CN109158597B - 铺粉质量检测方法、设备、可读存储介质及三维物体制造方法 - Google Patents

铺粉质量检测方法、设备、可读存储介质及三维物体制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种铺铺粉质量检测方法、设备、可读存储介质及三维物体制造方法，其中铺粉质量检测方法包括：当接收到铺粉质量检测指令时，扫描当前层截面中待打印制件的实心部分，以及位于当前层烧结区域的远离下一层铺粉起始端的边缘外的最小单元区域；当当前层截面扫描完成时，铺粉装置在该层截面上进行铺粉以实现下一层铺粉；检测最小单元区域是否存在激光扫描痕迹，当存在则判定下一层缺粉，本发明可在激光扫描痕迹分辨率允许的条件下，对最小单元区域进行分析判断，大大的缩短了分析判断的处理时间，即提高了工作效率；且本发明的铺粉质量检测方法检测更准确。

Description

铺粉质量检测方法、设备、可读存储介质及三维物体制造方法
技术领域
本申请涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种铺铺粉质量检测方法、设备、可读存储介质及三维物体制造方法。
背景技术
增材制造技术是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。选择性激光烧结（Selective LaserSintering，简称SLS）和选择性激光熔融（Selective Laser Melting，简称SLM）是近年来发展最为迅速的增材制造技术。
在上述技术中，送粉装置提供一定量的粉料给铺粉装置，每层粉料量的需求非常难以计算，其送粉装置每层输送的粉料量直接影响铺粉装置的铺粉质量，而铺粉质量又是成型零件成型质量的一个重要决定因素。现有技术中，一般通过对铺粉前后拍摄的图片进行分析处理，或者对整个扫描烧结区域进行分析判断，该方法需对整个烧结区域进行分析处理，由于烧结区域范围比较大，其图片处理和分析处理的时间比较长，尤其对于大型设备而言这种等待处理的时间会更加明显，从而严重影响了设备的生产效率；而且由于快速成型设备成型零件的多样性，其每一层成型零件扫描截面的形状、面积都不一样，没有固定的判断条件去检测铺粉质量，其铺粉质量检测的准确性难以控制。
另外，现有技术的上述方法，对于当前层成型零件扫描截面面积为零的情况下，无法判断此时铺粉前后的粉面质量，因为不管对下一层送粉的粉量不足或足够，铺粉前后所拍摄的两张图片均仅为一样的粉面（没有任何激光扫描痕迹），因此，现有技术的方法针对当前层成型零件扫描截面面积为零的情况无法正确判断此次送粉是否缺粉，即不能很好地保证每一层的铺粉质量。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种工作效率高，且检测更准确的铺粉质量检测方法、设备、可读存储介质及三维物体制造方法。
为实现上述目的，本申请提供了一种铺粉质量检测方法，包括以下步骤：
当接收到铺粉质量检测指令时，扫描当前层截面中待打印制件的实心部分，以及位于当前层烧结区域的远离下一层铺粉起始端的边缘外的最小单元区域；
当当前层截面扫描完成时，铺粉装置在该层截面上进行铺粉以实现下一层铺粉；
检测最小单元区域是否存在激光扫描痕迹，当存在则判定下一层缺粉。
作为本发明的进一步优选方案，所述最小单元区域为长方形，且以铺粉方向为长度方向。
作为本发明的进一步优选方案，所述最小单元区域的长度等于激光扫描痕迹检测的最小采集分辨率，所述最小单元区域的宽度等于烧结区域中垂直于铺粉方向的边长的距离。
作为本发明的进一步优选方案，所述最小单元区域的中心线或至少一边长与当前层烧结区域的远离下一层铺粉起始端的边缘相重合。
作为本发明的进一步优选方案，所述检测最小单元区域是否存在激光扫描痕迹具体包括：
通过图像采集模块对最小单元区域内铺好的粉面进行图像采集，并将该图像发送给图像分析模块；
图像分析模块接收图像采集模块发送的图像，并根据该图像信息判断该最小单元区域内是否存在激光扫描痕迹。
本发明还提供了一种铺粉质量检测设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述方法的步骤。
本发明还提供了一种可读存储介质，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如上述任一项所述铺粉质量检测方法的步骤。
本发明还提供了一种三维物体制造方法，根据待扫描制件各层的截面面积判断是否发送铺粉质量检测指令，以执行上述任一项所述铺粉质量检测方法的步骤。
作为本发明的进一步优选方案，当当前层的截面面积相对于上一层的截面面积呈突变时，发送铺粉质量检测指令，以执行上述任一项所述铺粉质量检测方法的步骤。
作为本发明的进一步优选方案，当各层的截面面积相同时，每隔预设层发送一次铺粉质量检测指令，以执行上述任一项所述铺粉质量检测方法的步骤。
本发明的铺粉质量检测方法，通过包括：当接收到铺粉质量检测指令时，扫描当前层截面中待打印制件的实心部分，以及位于当前层烧结区域的远离下一层铺粉起始端的边缘外的最小单元区域；当当前层截面扫描完成时，铺粉装置在该层截面上进行铺粉以实现下一层铺粉；检测最小单元区域是否存在激光扫描痕迹，当存在则判定下一层缺粉，使得本发明可在激光扫描痕迹分辨率允许的条件下，对最小单元区域进行分析判断，大大的缩短了分析判断的处理时间，即提高了工作效率；且本发明是通过对最小单元区域里激光扫描痕迹的检测，其检测零件每层截面形状面积统一，铺粉质量判断条件单一，且激光扫描痕迹特性明显，进行缺粉判断的可靠性高；另外，本发明解决了现有技术针对当前层成型零件扫描截面面积为零的情况无法正确判断此次送粉是否缺粉的弊端，因此，本发明的铺粉质量检测方法检测更准确。
本发明的铺粉质量检测设备、可读存储介质，通过包括上述任一项所述的铺粉质量检测方法，使得本发明可在激光扫描痕迹分辨率允许的条件下，对最小单元区域进行分析判断，大大的缩短了分析判断的处理时间，即提高了工作效率；且本发明是通过对最小单元区域里激光扫描痕迹的检测，其检测零件每层截面形状面积统一，铺粉质量判断条件单一，且激光扫描痕迹特性明显，进行缺粉判断的可靠性高；另外，本发明解决了现有技术针对当前层成型零件扫描截面面积为零的情况无法正确判断此次送粉是否缺粉的弊端，因此，本发明检测更准确。
本发明的三维物体制造方法，通过根据待扫描制件各层的截面面积判断是否发送铺粉质量检测指令，以执行上述任一项所述铺粉质量检测方法的步骤，使得本发明在保证铺粉质量的同时，由于根据待扫描制件各层的截面面积判断是否进行铺粉质量检测，而不是每一层均检测，这样便可进一步提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明一实施例中铺粉质量检测方法的方法流程图；
图2为一实施例中三维物体制造方法的工作状态图一；
图3为一实施例中三维物体制造方法的工作状态图二；
图4为另一实施例中三维物体制造方法的工作状态图；
图5为一实施例中某一层截面的烧结状态示意图。
图5中：A7、最小单元区域，A8、烧结区域。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1、图5所示，本申请提供的铺粉质量检测方法，包括以下步骤：
步骤S1、当接收到铺粉质量检测指令时，扫描当前层截面中待打印制件的实心部分，以及位于当前层烧结区域A8的远离下一层铺粉起始端的边缘外的最小单元区域A7；
可以理解的是，该步骤S1中，当前层截面中待打印制件的实心部分是现有技术中必须要扫描的，本实施例的该步骤S1相比于现有技术，多扫描了最小单元区域A7，以通过后续步骤对该最小单元区域A7的检测判断是否缺粉，即该最小单元区域A7实际是为缺粉判断设计的扫描区域。
具体地，该步骤S1中当前层截面中待打印制件的实心部分以及最小单元区域A7的扫描次序不做限制，两者可以同时扫描，也可以进行先后扫描，扫描顺序不做限制，且对于两者的扫描方式也不做具体限制，其可以采用现有技术的任一扫描方式，如平行扫描等。
该步骤S1中，通过选取位于当前层烧结区域A8的远离下一层铺粉起始端的边缘外的最小单元区域A7，使得可以通过判断该最小单元区域A7是否铺满粉末而判断该层铺粉是否铺满，即判断是否缺粉。具体地，当铺粉器从左向右铺粉时，最小单元区域A7即为烧结区域A8右侧边缘外的一段单元区域；同理，当铺粉器从右向左铺粉时，最小单元区域A7即为烧结区域A8左侧边缘外的一段单元区域。
步骤S2、当当前层截面扫描完成时，铺粉装置在该层截面上进行铺粉以实现下一层铺粉；
步骤S3、检测最小单元区域A7是否存在激光扫描痕迹，当存在则判定下一层缺粉，否则，则表明该层铺粉质量好，粉末已铺满，不需要补粉。可以理解的是，当判定该层缺粉，则可控制铺粉器再铺一层粉，以实现补粉。
该步骤S3中所述检测最小单元区域A7是否存在激光扫描痕迹通过以下步骤实现：
通过图像采集模块对最小单元区域A7内铺好的粉面进行图像采集，并将该图像发送给图像分析模块；
图像分析模块接收图像采集模块发送的图像，并根据该图像信息判断该最小单元区域A7内是否存在激光扫描痕迹。
在此需说明的是，上述步骤S3中，除了通过上述方式检测所述检测最小单元区域A7是否存在激光扫描痕迹外，还可以通过现有技术其它方式实现，在此不做一一例举。
在一优选实施例中，所述最小单元区域A7为长方形，且以铺粉方向为长度方向，这样不仅便于扫描，也便于检测，当然，具体实施中，所述最小单元区域A7可为其它形状，如弧形、S形等。
为了进一步提高本发明的工作效率，所述最小单元区域A7的长度等于激光扫描痕迹检测的最小采集分辨率，所述最小单元区域A7的宽度等于烧结区域A8中垂直于铺粉方向的边长的距离，当然，此处的等于是指一个宽泛概念，也就是说所述最小单元区域A7的长度近似等于激光扫描痕迹检测的最小采集分辨率，也就是说最小单元区域A7与最小采集分辨率的差值在一个误差范围内即可，同理，最小单元区域A7的宽度也可以近似等于烧结区域A8中垂直于铺粉方向的边长的距离。
具体地，所述最小单元区域A7紧挨烧结区域A8的边缘外设置，或者设置在烧结区域A8的边缘，并与烧结区域A8存在重叠区域，但需满足最小单元区域A7不与烧结区域A8中待打印制件的任何实心部分重合，具体实施中，所述最小单元区域A7的中心线或至少一边长与当前层烧结区域A8的远离下一层铺粉起始端的边缘相重合。如图5所示，所示最小单元区域A7设置在烧结区域A8的边缘外。
本发明还提供了一种铺粉质量检测设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一实施例所述方法的步骤。
本发明还提供了一种可读存储介质，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如上述任一实施例所述铺粉质量检测方法的步骤。
本发明还提供了一种三维物体制造方法，根据待扫描制件各层的截面面积判断是否发送铺粉质量检测指令，以执行上述任一实施例所述铺粉质量检测方法的步骤。
在此需说明的是，本发明的三维物体制造方法是在现有技术中的三维物体制造方法中新增了铺粉质量检测方法，因此，在本发明中未对三维物体制造方法的现有方法进行详细阐述。
作为一种具体实现方式，当当前层的截面面积相对于上一层的截面面积呈突变时，发送铺粉质量检测指令，以执行上述任一实施例所述铺粉质量检测方法的步骤。此处的突变是指，当前层的截面面积相对于上一层的截面面积大于或小于设定比例值（比如2%）。
作为另一种具体实现方式，当各层的截面面积相同时，每隔预设层（例如每隔5层）发送一次铺粉质量检测指令，以执行上述任一实施例所述铺粉质量检测方法的步骤。
在此需说明的是，以上虽然仅给出了两种根据待扫描制件各层的截面面积判断是否发送铺粉质量检测指令的具体方式，但在具体实施中，还可以采用其它具体实现方式具体根据待扫描制件各层的截面面积判断是否发送铺粉质量检测指令，在此不做一一例举。
为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发明的技术方案，下面结合附图并以实施例的方式对本发明的技术方案进行详细阐述。
图2和图3示出了一种采用下送粉方式的三维物体制造方法，图2和图3中，1为溢粉缸，2为送粉缸，3为成型缸，4为铺粉器，5为检测条，6为送粉槽，该实施例中，采用了双向送粉方式，即当铺粉器4从左向右在成型缸已成型零件的上表面进行铺粉动作时，最小单元区域A7位于烧结区域A8的右侧边缘外，而当铺粉器4从右向左在成型缸已成型零件的上表面进行铺粉动作时，最小单元区域A7位于烧结区域A8的左侧边缘外。该检测条5是由最小单位区域扫描而累积形成，图2和图3中的检测条看上去像是连续的柱状，其实是断续的，因为在双向送粉中每一层仅会在一侧扫描最小单位区域，因此，即使每一层均需做铺粉质量检测，也只会在同一侧间隔层扫描最小单位区域。具体实施中，可能仅会根据待扫描制件各层的截面面积判断是否扫描最小单元区域A7，因此，检测条无法成为一个完整体。
图4示出了一种采用上送粉方式的三维物体制造方法，图4和图5中，1为溢粉缸，2为送粉缸，3为成型缸，4为铺粉器，5为检测条，该实施例中，由于采用的是从左向右的单向送粉，因此，最小单元区域A7仅位于烧结区域A8的右侧边缘外。同理，该检测条5是由最小单位区域扫描而累积形成，图4中的检测条看上去像是连续的柱状，其实是断续的，因为在双向送粉中每一层仅会在一侧扫描最小单位区域，因此，即使每一层均需做铺粉质量检测，也只会在同一侧间隔层扫描最小单位区域。在具体实施中，仅为根据待扫描制件各层的截面面积判断是否扫描最小单元区域A7，因此，检测条可能无法成为一个完整体。
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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种铺粉质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
当接收到铺粉质量检测指令时，扫描当前层截面中待打印制件的实心部分，以及位于当前层烧结区域的远离下一层铺粉起始端的边缘外的最小单元区域；
当当前层截面扫描完成时，铺粉装置在该层截面上进行铺粉以实现下一层铺粉；
检测最小单元区域是否存在激光扫描痕迹，当存在则判定下一层缺粉；其中，所述最小单元区域的长度等于激光扫描痕迹检测的最小采集分辨单元，所述最小单元区域的宽度等于烧结区域中垂直于铺粉方向的边长的距离。
2.根据权利要求1所述的铺粉质量检测方法，其特征在于，所述最小单元区域为长方形，且以铺粉方向为长度方向。
3.根据权利要求1或2所述的铺粉质量检测方法，其特征在于，所述最小单元区域的中心线或至少一边长与当前层烧结区域的远离下一层铺粉起始端的边缘相重合。
4.根据权利要求3所述的铺粉质量检测方法，其特征在于，所述检测最小单元区域是否存在激光扫描痕迹具体包括：
通过图像采集模块对最小单元区域内铺好的粉面进行图像采集，并将该图像发送给图像分析模块；
图像分析模块接收图像采集模块发送的图像，并根据该图像信息判断该最小单元区域内是否存在激光扫描痕迹。
5.一种铺粉质量检测设备，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1-4任一项所述方法的步骤。
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1-4中任一项所述铺粉质量检测方法的步骤。
7.一种三维物体制造方法，其特征在于，根据待扫描制件各层的截面面积判断是否发送铺粉质量检测指令，以执行权利要求1-4中任一项所述铺粉质量检测方法的步骤。
8.根据权利要求7所述的三维物体制造方法，其特征在于，当当前层的截面面积相对于上一层的截面面积呈突变时，发送铺粉质量检测指令，以执行权利要求1-4中任一项所述铺粉质量检测方法的步骤。
9.根据权利要求7所述的三维物体制造方法，其特征在于，当各层的截面面积相同时，每隔预设层发送一次铺粉质量检测指令，以执行权利要求1-4中任一项所述铺粉质量检测方法的步骤。
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