CN113503829B - 粉末床形貌测量装置及方法 - Google Patents

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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

本公开实施例中提供了一种粉末床形貌测量装置及方法，属于金属增材制造技术领域，粉末床形貌测量装置，包括：线激光扫描仪；驱动装置，包括位于粉末床作业一侧的固定轨道、以及在所述固定轨道上运动的动力块；安装板，用于将所述线激光扫描仪固定于所述动力块上，使所述线激光扫描仪在所述粉末床表面一侧运动且朝向所述粉末床设置，以检测粉末床作业表面多个位置的高度。通过本公开的处理方案，能够防止凸点在铺粉装置移动过程中损伤铺粉装置，进而提高粉末床表面质量和形貌。

Description

粉末床形貌测量装置及方法
技术领域
本公开涉及金属增材制造技术领域，尤其涉及一种粉末床形貌测量装置及方法。
背景技术
随着科技的不断发展和经济水平的不断提升，金属增材制造技术也随之发展。增材制造(Additive Manufacturing，简称AM)俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。
目前主流的金属增材制造方法中，选区激光熔化的成型件致密度高，力学性能好，表面质量好，同时由于打印过程中整个工作腔室被密闭于惰性气体保护环境中，避免了材料在高温下与氧气发生氧化反应，所以可以加工钛合金等活跃金属。此外还能通过增加支撑结构来打印各种复杂结构的成型件，所以选区激光熔化技术的应用越来越广泛。
但是该技术在打印过程中也会产生一些缺陷，使粉末床表面质量和形态恶化。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供一种粉末床形貌测量装置及方法，至少部分解决现有技术中存在的问题。
第一方面，本公开实施例提供了一种粉末床形貌测量装置，包括：
线激光扫描仪；
驱动装置，包括位于粉末床作业一侧的固定轨道、以及在所述固定轨道上运动的动力块；
安装板，用于将所述线激光扫描仪固定于所述动力块上，使所述线激光扫描仪在所述粉末床表面一侧运动且朝向所述粉末床设置，以检测粉末床作业表面多个位置的高度。
进一步地，所述固定轨道包括滚珠丝杠，所述动力块包括套设于所述滚珠丝杠上的伺服电机，所述滚珠丝杠转动以带动所述伺服电机在所述滚珠丝杠上运动。
进一步地，所述安装板上开设有多个螺孔，所述线激光扫描仪通过螺栓和所述螺孔固定于所述安装板上。
进一步地，还包括刮刀铺粉机构，所述刮刀铺粉机构通过螺栓和所述螺孔固定于所述安装板上。
进一步地，还包括落粉铺粉机构，所述落粉铺粉机构通过螺栓和所述螺孔固定于所述安装板上；
所述线激光扫描仪的数量为两组，所述落粉铺粉机构位于两组所述线激光扫描仪之间。
第二方面，本公开实施例还提供一种粉末床形貌测量方法，应用于如上所述的粉末床形貌测量装置，包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端运动至第二端的过程中，所述线激光扫描仪采集粉末床表面多个位置的第一高度；
在没有位置的第一高度与其周边位置的第一平均高度的高度差大于第一高度差时，按照预设的图案对所述粉末床的表面进行打印；
打印结束后，所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端运动至第一端的过程中，所述线激光扫描仪采集所述粉末床上打印表面多个位置的第二高度；
在目标位置的第二高度与其周边位置的第二平均高度的高度差大于所述第二高度差时，停止所述安装板的运动，并输出提醒消息。
进一步地，所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端运动至第二端的过程中，所述线激光扫描仪采集粉末床表面多个位置的第一高度，包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端向第二端运动，其中，在所述安装板位于第一位置后，开启所述线激光扫描仪；
开启所述线激光扫描仪后，所述线激光扫描仪每隔预设距离周期采集所述粉末床表面N个位置的第一高度；
在所述安装板位于第二位置后，关闭所述线激光扫描仪。
进一步地，所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端运动至第二端的过程中，所述线激光扫描仪采集粉末床表面多个位置的第一高度，包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端向第二端运动，其中，先开启所述刮刀铺粉机构，待所述安装板位于第一位置后，开启所述线激光扫描仪；
开启所述刮刀铺粉机构后，所述刮刀铺粉机构进行落粉；开启所述线激光扫描仪后，所述线激光扫描仪每隔预设距离周期采集粉末床表面N个位置的第一高度。
进一步地，所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端运动至第一端的过程中，所述线激光扫描仪采集所述粉末床上打印表面多个位置的第二高度，包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端向第一端运动，其中，在所述安装板位于第二位置后，开启线激光扫描仪以每隔预设距离周期采集所述粉末床上打印表面N个位置的第二高度；所述第二位置位于所述第一位置靠近所述第二端的一侧。
进一步地，所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端运动至第二端的过程中，所述线激光扫描仪采集粉末床表面多个位置的第一高度，包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端向第二端运动，其中，在所述安装板位于第一位置后，开启第一线激光扫描仪；在所述安装板位于第二位置后，开启所述落粉铺粉机构；在所述安装板位于第三位置后，开启第二线激光扫描仪，所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置分别自所述第二端向所述第一端的方向依次分布，所述第一线激光扫描仪为所述落粉铺粉机构靠近所述第二端的线激光扫描仪，所述第二线激光扫描仪为所述落粉铺粉机构靠近所述第一端的线激光扫描仪；
开启所述第一线激光扫描仪后，所述第一线激光扫描仪每隔预设距离周期采集基板上N个位置的第三高度；开启所述落粉铺粉机构后，所述落粉铺粉机构进行第一次落粉；开启所述第二线激光扫描仪后，所述第二线激光扫描仪每隔预设距离周期采集第一次落粉后所述粉末床表面N个位置的第一高度；
在一位置的第一高度与其周边位置的第一平均高度的高度差大于所述第一高度差的情况下，停止所述安装板的运动，并输出提醒消息。
进一步地，所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端运动至第一端的过程中，所述线激光扫描仪采集所述粉末床上打印表面多个位置的第二高度，包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端向第一端运动，其中，在所述安装板位于第四位置后，开启第二线激光扫描仪；在所述安装板位于第五位置后，开启所述落粉铺粉机构；在所述安装板位于第六位置后，开启第一线激光扫描仪，所述第四位置、所述第五位置和所述第六位置分别自所述第一端向所述第二端的方向依次分布；
开启所述第二线激光扫描仪后，所述第二线激光扫描仪每隔预设距离周期采集所述粉末床上打印表面N个位置的第二高度；开启所述落粉铺粉机构后，所述落粉铺粉机构进行第二次落粉；开启所述第一线激光扫描仪后，所述第一线激光扫描仪每隔预设距离周期采集第二次落粉后所述粉末床表面N个位置的第四高度。
进一步地，所述方法还包括：
在一位置的第三高度与其周边位置的第三平均高度的高度差小于所述第一高度差且大于第三高度差的情况下，控制所述安装板返回所述第一端，以使所述落粉铺粉机构重新对所述粉末床进行落粉；
或者，在一位置的第四高度与其周边位置的第四平均高度的高度差小于所述第一高度差且大于第三高度差的情况下，控制所述安装板返回所述第一端，以使所述落粉铺粉机构重新对所述粉末床进行落粉。
本公开实施例中，通过在粉末床的作业一侧设置线激光扫描仪，利用线激光扫描仪在途经粉末床时多次检测各位置的高度，辨别是否存在相比周边位置更高的凸点，在确定存在凸点时停止安装板的运动并提醒工作人员；这样，能够防止凸点在铺粉装置移动过程中损伤铺粉装置，进而提高粉末床表面质量和形貌。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一实施例提供的粉末床形貌测量装置的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的粉末床形貌测量装置的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的粉末床形貌测量方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
本公开实施例提供一种粉末床形貌测量装置100，包括：
线激光扫描仪110；
驱动装置120，包括位于粉末床200作业一侧的固定轨道121、以及在所述固定轨道121上运动的动力块；
安装板130，用于将所述线激光扫描仪110固定于所述动力块上，使所述线激光扫描仪110在所述粉末床200表面一侧运动且朝向所述粉末床200设置，以检测粉末床200作业表面多个位置的高度。
本公开实施例中，通过在粉末床的作业一侧设置线激光扫描仪，利用线激光扫描仪在途经粉末床时多次检测各位置的高度，辨别是否存在相比周边位置更高的凸点，在确定存在凸点时停止安装板的运动并提醒工作人员；这样，能够防止凸点在铺粉装置移动过程中损伤铺粉装置，进而提高粉末床表面质量和形貌。
上述线激光扫描仪110用于在所处位置对粉末床200表面进行线扫描，从而确定线扫描的多个位置的高度信息。具体的，线激光扫描仪110每次扫描N个点，获得该N个点的高度信息。
其中，每个点的高度信息用Hd mn表示，m表示粉末床上X轴的位置，n表示粉末床上Y轴的位置，d表示扫描时粉末床上的膜层数量。在d为奇数时，线激光扫描仪110测得的数据是粉床的表面信息；d为偶数时，线激光扫描仪110测得的数据是打印表面的高度信息。
需要说明的是，当所需测量宽度超过了线激光测量仪110的测量宽度L，可以在同一高度增加线激光测量仪110的个数，来增大测量宽度。激光测量仪个数i计算方法如下：单个激光测量仪的有效线扫描点数为p，i＝n/p。
上述驱动装置120用于驱动线激光测量仪110在粉末床200的作业侧来回移动，具体的，包括位于粉末床200作业一侧的固定轨道121、以及在所述固定轨道121上运动的动力块。其中，固定轨道121的延伸方向与粉末床200的X轴方向平行，线激光扫描仪110的扫描线方向与粉末床200的Y轴方向平行，进而获取粉末床200整个平面的多个位置的高度信息。
上述安装板130分别与动力块和线激光扫描仪110固定连接，从而将线激光扫描仪110固定于动力块。并且，线激光扫描仪110的探头是朝向粉末床的。
进一步地，所述固定轨道121包括滚珠丝杠，所述动力块包括套设于所述滚珠丝杠上的伺服电机，所述滚珠丝杠转动以带动所述伺服电机在所述滚珠丝杠上运动。
本实施例中，伺服电机套设于滚珠丝杠上，且通过控制滚珠丝杠转动来控制伺服电机在滚珠丝杠上移动。由于滚珠丝杠上具有螺纹，因此在滚珠丝杠正转或反转时，螺纹会带动伺服电机向左移动或向右移动，即在粉末床200的X轴上前进或后退。
进一步地，所述安装板130上开设有多个螺孔，所述线激光扫描仪110通过螺栓和所述螺孔固定于所述安装板130上。
如图1所示，安装板130上开设有多个螺孔，以便于利用螺栓将线激光扫描仪110固定于螺孔处。多个螺孔可以在安装板130上安装多组线激光扫描仪110，还可以安装其他设备，此处不作限定。
进一步地，如图1所示，粉末床形貌测量装置100还包括刮刀铺粉机构140，所述刮刀铺粉机构140通过螺栓和所述螺孔固定于所述安装板130上。
刮刀铺粉机构140利用粉末的流动性，粉末在刮刀的推动下在基板上铺展开，并由刮刀的刀刃运动形成粉层。该方法由于刮刀与粉末是接触面积小，且对粉层几乎无压力，从而避免粉末的粘附。
进一步地，如图2所示，粉末床形貌测量装置100还包括落粉铺粉机构150，所述落粉铺粉机构150通过螺栓和所述螺孔固定于所述安装板130上；
所述线激光扫描仪110的数量为两组，所述落粉铺粉机构150位于两组所述线激光扫描仪110之间。
本公开实施例中还提供一种粉末床形貌测量方法，如图3所示，应用于如上所述的粉末床形貌测量装置，包括：
步骤310：所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端运动至第二端的过程中，所述线激光扫描仪采集粉末床表面多个位置的第一高度；
步骤320：在没有位置的第一高度与其周边位置的第一平均高度的高度差大于第一高度差时，按照预设的图案对所述粉末床的表面进行打印；
步骤330：打印结束后，所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端运动至第一端的过程中，所述线激光扫描仪采集所述粉末床上打印表面多个位置的第二高度；
步骤340：在目标位置的第二高度与其周边位置的第二平均高度的高度差大于所述第一高度差时，停止所述安装板的运动，并输出提醒消息。
本公开实施例中，通过在粉末床的作业一侧设置线激光扫描仪，利用线激光扫描仪在途经粉末床时多次检测各位置的高度，辨别是否存在相比周边位置更高的凸点，在确定存在凸点时停止安装板的运动并提醒工作人员；这样，能够防止凸点在铺粉装置移动过程中损伤铺粉装置，进而提高粉末床表面质量和形貌。
如图1所示，线激光扫描仪位于图中右边位置即为上述第一端，线激光扫描仪位于图中左边位置为上述第二端。
上述驱动装置用于驱动线激光测量仪在粉末床的作业侧来回移动，具体的，包括位于粉末床作业一侧的固定轨道、以及在所述固定轨道上运动的动力块。其中，固定轨道的延伸方向与粉末床的X轴方向平行，线激光扫描仪的扫描线方向与粉末床的Y轴方向平行，进而获取粉末床整个平面的多个位置的高度信息。
在驱动装置驱动线激光扫描仪从第一端到第二端过程中经过粉末床表面时，线激光扫描仪能够通过激光检测多个位置的第一高度。以线激光扫描仪每次采集n个位置，共采集m次为例，从而能够得到粉末床表面m×n个位置的第一高度。
通过将每一位置的第一高度与其周边的若干个位置的第一平均高度进行比较，其中，一个位置的周边位置可以是以该位置为中心5×5矩阵内的其他位置。若存在某一位置的第一高度与其周边位置的第一平均高度(即多个周边位置的第一高度的平均值)的高度差大于第一高度差，则认定当前粉末床表面(打印前表面)存在凸点，容易导致铺粉装置在移动过程中受到损伤，使粉末床表面质量和形态更加恶化。因此停止线激光扫描仪的移动，提醒工作人员粉末床表面存在凸点。
若没有位置的第一高度与其周边位置的第一平均高度的高度差大于第一高度差时，则认定当前粉末床表面(打印前表面)平坦，可以按照预设的图案对所述粉末床的表面进行打印；
打印结束后，驱动装置驱动线激光扫描仪从第二端到第一端过程中经过粉末床上打印表面时，线激光扫描仪能够通过激光检测多个位置的第二高度。以线激光扫描仪每次采集n个位置，共采集m次为例，从而能够得到粉末床上打印表面m×n个位置的第二高度。
通过将每一位置的第二高度与其周边的若干个位置的第二平均高度进行比较，其中，一个位置的周边位置可以是以该位置为中心5×5矩阵内的其他位置。若存在某一位置的第二高度与其周边位置的第二平均高度(即多个周边位置的第二高度的平均值)的高度差大于第一高度差，则认定打印表面存在凸点，容易导致铺粉装置在移动过程中受到损伤，使粉末床表面质量和形态更加恶化。因此停止线激光扫描仪的移动，提醒工作人员粉末床表面存在凸点。
上述第一高度差可以为40-80μm，此处不作限定。
进一步地，所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端运动至第二端的过程中，所述线激光扫描仪采集粉末床表面多个位置的第一高度，包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端向第二端运动，其中，在所述安装板位于第一位置后，开启所述线激光扫描仪；
开启所述线激光扫描仪后，所述线激光扫描仪每隔预设距离周期采集所述粉末床表面N个位置的第一高度；
在所述安装板位于第二位置后，关闭所述线激光扫描仪。
如图1所示，安装板到达上述第一位置(P点)，即线激光扫描仪与粉末床开始重合，在安装板开始到达第一位置时，开启线激光扫描仪以开始对粉末床表面的位置进行高度检测。
安装板到达上述第二位置(Q点)，即线激光扫描仪与粉末床结束重合，在安装板开始到达第二位置时，关闭线激光扫描仪以结束对粉末床表面的位置进行高度检测。
上述驱动机构驱动安装板按恒定速度移动，上述预设距离周期为10μm至1mm中任一距离值，此处不作限定。
在一实施例中，应用于如图1所示的粉末床形貌测量装置；8、所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端运动至第二端的过程中，所述线激光扫描仪采集粉末床表面多个位置的第一高度，包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端向第二端运动，其中，先开启所述刮刀铺粉机构，待所述安装板位于第一位置后，开启所述线激光扫描仪；
开启所述刮刀铺粉机构后，所述刮刀铺粉机构进行落粉；开启所述线激光扫描仪后，所述线激光扫描仪每隔预设距离周期采集粉末床表面N个位置的第一高度。
本实施例中，如图1所示，首先刮刀铺粉机构、线激光扫描仪和安装板一起位于图1的右侧，滚珠丝杠旋转，带动安装板、刮刀铺粉机构和线激光扫描仪一起左移。
首先，刮刀铺粉机构开启在基板上落粉形成粉末床。之后，安装板到达上述第一位置(P点)，线激光扫描仪开始工作，之后如测量原理，每移动预设距离周期a后，线激光扫描仪采集一次，获得该X轴距离上n个点的第一高度。等到安装板到达第二位置(Q)点后，线激光扫描仪停止采集。令m＝LPQ/a，m表示该层共采集了多少次。该层扫描会得到一个m×n矩阵，第m行第n列数据即为Hd mn(此时d为奇数)。当进行某次采集时，发现某一位置的第一高度与其周边位置的第一平均高度的高度差相差大于第一高度差，则停止安装板的移动并提示操作人员。
进一步地，所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端运动至第一端的过程中，所述线激光扫描仪采集所述粉末床上打印表面多个位置的第二高度，包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端向第一端运动，其中，在所述安装板位于第二位置后，开启线激光扫描仪以每隔预设距离周期采集所述粉末床上打印表面N个位置的第二高度；所述第二位置位于所述第一位置靠近所述第二端的一侧。
本实施例中，首先刮刀铺粉机构、线激光扫描仪和安装板一起在打印腔室里的盛粉台的左侧，滚珠丝杠旋转带动安装板、刮刀铺粉机构和线激光扫描仪一起右移。
当安装板到达第二位置(Q)点时，线激光扫描仪开始工作，之后如测量原理，每移动a距离后，线激光扫描仪采集一次，获得该x距离上n个点的高度信息。等到安装板到达第一位置(P)点后，线激光扫描仪停止采集。当安装板移动到最右侧时，停下伺服电机。令m＝LPQ/a，m表示该层共采集了多少次。该层扫描会得到一个m×n矩阵，第m行第n列数据即为Hd mn(此时d为偶数)。当进行某次采集时，发现某一位置的第二高度与其周边位置的第二平均高度的高度差相差大于第二高度差，则停止安装板的移动并提示操作人员。
其中，第二高度值可以为30-70μm，此处不作限定。
在另一实施例中，应用于如图2所示的粉末床形貌测量装置；所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端运动至第二端的过程中，所述线激光扫描仪采集粉末床表面多个位置的第一高度，包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端向第二端运动，其中，在所述安装板位于第一位置后，开启第一线激光扫描仪；在所述安装板位于第二位置后，开启所述落粉铺粉机构；在所述安装板位于第三位置后，开启第二线激光扫描仪，所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置分别自所述第二端向所述第一端的方向依次分布，所述第一线激光扫描仪为所述落粉铺粉机构靠近所述第二端的线激光扫描仪，所述第二线激光扫描仪为所述落粉铺粉机构靠近所述第一端的线激光扫描仪；
开启所述第一线激光扫描仪后，所述第一线激光扫描仪每隔预设距离周期采集基板上N个位置的第三高度；开启所述落粉铺粉机构后，所述落粉铺粉机构进行第一次落粉；开启所述第二线激光扫描仪后，所述第二线激光扫描仪每隔预设距离周期采集第一次落粉后所述粉末床表面N个位置的第一高度；
在一位置的第一高度与其周边位置的第一平均高度的高度差大于所述第一高度差的情况下，停止所述安装板的运动，并输出提醒消息。
本实施例中，如图2所示，首先落粉铺粉机构、线激光扫描仪和安装板一起位于图2的右侧，滚珠丝杠旋转，带动安装板、落粉铺粉机构、第一线激光扫描仪和第二线激光扫描仪一起左移。当安装板到达第一位置(P)点时，落粉铺粉机构左侧的第一线激光扫描仪开始工作，之后如测量原理，每移动预设距离周期a后，第一线激光扫描仪采集一次，获得该X轴距离上n个点的第三高度。等到安装板到达第六位置(Q)点后，第一线激光扫描仪停止采集。令m＝LPQ/a，m’表示该层共采集了多少次。该层扫描会得到一个m×n矩阵，第m行第n列数据即为Hd mn(此时d为偶数)。当进行某次采集时，发现某一位置的第三高度与其周边位置的第三高度的高度差相差大于第四高度差，则停止安装板的移动并提示操作人员。当安装板到达第二位置(E)点时，落粉铺粉机构开始进行第一次落粉。当安装板到达第三位置(P’)点时，落粉铺粉机构右侧的第二线激光扫描仪开始工作，之后如测量原理，每移动预设距离周期a后，线激光扫描仪采集一次，获得该X轴距离上n个点的第一高度。等到安装板到达第四位置(Q’)点后，第二线激光扫描仪停止采集。令m＝LPQ’/a，m表示该层共采集了多少次。该层扫描会得到一个m×n矩阵，第m行第n列数据即为Hd mn(此时d为奇数)。当进行某次采集时，发现某一位置的第一高度与其周边位置的第一平均高度的高度差相差大于第一高度差，则停止安装板的移动并提示操作人员。当安装板到达第五位置(F)点时，结束落粉铺粉机构落粉。当安装板移动到最左侧时，停下伺服电机。
进一步地，所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端运动至第一端的过程中，所述线激光扫描仪采集所述粉末床上打印表面多个位置的第二高度，包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端向第一端运动，其中，在所述安装板位于第四位置后，开启第二线激光扫描仪；在所述安装板位于第五位置后，开启所述落粉铺粉机构；在所述安装板位于第六位置后，开启第一线激光扫描仪，所述第四位置、所述第五位置和所述第六位置分别自所述第一端向所述第二端的方向依次分布；
开启所述第二线激光扫描仪后，所述第二线激光扫描仪每隔预设距离周期采集所述粉末床上打印表面N个位置的第二高度；开启所述落粉铺粉机构后，所述落粉铺粉机构进行第二次落粉；开启所述第一线激光扫描仪后，所述第一线激光扫描仪每隔预设距离周期采集第二次落粉后所述粉末床表面N个位置的第四高度。
本实施例中，首先落粉铺粉机构、第一线激光扫描仪、第二线激光扫描仪和安装板一起在打印腔室里的盛粉台的左侧，滚珠丝杠旋转带动安装板、落粉铺粉机构、第一线激光扫描仪和第二线激光扫描一起右移。当安装板到达第四位置(Q’)点时，落粉铺粉机构右侧的第二线激光扫描开始工作，之后如测量原理，每移动预设距离周期a后，第二线激光扫描仪采集一次，获得该X轴距离上n个点的第二高度。等到安装板到达第三位置(P’)点后，第二线激光扫描仪停止采集。令m＝LP’Q’/a，m表示该层共采集了多少次。该层扫描会得到一个m×n矩阵，第m行第n列数据即为Hd mn(此时d为偶数)。当进行某次采集时，发现某一位置的第二高度与其周边位置的第二平均高度的高度差相差大于第二高度差，则停止安装板的移动并提示操作人员。当安装板到达第五位置(F)点时，落粉铺粉机构开始进行第二次落粉。当安装板到达第六位置(Q)点时，落粉铺粉机构左侧的第一线激光扫描仪开始工作，之后如测量原理，每移动预设距离周期a距离后，第一线激光扫描仪采集一次，获得该X轴距离上n个点的第四高度。等到安装板到达第一位置(P)点后，第一线激光扫描仪停止采集。令m＝LPQ/a，m表示该层共采集了多少次。该层扫描会得到一个m×n矩阵，第m行第n列数据即为Hd mn(此时d为奇数)。当进行某次采集时，发现某一位置的第四高度与其周边位置的第四平均高度的高度差相差大于第一高度差，则停止安装板的移动并提示操作人员。
进一步地，所述方法还包括：
在一位置的第三高度与其周边位置的第三平均高度的高度差小于所述第一高度差且大于第三高度差的情况下，控制所述安装板返回所述第一端，以使所述落粉铺粉机构重新对所述粉末床进行落粉；
或者，在一位置的第四高度与其周边位置的第四平均高度的高度差小于所述第一高度差且大于第三高度差的情况下，控制所述安装板返回所述第二端，以使所述落粉铺粉机构重新对所述粉末床进行落粉。
即当进行某次采集时，发现某一位置的第三高度与其周边位置的第三平均高度的高度差相差小于第一高度差且大于第三高度差时，控制所述安装板返回所述第一端，以使所述落粉铺粉机构重新对所述粉末床进行落粉。
当进行某次采集时，发现某一位置的第四高度与其周边位置的第四平均高度的高度差相差小于第一高度差且大于第三高度差时，控制所述安装板返回所述第二端，以使所述落粉铺粉机构重新对所述粉末床进行落粉。
即在未超过第一高度差时，当前不会存在隐患，但是由于超过了第三高度差，表面并不平坦，为了后续粉末床表面的平坦性，需要重新落粉形成平坦的表面。其中，第三高度差可以为15-25μm，此处不作限定。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种粉末床形貌测量方法，其特征在于，应用于粉末床形貌测量装置，所述粉末床形貌测量装置包括线激光扫描仪；
驱动装置，包括位于粉末床作业一侧的固定轨道、以及在所述固定轨道上运动的动力块；
安装板，用于将所述线激光扫描仪固定于所述动力块上，使所述线激光扫描仪在所述粉末床表面一侧运动且朝向所述粉末床设置，以检测粉末床作业表面多个位置的高度；
还包括落粉铺粉机构，所述落粉铺粉机构通过螺栓和螺孔固定于所述安装板上；
所述线激光扫描仪的数量为两组，所述落粉铺粉机构位于两组所述线激光扫描仪之间；
所述方法包括：
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端运动至第二端的过程中，所述线激光扫描仪采集粉末床表面多个位置的第一高度；
在没有位置的第一高度与其周边位置的第一平均高度的高度差大于第一高度差时，按照预设的图案对所述粉末床的表面进行打印；
打印结束后，所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端运动至第一端的过程中，所述线激光扫描仪采集所述粉末床上打印表面多个位置的第二高度；
在目标位置的第二高度与其周边位置的第二平均高度的高度差大于所述第二高度差时，停止安装板的运动，并输出提醒消息；
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第一端向第二端运动，其中，在所述安装板位于第一位置后，开启第一线激光扫描仪；在所述安装板位于第二位置后，开启所述落粉铺粉机构；在所述安装板位于第三位置后，开启第二线激光扫描仪，所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置分别自所述第二端向所述第一端的方向依次分布，所述第一线激光扫描仪为所述落粉铺粉机构靠近所述第二端的线激光扫描仪，所述第二线激光扫描仪为所述落粉铺粉机构靠近所述第一端的线激光扫描仪；
开启所述第一线激光扫描仪后，所述第一线激光扫描仪每隔预设距离周期采集基板上N个位置的第三高度；开启所述落粉铺粉机构后，所述落粉铺粉机构进行第一次落粉；开启所述第二线激光扫描仪后，所述第二线激光扫描仪每隔预设距离周期采集第一次落粉后所述粉末床表面N个位置的第一高度；
在某一位置的第一高度与其周边位置的第一平均高度的高度差大于所述第一高度差的情况下，停止所述安装板的运动，并输出提醒消息；
所述驱动装置带动所述线激光扫描仪从第二端向第一端运动，其中，在所述安装板位于第四位置后，开启第二线激光扫描仪；在所述安装板位于第五位置后，开启所述落粉铺粉机构；在所述安装板位于第六位置后，开启第一线激光扫描仪，所述第四位置、所述第五位置和所述第六位置分别自所述第一端向所述第二端的方向依次分布；
开启所述第二线激光扫描仪后，所述第二线激光扫描仪每隔预设距离周期采集所述粉末床上打印表面N个位置的第二高度；开启所述落粉铺粉机构后，所述落粉铺粉机构进行第二次落粉；开启所述第一线激光扫描仪后，所述第一线激光扫描仪每隔预设距离周期采集第二次落粉后所述粉末床表面N个位置的第四高度；
还包括：
在某一位置的第三高度与其周边位置的第三平均高度的高度差小于所述第一高度差且大于第三高度差的情况下，控制所述安装板返回所述第一端，以使所述落粉铺粉机构重新对所述粉末床进行落粉；
或者，在某一位置的第四高度与其周边位置的第四平均高度的高度差小于所述第一高度差且大于第三高度差的情况下，控制所述安装板返回所述第二端，以使所述落粉铺粉机构重新对所述粉末床进行落粉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉末床形貌测量装置还包括刮刀铺粉机构，所述刮刀铺粉机构通过螺栓和所述螺孔固定于所述安装板上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定轨道包括滚珠丝杠，所述动力块包括套设于所述滚珠丝杠上的伺服电机，所述滚珠丝杠转动以带动所述伺服电机在所述滚珠丝杠上运动。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述安装板上开设有多个螺孔，所述线激光扫描仪通过螺栓和所述螺孔固定于所述安装板上。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106513677A (zh) * 2016-11-28 2017-03-22 南通金源智能技术有限公司 用于激光精密成形技术的过程监控系统及其监控方法
CN106925785A (zh) * 2017-05-08 2017-07-07 长沙新材料产业研究院有限公司 一种3d打印设备及控制方法
CN109099859A (zh) * 2018-09-26 2018-12-28 中国科学院上海光学精密机械研究所 大口径光学元件表面缺陷三维形貌测量装置和方法
CN109291432A (zh) * 2018-10-30 2019-02-01 华侨大学 一种用于增材制造粉床粉层厚度的测量方法
CN110355366A (zh) * 2019-06-24 2019-10-22 杭州电子科技大学 铺粉器机构与可在线检测质量的金属增材制造装置及方法
CN110709194A (zh) * 2017-08-08 2020-01-17 三菱重工业株式会社 三维层叠造型装置的施工异常检测系统、三维层叠造型装置、三维层叠造型装置的施工异常检测方法、三维层叠造型物的制造方法及三维层叠造型物
WO2020046212A1 (en) * 2018-08-30 2020-03-05 Nanyang Technological University Method and system for monitoring a powder bed process in additive manufacturing

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015223474A1 (de) * 2015-11-26 2017-06-01 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
CN109396430A (zh) * 2017-08-16 2019-03-01 业纳工业计量德国公司 用于以基于粉末床的方式生成式地制造金属组件的装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106513677A (zh) * 2016-11-28 2017-03-22 南通金源智能技术有限公司 用于激光精密成形技术的过程监控系统及其监控方法
CN106925785A (zh) * 2017-05-08 2017-07-07 长沙新材料产业研究院有限公司 一种3d打印设备及控制方法
CN110709194A (zh) * 2017-08-08 2020-01-17 三菱重工业株式会社 三维层叠造型装置的施工异常检测系统、三维层叠造型装置、三维层叠造型装置的施工异常检测方法、三维层叠造型物的制造方法及三维层叠造型物
WO2020046212A1 (en) * 2018-08-30 2020-03-05 Nanyang Technological University Method and system for monitoring a powder bed process in additive manufacturing
CN109099859A (zh) * 2018-09-26 2018-12-28 中国科学院上海光学精密机械研究所 大口径光学元件表面缺陷三维形貌测量装置和方法
CN109291432A (zh) * 2018-10-30 2019-02-01 华侨大学 一种用于增材制造粉床粉层厚度的测量方法
CN110355366A (zh) * 2019-06-24 2019-10-22 杭州电子科技大学 铺粉器机构与可在线检测质量的金属增材制造装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵德陈 ; 林峰 ; .金属粉末床熔融工艺在线监测技术综述.中国机械工程.2018,29(17),2100-2110. *

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