CN113681894B - 扫描线质量优化方法、扫描线质量优化装置及打印机 - Google Patents

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Abstract

一种扫描线质量优化方法，所述方法包括：获取扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度；获取待加工工件的每一水平截面层的扫描线信息，每一水平截面层划分为多个区域，每个区域包括多条所述扫描线；所述扫描线信息包括扫描线长度；根据所述扫描线的长度、所述扫描线的无效起始长度、及所述扫描线的无效终止长度对所述扫描线进行优化。本发明还提供一种扫描线质量优化装置及打印机，可避免打印件局部区域能量过高。

Description

扫描线质量优化方法、扫描线质量优化装置及打印机
技术领域
本发明涉及一种激光成形技术领域，特别涉及一种扫描线质量优化方法、扫描线质量优化装置及打印机。
背景技术
为了缓解打印件的翘曲、裂纹及孔隙等缺陷，会在打印前，将打印件模型进行切片形成水平截面层，并将每个水平截面层按照棋盘格、条形、旋转矢量线等扫描策略规划扫描路径。规划扫描路径后所形成的扫描线有长有短。在进行3D打印时，有些短的扫描线在激光出光扫描开始加速到减速过程中，往往还没加速到预设值，扫描就结束了。如此，为了能熔融待成型粉末，短的扫描线所需的激光功率需求就大，如此将会导致打印件局部区域能量过高，打印件产生变形。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种扫描线质量优化方法、扫描线质量优化装置及打印机，可避免打印件局部区域能量过高。
一种扫描线质量优化方法，所述方法包括：
获取扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度；
获取待加工工件的每一水平截面层的扫描线信息，每一水平截面层划分为多个区域，每个区域包括多条所述扫描线；所述扫描线信息包括扫描线长度；
根据所述扫描线的长度、所述扫描线的无效起始长度、及所述扫描线的无效终止长度对所述扫描线进行优化。
进一步地，所述方法还包括：
判断所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和与所述扫描线的长度的关系；每条扫描线包括方向；
若所述扫描线的长度小于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和，确定对所述扫描线进行优化为将所述扫描线与相邻的相同方向共线的扫描线合并为一条扫描线。
进一步地，所述方法还包括：
若所述扫描线的长度大于或等于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和，且小于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和的2倍，根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、扫描振镜的响应因子、激光出光响应时间及激光闭光响应时间计算能量密度；
确定对所述扫描线进行优化为确定以所述能量密度扫描所述待加工工件。
进一步地，所述根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、扫描振镜的响应因子、激光出光响应时间及激光闭光响应时间计算能量密度包括：
根据公式
Figure BDA0002497224650000021
计算能量密度，其中，
Figure BDA0002497224650000022
为能量密度，P1为预设扫描功率，V1为预设扫描速度，a1为激光器的响应因子，b1为扫描振镜的响应因子，t1为激光出光响应时间，及t2为激光闭光响应时间。
进一步地，所述方法还包括：
若所述扫描线的长度大于或等于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和的2倍，根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、及扫描振镜的响应因子计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度；
确定对所述扫描线进行优化为确定以所述能量密度扫描所述待加工工件。
进一步地，所述根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、及扫描振镜的响应因子计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度包括：
在所述扫描线的起始阶段，根据公式
Figure BDA0002497224650000023
计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度，其中，
Figure BDA0002497224650000033
为随着扫描时间的变化而变化的能量密度，P1为预设扫描功率，V1为预设扫描速度，a1为激光器的响应因子，b1为扫描振镜的响应因子，t1为激光出光响应时间，t2为激光闭光响应时间,k为预设因子，及t为扫描时间。
进一步地，所述根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、及扫描振镜的响应因子计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度包括：
在所述扫描线的终止阶段，根据公式
Figure BDA0002497224650000031
计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度，其中，
Figure BDA0002497224650000032
为随着扫描时间的变化而变化的能量密度，P1为预设扫描功率，V1为预设扫描速度，a1为激光器的响应因子，b1为扫描振镜的响应因子，k为预设因子，t为扫描时间，t1为激光出光响应时间，及t2为激光闭光响应时间。
进一步地，所述方法还包括：
获取不同激光器不同待成型粉末下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度；
获取激光器的信息及待成型粉末的信息；
根据所述不同激光器不同待成型粉末下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度获取所述激光器的信息及所述待成型粉末的信息下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度。
一种扫描线质量优化装置，所述装置包括：
长度获取模块，用于获取扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度；
扫描线信息获取模块，用于获取待加工工件的每一水平截面层的扫描线信息，每一水平截面层划分为多个区域，每个区域包括多条所述扫描线；所述扫描线信息包括扫描线长度；
优化模块，用于根据所述扫描线的长度、所述扫描线的无效起始长度、及所述扫描线的无效终止长度对所述扫描线进行优化。
一种打印机，所述打印机包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上任意一项所述的扫描线质量优化方法的步骤。
本发明通过根据所述扫描线的长度、所述扫描线的无效起始长度、及所述扫描线的无效终止长度对所述扫描线进行优化，可避免打印件局部区域能量过高。
附图说明
图1是本发明的扫描线质量优化装置的方框示意图。
图2是本发明的扫描线质量优化方法的流程图。
图3是图2中根据扫描线的长度、扫描线的无效起始长度、及扫描线的无效终止长度对扫描线进行优化步骤的流程图。
图4A是合并前的扫描线的示意图；图4B是合并后的扫描线的示意图。
图5是对扫描线进行扫描线质量优化时的优化长度示意图。
图6是本发明的打印机的方框示意图。
主要元件符号说明
扫描线质量优化装置 1
长度获取模块 101
扫描线信息获取模块 102
优化模块 103
打印机 2
处理器 20
存储器 21
计算机程序 22
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，为扫描线质量优化装置的方框示意图。所述扫描线质量优化装置1应用于打印机上。所述扫描线质量优化装置1包括长度获取模块101、扫描线信息获取模块102及优化模块103。所述长度获取模块101用于获取扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度。所述扫描线信息获取模块102用于获取待加工工件的每一水平截面层的扫描线信息，每一水平截面层划分为多个区域，每个区域包括多条所述扫描线；所述扫描线信息包括扫描线长度。所述优化模块103用于根据所述扫描线的长度、所述扫描线的无效起始长度、及所述扫描线的无效终止长度对所述扫描线进行优化。以下将结合扫描线质量优化方法的流程图来详细描述模块101-103的具体功能：
请参考图2，为本发明的扫描线质量优化方法的流程图。所述扫描线质量优化方法应用于打印机上，用于优化扫描线的质量。所述扫描线质量优化方法包括：
S201：获取扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度。
在本实施例中，所述扫描线的无效起始长度为激光在激光出光响应时间段与待成型粉末反应成型的长度。所述激光出光响应时间段为激光在开启时从开始出射激光到完全出射激光的时间段。所述扫描线的无效终止长度为激光在激光闭光响应时间段与待成型粉末反应成型的长度。所述激光闭光响应时间段为激光在关闭时从完全出射激光到完全关闭的时间段。不同激光器的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度不同。不同待成型粉末的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度不同。
在本实施例中，所述获取扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度包括：获取不同激光器不同待成型粉末下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度；获取激光器的信息及待成型粉末的信息；及根据所述不同激光器不同待成型粉末下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度获取所述激光器的信息及所述待成型粉末的信息下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度。其中，所述打印机中预存所述激光器的信息及所述待成型粉末的信息。
在本实施例中，所述根据所述不同激光器不同待成型粉末下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度获取所述激光器的信息及所述待成型粉末的信息下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度包括：
查询所述不同激光器不同待成型粉末下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度中与所述激光器的信息及所述待成型粉末的信息匹配的激光器及待成型粉末；
获取所述不同激光器不同待成型粉末下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度中与所述激光器及所述待成型粉末对应的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度。
S202：获取待加工工件的每一水平截面层的扫描线信息，每一水平截面层划分为多个区域，每个区域包括多条所述扫描线；所述扫描线信息包括扫描线长度。
在本实施例中，每一水平截面层按照棋盘格或者条形等扫描策略规划扫描路径。规划扫描路径后所形成的扫描线有长有短。在本实施例中，所述扫描线信息还包括扫描线方向。
S203：根据所述扫描线的长度、所述扫描线的无效起始长度、及所述扫描线的无效终止长度对所述扫描线进行优化。
请参考图3，为根据扫描线的长度、扫描线的无效起始长度、及扫描线的无效终止长度对扫描线进行优化步骤的流程图。所述步骤S203包括：
S301：判断所述扫描线的无效起始长度k1和所述扫描线的无效终止长度k2的长度之和与所述扫描线的长度Lx的关系。若所述扫描线的长度小于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和，即若Lx<(k1+k2)，执行步骤S302。若所述扫描线的长度大于或等于所述扫描线的无效起始长度与所述扫描线的无效终止长度的长度之和，且小于所述扫描线的无效起始长度与所述扫描线的无效终止长度的长度之和的2倍，即若(k1+k2)≤Lx<2(k1+k2)，执行步骤S303。若所述扫描线的长度大于或等于所述扫描线的无效起始长度与所述扫描线的无效终止长度的长度之和的2倍，即若2(k1+k2)≤Lx，执行步骤S305。
S302：确定对所述扫描线进行优化为将所述扫描线与相邻的相同方向共线的扫描线合并为一条扫描线。
如图4A所示，在合并前扫描线A1的长度小于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和，扫描线A2与所述扫描线A1相邻、相同方向且共线，所述扫描线A2的长度大于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和。如图4B所示，所述扫描线A1和所述扫描线A2合并为一条扫描线A3。
S303：根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、扫描振镜的响应因子、激光出光响应时间及激光闭光响应时间计算能量密度。
在本实施例中，所述根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、扫描振镜的响应因子、激光出光响应时间及激光闭光响应时间计算能量密度包括：
根据公式
Figure BDA0002497224650000071
计算能量密度，其中，
Figure BDA0002497224650000072
为能量密度，P1为预设扫描功率，V1为预设扫描速度，a1为激光器的响应因子，b1为扫描振镜的响应因子，t1为激光出光响应时间，及t2为激光闭光响应时间。在本实施例中，所述激光器的响应因子为影响激光器开光闭光的因子。所述扫描振镜的响应因子为影响扫描振镜响应的因子。
S304：确定对所述扫描线进行优化为确定以所述能量密度扫描所述待加工工件。
在本实施例中，若所述扫描线的长度大于或等于所述扫描线的无效起始长度与所述扫描线的无效终止长度的长度之和，且小于所述扫描线的无效起始长度与所述扫描线的无效终止长度的长度之和的2倍，确定以能量密度
Figure BDA0002497224650000073
扫描所述待加工工件。从而，可通过优化激光出光响应时间及激光闭光响应时间来优化扫描线质量。
S305：根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、及扫描振镜的响应因子计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度。
在本实施例中，所述根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、及扫描振镜的响应因子计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度包括：
在所述扫描线的起始阶段，根据公式
Figure BDA0002497224650000074
计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度，其中，
Figure BDA0002497224650000075
为随着扫描时间的变化而变化的能量密度，P1为预设扫描功率，V1为预设扫描速度，a1为激光器的响应因子，b1为扫描振镜的响应因子，t1为激光出光响应时间，t2为激光闭光响应时间,k为预设因子，及t为扫描时间。
在所述扫描线的终止阶段，根据公式
Figure BDA0002497224650000081
计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度，其中，
Figure BDA0002497224650000082
为随着扫描时间的变化而变化的能量密度，P1为预设扫描功率，V1为预设扫描速度，a1为激光器的响应因子，b1为扫描振镜的响应因子，k为预设因子，t为扫描时间，t1为激光出光响应时间，及t2为激光闭光响应时间。
如图5所示，所述扫描线的起始阶段的长度为所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和，所述扫描线的终止阶段的长度为所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和。
S306：确定对所述扫描线进行优化为确定以所述能量密度扫描所述待加工工件。
在本实施例中，若所述扫描线的长度大于或等于所述扫描线的无效起始长度与所述扫描线的无效终止长度的长度之和的2倍，确定在所述扫描线的起始阶段，以能量密度
Figure BDA0002497224650000083
扫描所述待加工工件，在所述扫描线的终止阶段，以能量密度
Figure BDA0002497224650000084
扫描所述待加工工件，在所述扫描线的其他阶段，以正常能量密度扫描所述待加工工件。从而，可通过优化激光出光响应时间、激光闭光响应时间、扫描振镜扫描开始响应时间及扫描振镜扫描结束响应时间来优化扫描线质量。
从而，本案通过根据所述扫描线的长度、所述扫描线的无效起始长度、及所述扫描线的无效终止长度对所述扫描线进行优化，可避免打印件局部区域能量过高。
图6为打印机的方框示意图。所述打印机2包括处理器20、存储器21以及存储在所述存储器21中并可在所述处理器20上运行的计算机程序22，例如扫描线质量优化装置。所述处理器20执行所述计算机程序22时实现上述各个扫描线质量优化方法实施例中的步骤。所述打印机2可包括，但不仅限于，处理器20、存储器21。本领域技术人员可以理解，所述图6仅仅是打印机2的示例，并不构成对打印机2的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述打印机2还可以包括铺粉装置、激光装置、成型工作室等。
所述处理器20可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器20是所述打印机2的控制中心，利用各种接口和线路连接整个打印机2的各个部分。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种扫描线质量优化方法，其特征在于，所述方法包括：
获取扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度；所述扫描线的无效起始长度为激光在激光出光响应时间段与待成型粉末反应成型的长度；所述扫描线的无效终止长度为激光在激光闭光响应时间段与待成型粉末反应成型的长度；
获取待加工工件的每一水平截面层的扫描线信息，每一水平截面层划分为多个区域，每个区域包括多条所述扫描线；每条扫描线包括方向；所述扫描线信息包括扫描线长度；
根据所述扫描线的长度、所述扫描线的无效起始长度、及所述扫描线的无效终止长度对所述扫描线进行优化；
根据所述扫描线的长度、所述扫描线的无效起始长度、及所述扫描线的无效终止长度对所述扫描线进行优化包括；
若所述扫描线的长度小于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和，确定对所述扫描线进行优化为将所述扫描线与相邻的相同方向共线的扫描线合并为一条扫描线。
2.如权利要求1所述的扫描线质量优化方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述扫描线的长度大于或等于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和，且小于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和的2倍，根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、扫描振镜的响应因子、激光出光响应时间及激光闭光响应时间计算能量密度；
确定对所述扫描线进行优化为确定以所述能量密度扫描所述待加工工件。
3.如权利要求2所述的扫描线质量优化方法，其特征在于，所述根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、扫描振镜的响应因子、激光出光响应时间及激光闭光响应时间计算能量密度包括：
根据公式
Figure FDA0004149620950000021
计算能量密度，其中，
Figure FDA0004149620950000022
为能量密度，P1为预设扫描功率，V1为预设扫描速度，a1为激光器的响应因子，b1为扫描振镜的响应因子，t1为激光出光响应时间，及t2为激光闭光响应时间。
4.如权利要求1所述的扫描线质量优化方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述扫描线的长度大于或等于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和的2倍，根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、及扫描振镜的响应因子计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度；
确定对所述扫描线进行优化为确定以所述能量密度扫描所述待加工工件。
5.如权利要求4所述的扫描线质量优化方法，其特征在于，所述根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、及扫描振镜的响应因子计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度包括：
在所述扫描线的起始阶段，根据公式
Figure FDA0004149620950000023
计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度，其中，
Figure FDA0004149620950000024
为随着扫描时间的变化而变化的能量密度，P1为预设扫描功率，V1为预设扫描速度，a1为激光器的响应因子，b1为扫描振镜的响应因子，t1为激光出光响应时间，t2为激光闭光响应时间,k为预设因子，及t为扫描时间。
6.如权利要求4所述的扫描线质量优化方法，其特征在于，所述根据预设扫描功率、预设扫描速度、激光器的响应因子、及扫描振镜的响应因子计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度包括：
在所述扫描线的终止阶段，根据公式
Figure FDA0004149620950000025
计算随着扫描时间的变化而变化的能量密度，其中，
Figure FDA0004149620950000026
为随着扫描时间的变化而变化的能量密度，P1为预设扫描功率，V1为预设扫描速度，a1为激光器的响应因子，b1为扫描振镜的响应因子，k为预设因子，t为扫描时间，t1为激光出光响应时间，及t2为激光闭光响应时间。
7.如权利要求1所述的扫描线质量优化方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取不同激光器不同待成型粉末下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度；
获取激光器的信息及待成型粉末的信息；
根据所述不同激光器不同待成型粉末下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度获取所述激光器的信息及所述待成型粉末的信息下的扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度。
8.一种扫描线质量优化装置，其特征在于，所述装置包括：
长度获取模块，用于获取扫描线的无效起始长度及扫描线的无效终止长度；所述扫描线的无效起始长度为激光在激光出光响应时间段与待成型粉末反应成型的长度；所述扫描线的无效终止长度为激光在激光闭光响应时间段与待成型粉末反应成型的长度；
扫描线信息获取模块，用于获取待加工工件的每一水平截面层的扫描线信息，每一水平截面层划分为多个区域，每个区域包括多条所述扫描线；每条扫描线包括方向；所述扫描线信息包括扫描线长度；
优化模块，用于根据所述扫描线的长度、所述扫描线的无效起始长度、及所述扫描线的无效终止长度对所述扫描线进行优化；
所述优化模块，还用于若所述扫描线的长度小于所述扫描线的无效起始长度和所述扫描线的无效终止长度的长度之和，确定对所述扫描线进行优化为将所述扫描线与相邻的相同方向共线的扫描线合并为一条扫描线。
9.一种打印机，其特征在于，所述打印机包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的扫描线质量优化方法的步骤。
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Citations (5)

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