材制造激光成型系统集成设备的控制系统及方法，属于增材制造技术领域，该控制系统，包括：粉末循环系统，粉末循环系统包括进料桶、筛分装置、储料桶、收料装置、送料装置、真空机组；气体循环系统，气体循环系统包括真空机组、惰性气体入口、储气罐、循环泵和过滤器。本发明通过粉末循环系统各个相关装置的有效控制，实现激光成型模块粉末的输送，以及后处理模块的后处理室中的粉末的循环利用；通过气体循环系统各个装置的控制，实现激光成型模块的惰性气体保护与热处理模块的高真空环境；提高增材制造工艺流程效率，减少金属粉末和惰性气体的浪费，改善操作人员环境并降低粉末危害。

Description

一种增材制造激光成型系统集成设备的控制系统及方法
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，特别是涉及一种增材制造激光成型系统集成设备的控制系统及方法。
背景技术
增材制造技术所用的原材料通常有粉料、丝料、化学液体等，而目前工业应用的主流技术都是利用激光或电子束为能量源将粉末熔化或粘结成型，例如SLM、SLS、EBM等技术。这些技术采用的原材料均为几十到几百微米的粉末，在成型过程中，通过供粉机构与铺粉机构将粉末均匀平摊在成型表面上，再利用激光等能量源将表面特定几何形状区域的粉末熔化，产生冶金结合，最终使零件立体成型。
由于成型结束后的零件埋没在成型轴的粉堆中，需要将多余的粉末清除掉才能取出，同时取出的成型件内腔中也存在大量粉末需要清除，目前常用的方式主要靠人工铲粉和敲打成型件，此过程不仅效率低下，还造成粉末与人体的过多接触，危害人体健康，同时也造成过多粉末浪费。另一方面，对于成型后的金属件，为了消除一定的应力集中问题，需要快速的将成型件送入退火炉中进行热处理，长时间的清粉过程会对成型件热处理性能造成影响。故激光成型过程、粉末后处理过程与成型件热处理过程需要一个统一的系统集成设备与相应的设备控制系统，来克服目前独立的操作流程下所造成的成型件性能影响、粉末浪费、人体危害等不利因素。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种增材制造激光成型系统集成设备的控制系统及方法，采用该控制系统进行粉末循环控制和气体循环控制，提高了增材制造工艺流程效率，减少了金属粉末和惰性气体的浪费，改善操作人员环境并降低粉末危害。
本发明的目的之一在于提供一种增材制造激光成型系统集成设备的控制系统，包括：
粉末循环系统，用于激光成型模块粉末的输送以及后处理模块粉末的回收循环再利用；
所述粉末循环系统包括进料桶、筛分装置、储料桶、收料装置、送料装置、真空机组；所述进料桶、筛分装置、储料桶、送料装置、真空机组和储料桶依次相连，后处理室、收料装置和真空机组的进气端依次相连，所述收料装置与筛分装置相连。
气体循环系统，用于实现激光成型模块的惰性气体保护、后处理模块的粉末循环、以及热处理模块的高真空环境；
所述气体循环系统包括真空机组、惰性气体入口、储气罐、循环泵和过滤器；成型室、热处理室分别与真空机组的进气端相连，所述真空机组的出气端、储气罐和成型室依次相连，所述惰性气体入口分别与成型室、热处理室相连，所述成型室、过滤器、循环泵依次首尾相连构成一个气体循环回路；所述成型室上设有废气排放口。
通过粉末循环系统各个相关装置的有效控制，实现激光成型模块粉末的输送，以及后处理模块的后处理室中的粉末，经过收料、筛分、送料等过程运输到激光成型模块的成型室中，从而实现粉末的循环利用。通过气体循环系统各个装置的控制，实现激光成型模块的惰性气体保护与热处理模块的高真空环境。
在上述技术方案中，优选的，所述真空机组的出气端还设有废气排放口，所述真空机组的出气端的废气排放口上设有开关阀。
在上述技术方案中，优选的，所述进料桶与筛分装置之间、所述储料桶的出料口与送料装置的料桶之间、所述送料装置的顶部出气口处、所述真空机组的出气端与储料桶的出料口之间、所述后处理室与收料装置的料桶之间、所述收料装置的料桶与筛分装置之间、以及所述收料装置的顶部出气口处均设有开关阀。
在上述技术方案中，优选的，所述成型室与真空机组的进气端之间、所述真空机组的出气端与储气罐之间、所述热处理室与真空机组的进气端之间、所述惰性气体入口与热处理室之间、以及所述成型室的废气排放口上均设有开关阀；所述惰性气体入口与成型室之间依次设有开关阀和调节阀，所述储气罐与成型室之间设有调节阀。
在上述技术方案中，优选的，所述收料装置和送料装置的上部均设有滤芯。上部装有滤芯将气体排走，下部用于隔离输送过来的粉末。
在上述技术方案中，优选的，所述筛分装置的出口还连接有废料桶，所述筛分装置与废料桶之间也设有开关阀。筛分装置通过提供机械震动与超声波振动将进入的粉末筛分出来，合格的粉末进入储料桶并往出料口提供粉末的连续供应，不合格的粉末进入废料桶。
在上述技术方案中，进一步优选的，所述进料桶、储料桶、废料桶、收料装置和送料装置上均布置有物料传感器。物料传感器用于检测各装置中粉末的堆积量。
在上述技术方案中，优选的，所述真空机组的两端均设有滤芯。通过真空机组提供的连续气流运动，带动粉末在各个装置中的传输过程。
本发明的另一个目的在于提供一种增材制造激光成型系统集成设备的控制方法，包括粉末循环系统控制方法和气体循环系统控制方法；
所述粉末循环系统控制方法包括激光成型模块粉末的输送方法以及后处理模块粉末的回收循环再利用方法；
所述激光成型模块粉末的输送方法，包括如下步骤：
步骤001：向进料桶中添加粉末，当进料桶的物料传感器检测进料桶中粉末量已满时，停止添加粉末；
步骤002：开启筛分装置，打开进料桶与筛分装置之间的开关阀、以及筛分装置与废料桶之间的开关阀，使进料桶中的粉末过筛并进入储料桶中，无法过筛的废料进入废料桶中；当储料桶的物料传感器检测储料桶中粉末量与废料桶的物料传感器检测废料桶中粉末量，有一个已满时，关闭进料桶与筛分装置之间的开关阀、以及筛分装置与废料桶之间的开关阀，关闭筛分装置；
步骤003：开启真空机组，打开送料装置的顶部出气口处的开关阀、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀；储料桶中已进入出料口中的粉末，在气流的带动下输送到送料装置的料桶中，同时气体通过送料装置上部的滤芯，返回到真空机组中，实现循环气体对粉末的持续输送；当送料装置的物料传感器检测粉末量已满时，关闭送料装置的顶部出气口处的开关阀、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀，关闭真空机组；送料装置中的粉末进入激光成型模块的成型室中，完成粉末的输送过程。
所述后处理模块粉末的回收循环再利用方法，是将后处理模块中后处理室中脱离的粉末进行回收，通过筛分后再输送至激光成型模块的成型室中，完成粉末的循环利用；包括如下步骤：
步骤101：开启真空机组，打开后处理室与收料装置的料桶之间的开关阀、收料装置的顶部出气口处的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，使后处理模块的后处理室中的粉末，在气流的带动下输送到收料装置的料桶中，同时气体通过收料装置上部的滤芯，返回到真空机组中，实现循环气体对粉末的持续输送；当收料装置上的物料传感器检测收料装置中粉末量已满时，关闭后处理室与收料装置的料桶之间的开关阀、收料装置的顶部出气口处的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，关闭真空机组；
步骤102：开启筛分装置，打开收料装置的料桶与筛分装置之间的开关阀以及筛分装置与废料桶之间的开关阀，使收料装置中的粉末过筛并进入储料桶中，无法过筛的废料进入废料桶中；当储料桶的物料传感器检测储料桶中粉末量与废料桶的物料传感器检测废料桶中粉末量，有一个已满时，关闭收料装置的料桶与筛分装置之间的开关阀以及筛分装置与废料桶之间的开关阀，关闭筛分装置；
步骤103：开启真空机组，打开送料装置的顶部出气口处的开关阀、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀；储料桶中已进入出料口中的粉末，在气流的带动下输送到送料装置的料桶中，同时气体通过送料装置上部的滤芯，返回到真空机组中，实现循环气体对粉末的持续输送；当送料装置的物料传感器检测送料装置中粉末量已满时，关闭送料装置的顶部出气口处的开关阀、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀，关闭真空机组；送料装置中的粉末进入激光成型模块的成型室中，完成粉末的回收循环再利用过程。
所述气体循环系统控制方法包括激光成型模块的惰性气体置换方法、进行成型时的惰性气体循环方法，以及热处理模块的惰性气体置换方法；
所述激光成型模块的惰性气体置换方法，包括如下步骤：
步骤201：打开成型室与真空机组的进气端之间的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，启动真空机组，对成型室抽真空，当压力传感器达到给定值后，关闭成型室与真空机组的进气端之间的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，开启惰性气体入口与成型室之间的开关阀和调节阀，向成型室中充入惰性气体并通过调节阀53调节进气流量，使成型室中压力达到给定值；
步骤202：用氧传感器检测成型室中的氧含量，若示数高于第一给定值，则关闭惰性气体入口与成型室之间的开关阀，重新进行步骤201；
步骤203：反复进行步骤202，直到氧传感器检测成型室中的氧含量低于第一给定值时，关闭惰性气体入口与成型室之间的开关阀和调节阀，关闭真空机组；
步骤204：打开惰性气体入口与成型室之间的开关阀和调节阀，向成型室充入惰性气体，当成型室的压力传感器检测压力值高于给定值时，开启成型室的废气排放口上的开关阀进行排气；当氧传感器检测成型室中的氧含量低于第二给定值时，关闭所有阀门；
步骤205：当氧传感器检测成型室中的氧含量高于第二给定值时，重新进行步骤204。
所述激光成型模块进行成型时的惰性气体循环方法，包括如下步骤：
步骤301：打开成型室与真空机组的进气端之间的开关阀以及真空机组的出气端与储气罐之间的开关阀，启动真空机组，将成型室1中的惰性气体充入储气罐中，并通过储气罐与成型室之间的调节阀调节进气量，返还到成型室中，此气体通过吹扫光学镜，保护光学镜不被成型过程的烟尘污染；
步骤302：启动循环泵，使成型室中的惰性气体将激光成型过程中产生的烟尘通过过滤器过滤后，返还到成型室中；
步骤303：以上步骤301和步骤302过程中，当成型室的压力传感器检测成型室中压力值低于给定值时，开启惰性气体入口与成型室之间的开关阀，对成型室充气；当成型室的压力传感器检测成型室中压力值高于给定值，开启成型室的废气排放口上的开关阀，对成型室排气。
所述热处理模块的惰性气体置换方法，包括如下步骤：
步骤401：打开热处理室与真空机组的进气端之间的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，开启真空机组，对热处理室进行抽真空，当热处理室的压力传感器检测压力值低于给定值时，关闭热处理室与真空机组的进气端之间的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，关闭真空机组；
步骤402：打开惰性气体入口与热处理室之间的开关阀，充入惰性气体，当热处理室的压力传感器检测压力达到给定值时，关闭惰性气体入口与热处理室之间的开关阀。
本发明具有的优点和积极效果是：
(1)将传统激光成型过程、粉末后处理过程与成型件热处理过程统一起来，将原有多设备多步骤才能完成的工艺过程，用一个集成设备代替，解决现有工艺流程中各环节独立操作而造成的不利影响；
(2)通过设计统一的粉末循环系统和气体循环系统，为各个模块在工作过程中提供各自相应的粉末与气体，满足各个模块粉末与气体的实用需求，提高增材制造工艺流程效率，减少金属粉末和惰性气体的浪费，改善操作人员环境并降低粉末危害。
附图说明
图1为本发明实施例提供的增材制造激光成型系统集成设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的增材制造激光成型系统集成设备的控制系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的粉末循环系统的粉末循环流程图；
图4为本发明实施例提供的气体循环系统的激光成型模块的惰性气体置换流程图；
图5为本发明实施例提供的气体循环系统的激光成型模块的惰性气体循环流程图；
图6为本发明实施例提供的气体循环系统的热处理模块的惰性气体置换流程图。
图中：1-成型室；2-第一成型缸；3-成型缸粉末；4-成型件A；5-成型基板；6-后处理室；7-成型件B；8-脱离的粉末；9-第二成型缸；10-第三成型缸；11-热处理室；12-成型件C；13-热阻丝；14-固定臂；15-光学镜；16-激光束；17-循环泵；18-过滤器；19-储气罐；20-真空机组；21-出料口；22-储料桶；23-废料桶；24-筛分装置；25-进料桶；26-收料装置；27-送料装置；28-氧传感器；29-压力传感器A；30-压力传感器B；31-压力传感器C；32-物料传感器A；33-物料传感器B；34-物料传感器C；35-物料传感器D；36-物料传感器E；37-开关阀A；38-开关阀B；39-开关阀C；40-开关阀D；41-开关阀E；42-开关阀F；43-开关阀G；44-开关阀H；45-开关阀I；46-开关阀J；47-开关阀K；48-开关阀L；49-开关阀M；50-开关阀N；51-开关阀O；52-调节阀A；53-调节阀B。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式，而这些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明中明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。
此外，本领域技术人员应当了解，以下具体实施方式及实施例中所列举出来的对于参数设定的具体数值，是作举例解释用，作为一可选的实施方式，而不应当理解为对本发明保护范围的限定；而其中涉及到的各算法及其参数的设定，也仅作为举例解释用，而对下述参数的形式变换以及对下述算法的常规数学推导，均应视为落入本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，增材制造激光成型系统集成设备包括三个主体部分，从左到右分别为激光成型模块、后处理模块与热处理模块。
激光成型模块包括成型室1、光学系统与传动机构，光学系统中通过可以偏转的光学镜15来控制激光束16的聚焦点，完成成型室1中的激光成型过程。传动机构通过控制成型基板5的逐层移动，实现成型件A4的逐层激光成型过程，并将多余的成型缸粉末3储存在第一成型缸2中。
后处理模块包括后处理室6、粉末清除装置与传动机构。传动机构通过控制第二成型缸9中的基板运动到顶部极限位置，将成型件B7完全推入后处理室6中，进行粉末清除的后处理过程。通过粉末清除装置中的固定臂14带动成型件B7多角度反转运动与震动，将成型件中脱离的粉末8清除出来。
热处理模块包括热处理室11、布满热阻丝13的加热装置和传动机构。传动机构通过控制第三成型缸10中的基板运动顶部极限位置，将成型件C12完全推入热处理室11中，进行成型件C12的热处理工艺。通过加热装置的温度变化，来控制成型件C12的热处理工艺。
实施例1
请参阅图2，本实施例提供一种增材制造激光成型系统集成设备的控制系统，包括：
粉末循环系统，用于激光成型模块粉末的输送以及后处理模块粉末的回收循环再利用；
所述粉末循环系统包括进料桶25、筛分装置24、储料桶22、收料装置26、送料装置27、真空机组20；所述进料桶25、筛分装置24、储料桶22、送料装置27、真空机组20和储料桶22依次相连，后处理室6、收料装置26和真空机组20的进气端依次相连，所述收料装置26与筛分装置24相连。进料桶用于往系统中添加粉末，储料桶用于储存系统粉末并往出料口提供粉末的连续供应。
气体循环系统，用于实现激光成型模块的惰性气体保护、后处理模块的粉末循环、以及热处理模块的高真空环境；
所述气体循环系统包括真空机组20、惰性气体入口、储气罐19、循环泵17和过滤器18；成型室1、热处理室11分别与真空机组20的进气端相连，所述真空机组20的出气端、储气罐19和成型室1依次相连，真空机组20通过往储气罐19中输送气体，提供激光成型模块成型室中光学镜的保护气体，保证成型件激光成型过程中的烟尘不会污染镜片，所述惰性气体入口分别与成型室1、热处理室11相连，所述成型室1、过滤器18、循环泵17依次首尾相连构成一个气体循环回路，循环泵17用于向激光成型模块成型室1中提供循环气体，保证成型件激光成型过程中的烟尘被及时抽走，并通过过滤器过滤成型件激光成型过程中的烟尘；所述成型室1上设有废气排放口。
通过粉末循环系统各个相关装置的有效控制，实现激光成型模块粉末的输送，以及后处理模块的后处理室中的粉末，经过收料、筛分、送料等过程运输到激光成型模块的成型室中，从而实现粉末的循环利用。通过气体循环系统各个装置的控制，实现激光成型模块的惰性气体保护与热处理模块的高真空环境。
作为优选的实施例，所述真空机组20的出气端还设有废气排放口，所述真空机组20的出气端的废气排放口上设有开关阀M49。
作为优选的实施例，所述进料桶25与筛分装置24之间、所述储料桶22的出料口与送料装置27的料桶之间、所述送料装置27的顶部出气口处、所述真空机组20的出气端与储料桶22的出料口之间、所述后处理室6与收料装置26的料桶之间、所述收料装置26的料桶与筛分装置24之间、以及所述收料装置26的顶部出气口处均设有开关阀。
作为优选的实施例，所述成型室1与真空机组20的进气端之间、所述真空机组20的出气端与储气罐19之间、所述热处理室11与真空机组20的进气端之间、所述惰性气体入口与热处理室11之间、以及所述成型室1的废气排放口上均设有开关阀；所述惰性气体入口与成型室1之间依次设有开关阀和调节阀，所述储气罐19与成型室1之间设有调节阀。
开关阀用以控制各装置的粉末和气体进出，调节阀用于调节激光成型模块成型室中的进气流量。
作为优选的实施例，所述收料装置26和送料装置27的上部均设有滤芯。两个装置结构相同，上部装有的滤芯用于将气体排走，下部用于隔离输送过来的粉末。
作为优选的实施例，所述筛分装置24的出口还连接有废料桶23，废料桶用于回收无法循环利用的废料，所述筛分装置24与废料桶23之间也设有开关阀。筛分装置24通过提供机械震动与超声波振动将进入的粉末筛分出来，合格的粉末进入储料桶22并往出料口21提供粉末的连续供应，不合格的粉末进入废料桶23。
作为进一步优选的实施例，所述进料桶25、储料桶22、废料桶23、收料装置26和送料装置27上均布置有物料传感器。物料传感器用于检测各装置中粉末的堆积量。
作为优选的实施例，所述真空机组20的两端均设有滤芯。本实施例中的真空机组由分子泵、旋片泵等多个泵组成，通过真空机组提供的连续气流运动，带动粉末在各个装置中的传输过程。
实施例2
请参阅图2～6，本实施例提供一种增材制造激光成型系统集成设备的控制方法，包括粉末循环系统控制方法和气体循环系统控制方法；
所述粉末循环系统控制方法包括激光成型模块粉末的输送方法以及后处理模块粉末的回收循环再利用方法；
所述激光成型模块粉末的输送方法，是将新增的粉末直接送到激光成型模块的成型室1中的过程。包括如下步骤：
步骤001：向进料桶25中添加粉末，当进料桶25的物料传感器D35检测进料桶25中粉末量已满时，停止添加粉末；
步骤002：开启筛分装置24，打开进料桶与筛分装置之间的开关阀K47、以及筛分装置与废料桶之间的开关阀L48，使进料桶25中的粉末过筛并进入储料桶22中，无法过筛的废料进入废料桶23中；当储料桶的物料传感器B33检测储料桶22中粉末量与废料桶的物料传感器E36检测废料桶23中粉末量，有一个已满时，关闭进料桶与筛分装置之间的开关阀K47、以及筛分装置与废料桶之间的开关阀L48，关闭筛分装置24；
步骤003：开启真空机组20，打开送料装置的顶部出气口处的开关阀B38、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀C39以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀H44；储料桶22中已进入出料口21中的粉末，在气流的带动下输送到送料装置27的料桶中，同时气体通过送料装置27上部的滤芯，返回到真空机组20中，实现循环气体对粉末的持续输送；当送料装置27的物料传感器A32检测粉末量已满时，关闭送料装置的顶部出气口处的开关阀B38、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀C39以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀H44，关闭真空机组20；送料装置27中的粉末进入激光成型模块的成型室1中，完成粉末的输送过程。
所述后处理模块粉末的回收循环再利用方法，是将后处理模块中后处理室6中脱离的粉末8进行回收，通过筛分后再输送至激光成型模块的成型室1中，完成粉末的循环利用；包括如下步骤：
步骤101：开启真空机组20，打开后处理室与收料装置的料桶之间的开关阀E41、收料装置的顶部出气口处的开关阀I45以及真空机组20的出气端的废气排放口上的开关阀M49，使后处理模块的后处理室6中的粉末，在气流的带动下输送到收料装置26的料桶中，同时气体通过收料装置26上部的滤芯，返回到真空机组20中，实现循环气体对粉末的持续输送；当收料装置26上的物料传感器34C检测收料装置26中粉末量已满时，关闭后处理室与收料装置的料桶之间的开关阀E41、收料装置的顶部出气口处的开关阀I45以及真空机组20的出气端的废气排放口上的开关阀M49，关闭真空机组20；
步骤102：开启筛分装置24，打开收料装置的料桶与筛分装置之间的开关阀J46以及筛分装置与废料桶23之间的开关阀L48，使收料装置26中的粉末过筛并进入储料桶22中，无法过筛的废料进入废料桶23中；当储料桶的物料传感器B33检测储料桶22中粉末量与废料桶的物料传感器E36检测废料桶23中粉末量，有一个已满时，关闭收料装置的料桶与筛分装置之间的开关阀J46以及筛分装置与废料桶23之间的开关阀L48，关闭筛分装置24；
步骤103：开启真空机组20，打开送料装置的顶部出气口处的开关阀B38、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀C39以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀H44；储料桶22中已进入出料口21中的粉末，在气流的带动下输送到送料装置27的料桶中，同时气体通过送料装置27上部的滤芯，返回到真空机组20中，实现循环气体对粉末的持续输送；当送料装置27的物料传感器A32检测送料装置27中粉末量已满时，关闭送料装置的顶部出气口处的开关阀B38、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀C39以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀H44，关闭真空机组20；送料装置27中的粉末进入激光成型模块的成型室1中，完成粉末的回收循环再利用过程。
所述气体循环系统控制方法包括激光成型模块的惰性气体置换方法、进行成型时的惰性气体循环方法，以及热处理模块的惰性气体置换方法；
所述激光成型模块的惰性气体置换方法，包括如下步骤：
步骤201：打开成型室与真空机组的进气端之间的开关阀D40以及真空机组20的出气端的废气排放口上的开关阀M49，启动真空机组20，对成型室1抽真空，当压力传感器A29达到给定值(-90Kpa～-100Kpa)后，关闭成型室与真空机组的进气端之间的开关阀D40以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀M49，开启惰性气体入口与成型室之间的开关阀A37和调节阀B53，向成型室1中充入惰性气体(例如氩气)并通过调节阀B53调节进气流量，使成型室中压力达到给定值(1Kpa～2Kpa)；
步骤202：用氧传感器28检测成型室1中的氧含量，若示数高于第一给定值(5％～1％)，则关闭惰性气体入口与成型室之间的开关阀A37，重新进行步骤201；
步骤203：反复进行步骤202，直到氧传感器28检测成型室1中的氧含量低于第一给定值时，关闭惰性气体入口与成型室之间的开关阀3A7和调节阀B53，关闭真空机组20；
步骤204：打开惰性气体入口与成型室之间的开关阀A37和调节阀B53，向成型室1充入惰性气体，当成型室1的压力传感器29检测压力值高于给定值时，开启成型室的废气排放口上的开关阀N50进行排气；当氧传感器28检测成型室1中的氧含量低于第二给定值(0.05％～0.01％)时，关闭所有阀门；
步骤205：当氧传感器28检测成型室1中的氧含量高于第二给定值时，重新进行步骤204。
所述激光成型模块进行成型时的惰性气体循环方法，包括如下步骤：
步骤301：打开成型室与真空机组的进气端之间的开关阀D40以及真空机组的出气端与储气罐之间的开关阀G43，启动真空机组20，将成型室1中的惰性气体充入储气罐19中，并通过储气罐与成型室之间的调节阀A52调节进气量，返还到成型室1中，此气体通过吹扫光学镜15，保护光学镜不被成型过程的烟尘污染；
步骤302：启动循环泵17，使成型室1中的惰性气体将激光成型过程中产生的烟尘通过过滤器18过滤后，返还到成型室1中；
步骤303：以上步骤301和步骤302过程中，当成型室1的压力传感器29检测成型室1中压力值低于给定值(1Kpa～2Kpa)时，开启惰性气体入口与成型室之间的开关阀A37，对成型室1充气；当成型室1的压力传感器A29检测成型室1中压力值高于给定值，开启成型室的废气排放口上的开关阀N50，对成型室1排气。
所述热处理模块的惰性气体置换方法，包括如下步骤：
步骤401：打开热处理室与真空机组的进气端之间的开关阀F42以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀M49，开启真空机组20，对热处理室11进行抽真空，当热处理室11的压力传感器C31检测压力值低于给定值(-90Kpa～-100Kpa)时，关闭热处理室与真空机组20的进气端之间的开关阀F42以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀M49，关闭真空机组20；
步骤402：打开惰性气体入口与热处理室之间的开关阀O51，充入惰性气体，当热处理室11的压力传感器C31检测压力达到给定值(1Kpa～2Kpa)时，关闭惰性气体入口与热处理室之间的开关阀O51。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种增材制造激光成型系统集成设备的控制方法，所述控制方法基于增材制造激光成型系统集成设备的控制系统实现，所述控制系统包括：
粉末循环系统，用于激光成型模块粉末的输送以及后处理模块粉末的回收循环再利用；
所述粉末循环系统包括进料桶、筛分装置、储料桶、收料装置、送料装置、真空机组；所述进料桶、筛分装置、储料桶、送料装置、真空机组和储料桶依次相连，后处理室、收料装置和真空机组的进气端依次相连，所述收料装置与筛分装置相连；
气体循环系统，用于实现激光成型模块的惰性气体保护、后处理模块的粉末循环、以及热处理模块的高真空环境；
所述气体循环系统包括真空机组、惰性气体入口、储气罐、循环泵和过滤器；成型室、热处理室分别与真空机组的进气端相连，所述真空机组的出气端、储气罐和成型室依次相连，所述惰性气体入口分别与成型室、热处理室相连，所述成型室、过滤器、循环泵依次首尾相连构成一个气体循环回路；所述成型室上设有废气排放口；
所述控制方法包括粉末循环系统控制方法和气体循环系统控制方法；
所述粉末循环系统控制方法包括激光成型模块粉末的输送方法以及后处理模块粉末的回收循环再利用方法；
所述气体循环系统控制方法包括激光成型模块的惰性气体置换方法、进行成型时的惰性气体循环方法，以及热处理模块的惰性气体置换方法；其特征在于：
所述激光成型模块粉末的输送方法，包括如下步骤：
步骤001：向进料桶中添加粉末，当进料桶的物料传感器检测进料桶中粉末量已满时，停止添加粉末；
步骤002：开启筛分装置，打开进料桶与筛分装置之间的开关阀、以及筛分装置与废料桶之间的开关阀，使进料桶中的粉末过筛并进入储料桶中，无法过筛的废料进入废料桶中；当储料桶的物料传感器检测储料桶中粉末量与废料桶的物料传感器检测废料桶中粉末量，有一个已满时，关闭进料桶与筛分装置之间的开关阀、以及筛分装置与废料桶之间的开关阀，关闭筛分装置；
步骤003：开启真空机组，打开送料装置的顶部出气口处的开关阀、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀；储料桶中已进入出料口中的粉末，在气流的带动下输送到送料装置的料桶中，同时气体通过送料装置上部的滤芯，返回到真空机组中，实现循环气体对粉末的持续输送；当送料装置的物料传感器检测粉末量已满时，关闭送料装置的顶部出气口处的开关阀、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀，关闭真空机组；送料装置中的粉末进入激光成型模块的成型室中，完成粉末的输送过程；
所述后处理模块粉末的回收循环再利用方法，包括如下步骤：
步骤101：开启真空机组，打开后处理室与收料装置的料桶之间的开关阀、收料装置的顶部出气口处的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，使后处理模块的后处理室中的粉末，在气流的带动下输送到收料装置的料桶中，同时气体通过收料装置上部的滤芯，返回到真空机组中，实现循环气体对粉末的持续输送；当收料装置上的物料传感器检测收料装置中粉末量已满时，关闭后处理室与收料装置的料桶之间的开关阀、收料装置的顶部出气口处的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，关闭真空机组；
步骤102：开启筛分装置，打开收料装置的料桶与筛分装置之间的开关阀以及筛分装置与废料桶之间的开关阀，使收料装置中的粉末过筛并进入储料桶中，无法过筛的废料进入废料桶中；当储料桶的物料传感器检测储料桶中粉末量与废料桶的物料传感器检测废料桶中粉末量，有一个已满时，关闭收料装置的料桶与筛分装置之间的开关阀以及筛分装置与废料桶之间的开关阀，关闭筛分装置；
步骤103：开启真空机组，打开送料装置的顶部出气口处的开关阀、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀；储料桶中已进入出料口中的粉末，在气流的带动下输送到送料装置的料桶中，同时气体通过送料装置上部的滤芯，返回到真空机组中，实现循环气体对粉末的持续输送；当送料装置的物料传感器检测送料装置中粉末量已满时，关闭送料装置的顶部出气口处的开关阀、储料桶的出料口与送料装置的料桶之间的开关阀以及真空机组的出气端与储料桶的出料口之间的开关阀，关闭真空机组；送料装置中的粉末进入激光成型模块的成型室中，完成粉末的回收循环再利用过程；
所述激光成型模块的惰性气体置换方法，包括如下步骤：
步骤201：打开成型室与真空机组的进气端之间的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，启动真空机组，对成型室抽真空，当压力传感器达到给定值后，关闭成型室与真空机组的进气端之间的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，开启惰性气体入口与成型室之间的开关阀和调节阀，向成型室中充入惰性气体并通过调节阀（53）调节进气流量，使成型室中压力达到给定值；
步骤202：用氧传感器检测成型室中的氧含量，若示数高于第一给定值，则关闭惰性气体入口与成型室之间的开关阀，重新进行步骤201；
步骤203：反复进行步骤202，直到氧传感器检测成型室中的氧含量低于第一给定值时，关闭惰性气体入口与成型室之间的开关阀和调节阀，关闭真空机组；
步骤204：打开惰性气体入口与成型室之间的开关阀和调节阀，向成型室充入惰性气体，当成型室的压力传感器检测压力值高于给定值时，开启成型室的废气排放口上的开关阀进行排气；当氧传感器检测成型室中的氧含量低于第二给定值时，关闭所有阀门；
步骤205：当氧传感器检测成型室中的氧含量高于第二给定值时，重新进行步骤204；
所述激光成型模块进行成型时的惰性气体循环方法，包括如下步骤：
步骤301：打开成型室与真空机组的进气端之间的开关阀以及真空机组的出气端与储气罐之间的开关阀，启动真空机组，将成型室（1）中的惰性气体充入储气罐中，并通过储气罐与成型室之间的调节阀调节进气量，返还到成型室中；
步骤302：启动循环泵，使成型室中的惰性气体将激光成型过程中产生的烟尘通过过滤器过滤后，返还到成型室中；
步骤303：以上步骤301和步骤302过程中，当成型室的压力传感器检测成型室中压力值低于给定值时，开启惰性气体入口与成型室之间的开关阀，对成型室充气；当成型室的压力传感器检测成型室中压力值高于给定值，开启成型室的废气排放口上的开关阀，对成型室排气；
所述热处理模块的惰性气体置换方法，包括如下步骤：
步骤401：打开热处理室与真空机组的进气端之间的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，开启真空机组，对热处理室进行抽真空，当热处理室的压力传感器检测压力值低于给定值时，关闭热处理室与真空机组的进气端之间的开关阀以及真空机组的出气端的废气排放口上的开关阀，关闭真空机组；
步骤402：打开惰性气体入口与热处理室之间的开关阀，充入惰性气体，当热处理室的压力传感器检测压力达到给定值时，关闭惰性气体入口与热处理室之间的开关阀。
2.根据权利要求1所述的增材制造激光成型系统集成设备的控制方法，其特征在于：所述真空机组的出气端还设有废气排放口，所述真空机组的出气端的废气排放口上设有开关阀。
3.根据权利要求1所述的增材制造激光成型系统集成设备的控制方法，其特征在于：所述进料桶与筛分装置之间、所述储料桶的出料口与送料装置的料桶之间、所述送料装置的顶部出气口处、所述真空机组的出气端与储料桶的出料口之间、所述后处理室与收料装置的料桶之间、所述收料装置的料桶与筛分装置之间、以及所述收料装置的顶部出气口处均设有开关阀。
4.根据权利要求1所述的增材制造激光成型系统集成设备的控制方法，其特征在于：所述成型室与真空机组的进气端之间、所述真空机组的出气端与储气罐之间、所述热处理室与真空机组的进气端之间、所述惰性气体入口与热处理室之间、以及所述成型室的废气排放口上均设有开关阀；所述惰性气体入口与成型室之间依次设有开关阀和调节阀，所述储气罐与成型室之间设有调节阀。
5.根据权利要求1所述的增材制造激光成型系统集成设备的控制方法，其特征在于：所述收料装置和送料装置的上部均设有滤芯。
6.根据权利要求1所述的增材制造激光成型系统集成设备的控制方法，其特征在于：所述筛分装置的出口还连接有废料桶，所述筛分装置与废料桶之间也设有开关阀。
7.根据权利要求6所述的增材制造激光成型系统集成设备的控制方法，其特征在于：所述进料桶、储料桶、废料桶、收料装置和送料装置上均布置有物料传感器。
8.根据权利要求1所述的增材制造激光成型系统集成设备的控制方法，其特征在于：所述真空机组的两端均设有滤芯。
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