CN109352994B - 一种适用于激光成形3d打印机焦平面的快速确定方法 - Google Patents

一种适用于激光成形3d打印机焦平面的快速确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于激光成形3D打印技术领域，一种适用于激光成形3D打印机焦平面的快速确定方法，具体步骤为：S1.通过设备的零位传感器，利用传动机构带动成形平台移动到预定位置；S2.将预制工件零件放到成形平台中间位置，设计扫描线,开启激光扫描，形成白色扫描线；S3.取出工件零件，测量工件零件上的扫描线，记录扫描线中垂直深度h的最大值，通过计算得到当前焦平面高度为H。该方法适用于激光金属3D打印设备的光路调试过程，有助于快速确定焦平面的具体位置，提高了设备的调试效率；比较与常规的焦平面的确定方法，该方法可以显著的降低调试成本；该方法确定的焦平面位置精确度高，有助于保证3D打印设备具备较高品质。

Description

一种适用于激光成形3D打印机焦平面的快速确定方法
技术领域
本发明属于激光成形3D打印技术领域，尤其涉及一种针对工业级3D打印设备的光路调试的适用于激光成形3D打印机焦平面的快速确定方法。
背景技术
工业级3D打印机是通过高能量激光作用在加工金属或者非金属粉末，使粉末熔化或者烧结形成当前层形状，逐层累积形成最终的加工零件。当前层加工面需要高能量才会使得粉末材料熔化或者烧结，焦平面为激光束能量最大的平面，所以需要将焦平面调整到加工层面，首要解决的问题就是确定焦平面的实际位置。现有技术通过CCD摄像机拍摄激光束照射在工件表面的光斑，通过图像处理软件，分析出光斑的面积，上下移动工件改变其与激光头的相对位置，当图像上的光斑面积最小时，激光束的焦平面与工件平面重合。该方法可以直接在待加工工件表面确定激光束的焦平面，但是需要复杂设备，对图像处理软件精度的要求很高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单，方法简便、精度高，大幅度降低陈本的适用于工业级激光成形3D打印机的焦平面快速确定方法。
本发明的技术方案是：一种适用于激光成形3D打印机焦平面的快速确定方法，该方法具体包括以下步骤：
S1.通过设备的零位传感器，利用传动机构带动成形平台移动到预定位置；
S2.将预制工件零件放到成形平台中间位置，设计扫描线,开启激光扫描，形成白色扫描线；
S3.取出工件零件，测量工件零件上的扫描线，记录扫描线中垂直深度h的最大值，通过计算得到当前焦平面高度为H。
进一步，所述S1的具体方法为：
S1.1先通过设备的零位传感器将成形平台归零，
S1.2通过水平调节按钮和垂直调节按钮，配合塞尺，使得成形面与铺粉刮刀的下沿的距离均小于0.05mm，则达到调平指标；
S1.3将调平后的平台相对于当前位置往下运动，调节距离为h1。
进一步，所述S1.3中调节距离h1的取值范围为80-120mm。
进一步，所述S2的具体步骤为：
S2.1将工装零件摆放到调节到预定位置的成形平台中间位置；
S2.2通过系统设置以一定的间隔绘制若干直线，
S2.3设置完成之后，系统软件通过将激光调整到合适功率和速度；
S2.4开启激光按照S2.2的设置在黏贴阳极氧化黑色金属的工装零件表面扫描，即得到白色扫描线。
进一步，所述S2.2中直线平行于X轴间隔0.5-1.5mm画若干条直线。
进一步，所述S2.3中激光的功率为20-40W，速度为150-250mm/s。
所述S3的具体步骤为：
S3.1扫描完毕后将工件零件取出；
S3.2用20倍放大镜观察在黑色金属板斜面工装零件表面处的扫描线，选出其中垂直深度最大的一条，并做标记；
S3.4在斜面侧面，用直尺画一条与标记扫描线在同一平面上的线段；
S3.5读取相对应的垂直刻度数值为h；
S3.6通过以下公式计算焦平面高度H，公式如下：
H＝h-h1；
式中，H为当前焦平面高度，为最深扫描线的高度，h1为成形平台调节高度。
本发明的另一目的是提供上述确定方法中所使用的一种工装零件，所述工件零件包括主体和刻度条；
其中，所述主体为成等腰直角三角形，所述刻度条设置在等腰直角三角形的所述主体的边上，所述刻度条上设有阳极氧化黑色金属层。
本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明的方法具有以下特点：
1、该方法适用于激光金属3D打印设备的光路调试过程，有助于快速确定焦平面的具体位置，提高了设备的调试效率；
2、比较与常规的焦平面的确定方法，该方法可以显著的降低调试成本；
3、该方法确定的焦平面位置精确度高，有助于保证3D打印设备具备较高品质。
附图说明
图1为本发明的适用于激光成形3D打印机焦平面的快速确定方法的工序流程框图。
图2为扫描线分布设计图。
图3为工件的立体视图。
图4为工件的主视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明一种适用于激光成形3D打印机焦平面的快速确定方法，该方法具体包括以下步骤：
S1.通过设备的零位传感器，利用传动机构带动成形平台移动到预定位置；
S2.将预制工件零件放到成形平台中间位置，设计扫描线,开启激光扫描，形成白色扫描线；
S3.取出工件零件，测量工件零件上的扫描线，记录扫描线中垂直深度h的最大值，通过计算得到当前焦平面高度为H。
所述S1的具体方法为：
S1.1先通过设备的零位传感器将成形平台归零，
S1.2通过水平调节按钮和垂直调节按钮，配合塞尺，使得成形面与铺粉刮刀的下沿的距离均小于0.05mm，则达到调平指标；
S1.3将调平后的平台相对于当前位置往下运动，调节距离为h1。
所述S1.3中调节距离h1的取值范围为80-120mm。
所述S2的具体步骤为：
S2.1将工装零件摆放到调节到预定位置的成形平台中间位置；
S2.2通过系统设置以一定的间隔绘制若干直线，
S2.3设置完成之后，系统软件通过将激光调整到合适功率和速度；
S2.4开启激光按照S2.2的设置在黏贴阳极氧化黑色金属的工装零件表面扫描，即得到白色扫描线。
所述S2.2中直线平行于X轴间隔0.5-1.5mm画若干条直线。
所述S2.3中激光的功率为20-40W，速度为150-250mm/s。
所述S3的具体步骤为：
S3.1扫描完毕后将工件零件取出；
S3.2用20倍放大镜观察在黑色金属板斜面工装零件表面处的扫描线，选出其中垂直深度最大的一条，并做标记；
S3.4在斜面侧面，用直尺画一条与标记扫描线在同一平面上的线段；
S3.5读取相对应的垂直刻度数值为h；
S3.6通过以下公式计算焦平面高度H，公式如下：
H＝h-h1；
式中，H为当前焦平面高度，为最深扫描线的高度，h1为成形平台调节高度。
如图3-图4所示，一种工装零件，所述工件零件包括主体和刻度条；
其中，所述主体为成等腰直角三角形，所述刻度条设置在等腰直角三角形的所述主体的边上，所述刻度条上设有阳极氧化黑色金属层。
本发明的工装零件通过设计45度斜面体，在斜面体表面黏贴阳极氧化黑色金属板，使得能够获得不同高度的扫描线，实现了快速获取焦平面分布的效果；通过在斜面直角边设置刻度，使得能够快速确定扫描线的具体位置，一次即可实现了快速确定焦平面的效果。
激光扫描线在黑色金属板扫描形成白色扫描线，不同的光束能量所产生的扫描线的深度和宽度不同，焦平面处光束能量最大，产生的扫描线最深最细。
实施例：
1.通过设备的零位传感器，传动机构带动成形平台回归零位；
2.通过水平调节按钮和垂直调节按钮，配合塞尺，使得成形面与铺粉刮刀的下沿的具体均小于0.05mm，则达到调平指标；
3.调平后，通过传动机构将成形平台下降100mm；
4.将黏贴阳极氧化黑色金属板斜面的工装零件摆放到成形平台中间位置；
5.在光学控制软件中绘制平行于X轴间隔1mm画24条长度为50mm长的直线，如图1-图2所示；
6.通过系统软件将激光功率调整到30W，速度调整到200mm/s；
7.开启激光扫描图形；
8.扫描完毕后将工装零件取出；
9.用20倍放大镜观察在黑色金属板斜面零件表面处的扫描线，选出最深的一条，并做标记；
10.在斜面侧面，用直尺画一条与标记扫描线在同一平面上的线段；
11.读取相对应的垂直刻度数值为h；
12.计算焦平面高度H＝h-100；H即为当前焦平面高度。
尽管已经示出和描述了本发明的最优实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解为不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种适用于激光成形3D打印机焦平面的快速确定方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1.通过设备的零位传感器，利用传动机构带动成形平台移动到预定位置；
具体方法为：
S1.1先通过设备的零位传感器将成形平台归零，
S1.2通过水平调节按钮和垂直调节按钮，配合塞尺，使得成形面与铺粉刮刀的下沿的距离均小于0.05mm，则达到调平指标；
S1.3将调平后的平台相对于当前位置往下运动，调节距离为h1，
S2.将预制工件零件放到成形平台中间位置，设计扫描线, 开启激光扫描，形成白色扫描线；
S3.取出工件零件，测量工件零件上的扫描线，记录扫描线中垂直深度h的最大值，通过计算得到当前焦平面高度为H；
具体步骤为：
S3.1扫描完毕后将工件零件取出；
S3.2用20倍放大镜观察在黑色金属板斜面工装零件表面处的扫描线，选出其中垂直深度最大的一条，并做标记；
S3.4在斜面侧面，用直尺画一条与标记扫描线在同一平面上的线段；
S3.5读取相对应的垂直刻度数值为h；
S3.6通过以下公式计算焦平面高度H，公式如下：
H=h-h1；
式中，H为当前焦平面高度，h为最深扫描线的高度， h1为成形平台调节高度；
所述工件零件包括主体和刻度条；
其中，所述主体为成等腰直角三角形，所述刻度条设置在等腰直角三角形的所述主体的边上，所述刻度条上设有阳极氧化黑色金属层。
2.根据权利要求1 所述的确定方法，其特征在于，所述S1.3中调节距离h1的取值范围为80-120mm。
3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述S2的具体步骤为：
S2.1将工装零件摆放到调节到预定位置的成形平台中间位置；
S2.2通过系统设置以一定的间隔绘制若干直线，
S2.3设置完成之后，系统软件通过将激光调整到合适功率和速度;
S2.4开启激光按照S2.2的设置在黏贴阳极氧化黑色金属的工装零件表面扫描，即得到白色扫描线。
4.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述S2.2中直线平行于X轴间隔0.5-1.5mm画若干条直线。
5.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述S2.3中激光的功率为20-40W，速度为150-250mm/s。
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Denomination of invention: A fast method for determining focal plane of laser forming 3D printer

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License type: Common License

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