CN111014672B - 用于激光烧结的温度控制系统、方法及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于激光烧结的温度控制系统及其控制系统、可读存储介质，其中用于激光烧结的温度控制系统包括红外传感器、控制单元以及控制红外传感器移动检测的运动机构，所述控制单元控制红外传感器从工作区域边界的任一点开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测，并根据获取的当前点检测温度反馈调节辐射该当前点的加热器以使该当前点的温度趋于设定值，其中，所述红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上呈递增趋势，且在沿垂直于铺粉器运动方向的方向上呈递增趋势。本发明用于激光烧结的温度控制系统、方法及可读存储介质温度检测和控制的准确性更高、实时性更好。

Description

用于激光烧结的温度控制系统、方法及可读存储介质
技术领域
本申请涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种用于激光烧结的温度控制系统、方法及可读存储介质。
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。
选择性激光烧结技术作为增材制造技术的其中一种技术，其工艺的基本过程是：送粉装置将一定量粉末送至工作台面，铺粉辊筒将一层粉末材料平铺在成型缸已成型零件的上表面，加热装置将粉末加热至设定的温度，振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺粉辊筒又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造。
在上述技术中，加热装置将平铺在成型缸已成型零件上表面的粉末加热至设定的温度，而对其已成型零件上表面粉末温度的检测至关重要。现有技术中，一般在选择性激光烧结设备工作腔体顶部安装一个或者多个红外测温传感器，通过一个红外传感器或者多个红外传感器所检测的温度近似认为成整个成型缸已成型零件上表面的粉末温度，以对加热装置进行控制，使检测温度达到设置温度值。
然而，对于一个红外传感器的检测方法，由于其加热装置的特性，以及设备工作腔内气流的影响，无法均匀稳定的对一个平面的粉末进行加热，从而造成平铺在成型缸已成型零件上表面的粉末，部分区域粉末温度高，部分区域的粉末温度低，以一个检测温度点反馈来控制加热装置，无法完美的控制加热装置使整个成型缸区域的粉末温度均匀；而对于多个红外传感器的检测方法，虽然可以检测工作区域多个点的温度，但由于每个红外传感器的反应灵敏度和检测误差都不一样，使得检测结果准确性不高、实时性不好。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种准确性更高、实时性更好的用于激光烧结的温度控制系统、方法及可读存储介质。
为实现上述目的，本申请提供了一种用于激光烧结的温度控制系统，包括红外传感器、控制单元以及控制红外传感器移动检测的运动机构，所述控制单元控制红外传感器从工作区域边界的任一点开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测，并根据获取的当前点检测温度反馈调节辐射该当前点的加热器以使该当前点的温度趋于设定值，其中，所述红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上呈递增趋势，且在沿垂直于铺粉器运动方向的方向上呈递增趋势。
作为本发明的进一步优选方案，所述运动机构为移动平台或振镜，通过控制移动平台或振镜的转动控制红外传感器的移动检测。
作为本发明的进一步优选方案，当所述运动机构为移动平台时，所述红外传感器安装在移动平台上，以驱动红外传感器在沿铺粉器运动方向和垂直于铺粉器运动方向的方向上进行移动检测。
作为本发明的进一步优选方案，所述移动检测轨迹为直线、抛物线或弧线。
作为本发明的进一步优选方案，所述系统还包括：
速度控制单元，用于当获取的当前点检测温度与当前点的设定值的差值大于预设值时，减小红外传感器的移动检测速度。
本发明还提供了一种用于激光烧结的温度控制系统的控制方法，包括以下步骤：
控制单元控制红外传感器从工作区域边界的任一点开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测；
控制单元接收并获取的当前点检测温度反馈调节辐射该当前点的加热器以使该当前点的温度趋于设定值，其中，所述红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上呈递增趋势，且在沿垂直于铺粉器运动方向的方向上呈递增趋势。
作为本发明的进一步优选方案，所述红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上的移动速度与铺粉器的速度比为0.95-1:1。
作为本发明的进一步优选方案，所述方法还包括：
当获取的当前点检测温度与当前点的设定值的差值大于预设值时，减小红外传感器的移动检测速度。
作为本发明的进一步优选方案，控制单元控制红外传感器从工作区域的任一角落开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测，且下一层截面红外传感器的移动检测轨迹与上一层截面红外传感器的移动检测轨迹遍布工作区域中不同的角落。
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用于激光烧结的温度控制方法的步骤。
本发明的用于激光烧结的温度控制系统，通过包括红外传感器、控制单元以及控制红外传感器移动检测的运动机构，所述控制单元控制红外传感器从工作区域边界的任一点开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测，并根据获取的当前点检测温度反馈调节辐射该当前点的加热器以使该当前点的温度趋于设定值，其中，所述红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上呈递增趋势，且在沿垂直于铺粉器运动方向的方向上呈递增趋势，使得本发明的用于激光烧结的温度控制系统仅需要一个红外传感器，便可检测工作区域中主要的一些区域，所检测的温度点能够更准确的反映工作区域的温度，从而便于加热器的实时反馈调节，因此，本发明的温度控制准确性更高、实时性更好。另外，相对于现有技术采用多个红外传感器检测温度，本发明避免了多个红外传感器之间存在的误差，即进一步保证了温度检测的准确性。
本发明的用于激光烧结的温度控制方法，通过包括：控制单元控制红外传感器从工作区域边界的任一点开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测；控制单元接收并获取的当前点检测温度反馈调节辐射该当前点的加热器以使该当前点的温度趋于设定值，其中，所述红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上呈递增趋势，且在沿垂直于铺粉器运动方向的方向上呈递增趋势，使得本发明的方法仅需要一个红外传感器，便可检测工作区域中主要的一些区域，所检测的温度点能够更准确的反映工作区域的温度，从而便于加热器的实时反馈调节，因此，本发明的温度控制准确性更高、实时性更好。另外，相对于现有技术采用多个红外传感器检测温度，本发明避免了多个红外传感器之间存在的误差，即进一步保证了温度检测的准确性。
本发明的可读存储介质，通过采用上述技术方案，使得本发明仅需要一个红外传感器，便可检测工作区域中主要的一些区域，所检测的温度点能够更准确的反映工作区域的温度，从而便于加热器的实时反馈调节，因此，本发明的温度控制准确性更高、实时性更好。另外，相对于现有技术采用多个红外传感器检测温度，本发明避免了多个红外传感器之间存在的误差，即进一步保证了温度检测的准确性。
附图说明
图1为本发明一实施例中用于激光烧结的温度控制方法的方法流程图；
图2为本发明一实施例中用于激光烧结的温度控制方法的当前层截面示意图；
图3为本发明另一实施例中用于激光烧结的温度控制方法的当前层截面示意图；
图4为本发明又一实施例用于激光烧结的温度控制方法的当前层截面示意图；
图5为本发明又一实施例用于激光烧结的温度控制方法的下一层截面示意图。
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。
为解决现有技术采用单个红外传感器测温，测温不准确；而采用多个红外传感器测温，由于每个红外传感器的反应灵敏度和检测误差都不一样，使得检测结果准确性不高、实时性不好的技术问题，本申请提供了一种用于激光烧结的温度控制系统，包括红外传感器、控制单元以及控制红外传感器移动检测的运动机构，所述控制单元控制红外传感器从工作区域边界的任一点开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测，并根据获取的当前点检测温度反馈调节辐射该当前点的加热器以使该当前点的温度趋于设定值，其中，所述红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上呈递增趋势，且在沿垂直于铺粉器运动方向的方向上呈递增趋势。
应当理解的是，本发明中的跟随是指红外传感器随着铺粉器的运动而运动，即当铺粉器铺完工作区域的该层截面的粉末时，所述红外传感器也基本完成该层截面上粉末的检测，也就是说红外传感器的运动速度略低于铺粉器运动速度。优选地，红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上的移动速度与铺粉器的速度比为0.95-1:1，当然，在具体实施中，可根据实际需要精准控制其与铺粉器运动速度的差值，在此不做具体阐述。
所述运动机构为移动平台或振镜，通过控制移动平台或振镜的转动控制红外传感器的移动检测。在一实施方式中，所述运动机构为移动平台，当所述运动机构为移动平台时，所述红外传感器安装在移动平台上，以驱动红外传感器在沿铺粉器运动方向和垂直于铺粉器运动方向的方向上进行移动检测。在此需说明的是，对于如何通过控制移动平台或振镜的转动控制红外传感器的移动检测属于本领域的现有技术，因此在本发明中对其不做具体阐述。
具体地，所述移动检测轨迹为直线、抛物线或弧线等，具体可根据设计需要自由选定。
作为本发明的进一步优选方案，所述系统还包括：
速度控制单元，用于当获取的当前点检测温度与当前点的设定值的差值大于预设值时，减小红外传感器的移动检测速度。这样可在异常检测点（即检测温度与当前点的设定值的差值大于预设值）时，减小移动检测速度，从而在异常检测点附近检测较多温度点，并进行及时反馈和调整，从而使得本发明温度控制更精准。具体实施中，所述预设值可为设定值的5%-10%，当然，还可以根据设计需要具体设定，在此不做一一例举。
如图1所示，本发明还提供了一种用于激光烧结的温度控制系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤11、控制单元控制红外传感器从工作区域边界的任一点开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测；
步骤12、控制单元接收并获取的当前点检测温度反馈调节辐射该当前点的加热器以使该当前点的温度趋于设定值，其中，所述红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上呈递增趋势，且在沿垂直于铺粉器运动方向的方向上呈递增趋势。所述移动检测轨迹为直线、抛物线或弧线等，如图2、图3和图4所示。
优选地，红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上的移动速度与铺粉器的速度比为0.95-1:1，当然，在具体实施中，可根据实际需要精准控制其与铺粉器运动速度的差值，在此不做具体阐述。
作为本发明的进一步优选方案，所述方法还包括：
当获取的当前点检测温度与当前点的设定值的差值大于预设值时，减小红外传感器的移动检测速度。这样可在异常检测点（即检测温度与当前点的设定值的差值大于预设值）时，减小移动检测速度，从而在异常检测点附近检测较多温度点，并进行及时反馈和调整，从而使得本发明温度控制更精准。具体实施中，所述预设值可为设定值的5%-10%，当然，还可以根据设计需要具体设定，在此不做一一例举。
作为本发明的又一优选方案，控制单元控制红外传感器从工作区域的任一角落开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测，且下一层截面红外传感器的移动检测轨迹与上一层截面红外传感器的移动检测轨迹遍布工作区域中不同的角落。例如，如图4和图5对比可知，图4中显示的当前层截面的移动检测轨迹遍布工作区域的A角落和B角落，而图5中显示的下一层截面的移动检测轨迹遍布工作区域的C角落和D角落。此实施例的优点是，可使得红外传感器在上、下层截面尽可能多地覆盖整个工作区域，即可以更可能多地检测工作区域中各点的粉末温度，从而进行实时反馈调整，即可使得工作区域的粉末温度更均匀。
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用于激光烧结的温度控制方法的步骤。
本发明的用于激光烧结的温度控制系统、方法及可读存储介质，通过采用上述技术方案，使得本发明仅需要一个红外传感器，便可检测工作区域中主要的一些区域，所检测的温度点能够更准确的反映工作区域的温度，从而便于加热器的实时反馈调节，因此，本发明的温度控制准确性更高、实时性更好。另外，相对于现有技术采用多个红外传感器检测温度，本发明避免了多个红外传感器之间存在的误差，即进一步保证了温度检测的准确性。
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 (8)

1.一种用于激光烧结的温度控制系统，其特征在于，包括红外传感器、控制单元以及控制红外传感器移动检测的运动机构，所述控制单元控制红外传感器从工作区域边界的任一点开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测，并根据获取的当前点检测温度反馈调节辐射该当前点的加热器以使该当前点的温度趋于设定值，其中，所述红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上呈递增趋势，且在沿垂直于铺粉器运动方向的方向上呈递增趋势；其中，所述移动检测轨迹为直线或弧线；所述运动机构为移动平台或振镜，通过控制移动平台或振镜的转动控制红外传感器的移动检测。
2.根据权利要求1所述的用于激光烧结的温度控制系统，其特征在于，当所述运动机构为移动平台时，所述红外传感器安装在移动平台上，以驱动红外传感器在沿铺粉器运动方向和垂直于铺粉器运动方向的方向上进行移动检测。
3.根据权利要求1或2所述的用于激光烧结的温度控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
速度控制单元，用于当获取的当前点检测温度与当前点的设定值的差值大于预设值时，减小红外传感器的移动检测速度。
4.一种权利要求1至3任一项所述用于激光烧结的温度控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
控制单元控制红外传感器从工作区域边界的任一点开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测；
控制单元接收并获取的当前点检测温度反馈调节辐射该当前点的加热器以使该当前点的温度趋于设定值，其中，所述红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上呈递增趋势，且在沿垂直于铺粉器运动方向的方向上呈递增趋势；其中，所述移动检测轨迹为直线或弧线。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述红外传感器的移动检测轨迹在沿铺粉器运动方向上的移动速度与铺粉器的速度比为0.95-1:1。
6.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
当获取的当前点检测温度与当前点的设定值的差值大于预设值时，减小红外传感器的移动检测速度。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，控制单元控制红外传感器从工作区域的任一角落开始跟随铺粉器的运动对工作区域中已铺好的粉末进行移动检测，且下一层截面红外传感器的移动检测轨迹与上一层截面红外传感器的移动检测轨迹遍布工作区域中不同的角落。
8.一种可读存储介质，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4-7中任一项所述用于激光烧结的温度控制系统的控制方法的步骤。
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