CN115138861A - 多振镜激光打印系统及多振镜激光打印方法 - Google Patents
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Abstract
一种多振镜激光打印系统包括控制装置、多个激光发射装置及与多个激光发射装置分别对应的多个扫描振镜装置，每一扫描振镜装置具有一扫描区域，多个扫描区域的集合包含待打印区，控制装置用于控制多个激光发射装置发射的激光束经多个扫描振镜装置后沿着预定方向依次在待打印区扫描打印，以使待打印区的成型顺序与所述预定方向一致，所述预定方向与用于净化激光束打印时产生的烟尘的风的方向相反，在沿着预定方向对待打印区进行打印的过程中，至少存在两激光束同步对待打印区进行打印。由于多个激光束与多个扫描振镜装置同步协调逆风工作，在提高打印效率的同时有效地吹走烟尘，从而还提升了打印质量。本发明还提供了一种多振镜激光打印方法。
Description
技术领域
本发明涉及3D激光打印成型技术领域，特别涉及一种多振镜激光打印系统及一种多振镜激光打印方法。
背景技术
3D激光打印技术是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。在激光打印的过程中，振镜打印的范围小于需打印的范围时(例如单振镜打印范围500X500，需打印范围600X600)，需要采用多振镜打印。多振镜打印涉及多束激光同时扫描打印，而多束激光同时扫描打印时飞溅的大量烟尘会相互影响，从而影响激光打印成型的工件的质量。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种多振镜激光打印系统级多振镜激光打印方法，以提高工件的打印质量。
一种多振镜激光打印系统，包括控制装置、多个激光发射装置及与多个激光发射装置分别对应的多个扫描振镜装置，每一扫描振镜装置具有一扫描区域，多个扫描区域的集合包含待打印区，控制装置用于控制多个激光发射装置发射的激光束经多个扫描振镜装置后沿着预定方向依次在待打印区扫描打印，以使待打印区的成型顺序与所述预定方向一致，所述预定方向与用于净化激光束打印时产生的烟尘的风的方向相反，在沿着预定方向对待打印区进行打印的过程中，至少存在两个激光发射装置发射的激光束同步对待打印区进行扫描打印。
一种多振镜激光打印方法，通过控制装置控制多个激光发射装置发射的激光束经多个扫描振镜装置后沿着预定方向依次在待打印区打印，以使待打印区的成型顺序与所述预定方向一致，所述预定方向与用于净化激光束打印时产生的烟尘的风的方向相反，在沿着预定方向对待打印区进行打印的过程中，至少存在两个激光发射装置发射的激光束同步对待打印区进行扫描打印，其中，每一扫描振镜装置具有一扫描区域，多个扫描区域的集合包含所述待打印区。
上述多振镜激光打印系统及多振镜激光打印方法在打印过程中，由多个激光束与多个扫描振镜装置同步协调逆风工作，在提高打印效率的同时，将打印飞溅的烟尘有效地吹向已经被打印的区域，烟尘不会影响到到未打印区域，减少了烟尘对后续打印过程的影响，从而还提升打印成型的工件的质量。
附图说明
图1为一种多振镜激光打印系统的示意图。
图2为图1的多振镜激光打印系统打印方向示意图。
图3为一实施方式中多个扫描区域与待打印区的示意图。
图4为进行交替打印的示意图。
图5为对重叠区域进行多段划分的示意图。
图6为另一实施方式中多个扫描区域与待打印区的示意图。
图7为一种多振镜激光打印方法的流程图。
主要元件符号说明
多振镜激光打印系统 100
控制装置 10
激光发射装置 20，20a，20b，20c，20d，20e，20f
扫描振镜装置 30
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
下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1，本发明提供了一种多振镜激光打印系统100，所述多振镜激光打印系统100包括用于工件成型。所述多振镜激光打印系统100包括控制装置10、多个激光发射装置20及与多个激光发射装置20分别对应的多个扫描振镜装置30。每一扫描振镜装置30具有一扫描区域，多个扫描区域的集合包含待打印区。所述控制装置10连接所有激光发射装置20及所述扫描振镜装置30，用于控制所述激光发射装置20发射激光束及控制扫描振镜装置30运动使激光束经多个扫描振镜装置30后沿着预定方向依次在待打印区打印，以使待打印区的成型顺序为所述预定方向，所述预定方向与用于净化激光束打印时产生的烟尘的风的方向相反，在沿着预定方向对待打印区进行打印的过程中，至少存在两个激光发射装置20发射的激光束同时对待打印区进行扫描打印。
请参阅图3，多个扫描区域之间形成若干重叠区域，在打印过程中打印至待打印区上与重叠区域对应的区域时，控制装置10控制与所述重叠区域涉及的多个扫描区域所对应的多个激光发射装置20发射激光束经对应的扫描振镜装置30后在待打印区的相应区域进行同步交替打印。
如图3所示的待打印区的边界由首位连接的a、b、c、d边线组成。其中，第一边界a与第二边界c相对且第一边界a、第二边界c沿所述预定方向排列。待打印区由四个激光发射装置20a，20b，20c，20d打印完成，所述多振镜激光打印系统100包括与四个激光发射装置20a，20b，20c，20d对应的四个扫描振镜装置30。四个扫描振镜装置30的扫面区域分别第一、第二、第三、第四扫描区域且以2*2的阵列方式排布。第一扫描区域与第二扫描区域、第三扫描区域与第四扫描区域沿预定方向排列，第一扫描区域与第三扫描区域、第二扫描区域与第四扫描区域沿垂直于预定方向的方向排列，两两相邻的扫描区域形成对应的横向重叠区域或竖直重叠区域。
具体地，第一扫描区域包括线条d、a、e、f组成的区域，第二扫描区域包括线条d、g、e、c组成的区域，第三扫描区域包括线条h、a、b、f组成的区域，第四扫描区域包括线条h、g、b、c组成的区域。所述第一扫描区域及所述第二扫描区域之间形成由线条d、g、e、f组成的第一横向重叠区域，所述第三扫描区域及所述第四扫描区域之间形成由线条h、g、b、f组成的第二横向重叠区域。第一扫描区域及第三扫描区域之间形成由线条h、a、e、f组成的第一竖向重叠区域，第二扫描区域及第四扫描区域之间形成由线条h、g、e、c组成的第二横向重叠区域。第一横向重叠区域、第二横向重叠区域、第一竖向重叠区域及第二竖向重叠区域具有由线条h、g、e、f组成的中心重叠区域。
在打印过程中，沿预定方向先由激光发射装置20a及激光发射装置20c自打印区的第一边界a同步开始打印，在非重叠扫描区域，线条a、h、g、d组成的区域及线条a、b、g、e组成的区域，由单个激光发射装置20a、20c独立完成打印。在打印至第一竖向重叠区域且并非中心重叠区域时，由于该区域仅由第一扫描区域及第三扫描区域重叠，所以仅由激光发射装置20a及激光发射装置20c交替打印。请参阅图4，在交替打印过程中，由激光发射装置20a沿预定方向扫描待打印区上与第一竖向重叠区域对应区域的第一子区，由激光发射装置20c沿预定方向扫描待打印区上与第一竖向重叠区域对应区域的第二子区，第二子区与第一子区相邻。如此完成一次交替打印，然后再进行下一次的交替打印，如此循环，直至待打印区上与第一竖向重叠区域对应区域打印完成。在上述交替打印时，两个激光发射装置20a、20b可同步进行，实现同步交替打印。
沿预定方向打印至边线g，在打印待打印区上与中心重叠区域对应的区域时，由于中心重叠区域为第一扫面区域、第二扫描区域、第三扫描区域及第四扫描区域共同的重叠部分，所以由四个激光发射装置20a，20b，20c，20d共同交叉打印。具体地，在交替打印过程中，由激光发射装置20a沿预定方向扫描待打印区的中心打印区上的第一子区，由激光发射装置20b沿预定方向扫描与第一子区相邻的第二子区，由激光发射装置20c沿预定方向扫描与第二子区相邻的第三子区，由激光发射装置20d沿预定方向扫描与第三子区相邻的第四子区，如此完成一次交替打印，然后再进行下一次的交替打印，如此循环，直至待打印区的中心打印区打印完成。在上述交替打印时，四个激光发射装置20a，20b，20c，20d也可同步进行扫描打印，实现四束激光的同步交替打印。
类似地，对于第一横向扫描区域除去中心重叠区域的区域，剩下的是只由第一扫面区域、第二扫描区域形成的重叠部分，因此，在打印待打印区上对应的区域时，由激光发射装置20a及激光发射装置20b沿着预定方向进行同步交替打印。对于与第二横向扫描区域除去中心重叠区域的区域对应的待打印区，同理，由激光发射装置20c及第四激光发射装置20d进行交替打印。
沿预定方向打印至线条f，由线条f的位置向待打印区的第二边界c打印时，由激光发射装置20c及第四激光发射装置20d沿预定方向扫描打印。对于非重叠的扫描区域，由单个激光发射装置20c，20d发射的激光束独立扫描打印。在打印待打印区上与第二竖向重叠区域对应的区域时，由于第二竖向重叠区域为第三扫描区域及第四扫描区域的重叠部分，由激光发射装置20b及激光发射装置20d发射的激光束交替打印。
进一步地，请参阅图5，在对重叠区域进行扫描打印时，控制装置10还将所述重叠区域划分为沿预定方向设置的多个子区域，多个激光发射装置20沿预定方向依次打印打印区上与多个子区域对应的区域。对每一子区域进行打印时，都通过对应的多个激光发射装置20交替打印。如将图3中由线条g、b、f、d组成的重叠区域分成了沿预定方向排列的三个子区域x1、x2、x3。在打印时，先打印x1段，且在打印打印区上与x1段中的中心重叠区域对应的区域时，由四个激光发射装置20a、20b、20c、20d同步交替打印，在打印打印区上与x1段中的其他部分对应的区域时，由对应的两个激光发射装置沿预定方向同步交替打印。在打印完打印区上与x1段对应的区域时，再打印与x2段对应的区域，最后打印与x3段对应的区域。如此，由于将重叠区域分别多段进行打印，可减少每次沿预定方向打印的宽度，实现更精细的打印。
在其他实施方式中，沿预定方向还可形成更多的扫描区域，如图6所示的六个扫描区域，六个扫描区域对应6个激光发射装置20a，20b，20c，20d，20e、20f。六个扫描区域以3*2的阵列方式排布，对应地，六个扫描区域形成了在预定方向上形成重叠的四个横向重叠区域、在第三方向上形成重叠的三个竖向重叠区域及两个中心重叠区域。在进行打印时，与图2中的扫描区域排布图所对应的打印方式相似，先由对应的激光发射装置20自第一边界a沿预定方向扫描打印至边线n，在打印至边线n至边线m之间的区域时，与打印边线g至f之间的区域类似，通过激光发射装置20b、20d、20e、20f同步交替打印边线n至m之间的第二中心重叠区，通过激光发射装置20b、20e打印第三横向重叠区域除去第二中心重叠区的区域，通过激光发射装置20d、20f打印第四横向重叠区域除去第二中心重叠区的区域，完成线条m向着第一边界a一边区域的打印。在自边线m沿预定方向向着第二边界c打印时，在非重叠区域，由两个激光发射装置20e、20f分别独立打印，在第三竖向重叠区域进行打印时，由两个激光发射装置20e、20f同步交替打印。
在其他实施方式中，所述待打印区的少于所述多个扫描区域的集合，在沿着预设方向打印的过程中打印至所述待打印区少于所述多个扫描区域的集合的区域时，控制装置10控制对应的激光发射装置20不对少于的区域打印。如图6中，待打印层的形状为如图6中的线条a、e、g、b、c、d组成，由线条a、b、g、e组成的区域可不属于待打印区，也可是线条a、b、g、e组成的区域已被打印好，在此无需进行再次打印。在打印如图6中的线条a、e、g、b、c、d组成的打印区时，仍自第一边界a沿着预定方向开始扫描打印，此时激光发射装置20c不进行扫描打印，由对应的激光发射装置20a、20b、20d打印至边线n，对应的，由线条g、e、f、h组成的中心重叠区对应的待打印区的部分由三个激光发射装置20a、20b、20d发射的激光束进行同步交替打印。可以理解的是，不需要打印的可为图6中的任何一部分，但无论处于何种位置，在打印时对待打印上需要打印的各个区域都以成型顺序为预定方向的原则进行打印。
为本发明提供的一种多振镜激光打印方法，请参阅图7，所述激光成型方法包括的步骤如下。
步骤S1：提供多个激光发射装置20。
步骤S2：提供与多个激光发射装置20对应的多个扫描振镜装置30，每一扫描振镜装置具有一扫描区域，多个扫描区域的集合包含待打印区。
步骤S3：通过控制装置10控制多个激光发射装置20发射的激光束经多个扫描振镜装置30后沿着预定方向依次在待打印区打印，以使待打印区的成型顺序与所述预定方向一致，所述预定方向与用于净化激光束打印时产生的烟尘的风的方向相反，在沿着预定方向对待打印区进行打印的过程中，至少存在两个激光发射装置发射的激光束同步对待打印区进行扫描打印。
在一实施方式中，所述多个扫描区域之间形成若干重叠区域，在步骤S3中，对待打印区上与重叠区域对应的区域进行打印时，控制与所述重叠区域涉及的扫描区域所对应的激光发射装置20进行同步交替打印。
在一实施方式中，在步骤S3中，控制装置10将待打印区上与所述重叠区域对应的区域划分为沿预定方向设置的多个子区域，并控制与重叠区域对应的激光发射装置沿着预定方向依次打印多个子区域，对每一子区域进行打印时，都通过对应的激光发射装置20进行同步交替打印。
在一实施方式中，在预定方向排列的相邻扫描区域形成横向重叠区域，在与预定方向垂直的方向上的相邻扫描区域形成竖向重叠区域，横向重叠区域与竖向重叠区域交叉形成中心重叠区域。在步骤S3中，控制装置10控制对应的四个激光发射装置20进行同步交替打印，在打印待打印区上与除去中心重叠区域的重叠区域对应的区域时，控制装置10控制对应的两个激光发射装置20进行同步交替打印。
在一实施方式中，所述待打印区的少于所述多个扫描区域的集合，在步骤S3中，沿着预设方向打印的过程中打印至所述待打印区少于所述多个扫描区域的集合的区域时，控制装置10控制对应的激光发射装置20不对少于的区域打印。
上述多振镜激光打印系统100及多振镜激光打印方法在打印过程中，由多个激光束与多个扫描振镜装置30同步协调逆风工作，在提高打印效率的同时，将打印飞溅的烟尘有效地吹向已经被打印的区域，烟尘不会影响到接下来需要打印的区域，即不会影响到未打印区域，减少了烟尘对后续打印过程的影响，从而还提升打印成型的工件的质量。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式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所公开的范围之内。
Claims (10)
1.一种多振镜激光打印系统，包括控制装置、多个激光发射装置及与多个激光发射装置分别对应的多个扫描振镜装置，每一扫描振镜装置具有一扫描区域，其特征在于，多个扫描区域的集合包含待打印区，控制装置用于控制多个激光发射装置发射的激光束经多个扫描振镜装置后沿着预定方向依次在待打印区扫描打印，以使待打印区的成型顺序与所述预定方向一致，所述预定方向与用于净化激光束打印时产生的烟尘的风的方向相反，在沿着预定方向对待打印区进行打印的过程中，至少存在两个激光发射装置发射的激光束同步对待打印区进行扫描打印。
2.如权利要求1所述的多振镜激光打印系统，其特征在于，所述多个扫描区域之间形成若干重叠区域，打印过程中打印至待打印区上与重叠区域对应的区域时，控制装置控制与所述重叠区域涉及的扫描区域所对应的激光发射装置进行同步交替打印。
3.如权利要求2所述的多振镜激光打印系统，其特征在于，在打印待打印区上与所述重叠区域对应的区域时，控制装置将所述待打印区上与所述重叠区域对应的区域划分为沿预定方向设置的多个子区域，并控制与重叠区域对应的激光发射装置沿着预定方向依次打印多个子区域，对每一子区域进行打印时，都通过对应的激光发射装置进行同步交替打印。
4.如权利要求2所述的多振镜激光打印系统，其特征在于，在预定方向排列的相邻扫描区域形成横向重叠区域，在与预定方向垂直的方向上的相邻扫描区域形成竖向重叠区域，横向重叠区域与竖向重叠区域交叉形成中心重叠区域，在打印待打印区上与中心重叠区对应的区域时，控制装置控制对应的四个激光发射装置进行同步交替打印，在打印待打印区上与除去中心重叠区域的重叠区域对应的区域时，控制装置控制对应的两个激光发射装置进行同步交替打印。
5.如权利要求4所述的多振镜激光打印系统，其特征在于，所述多振镜激光打印系统包括六个振镜扫描装置，六个振镜扫描装置对应的四个扫描区域以3*2的阵列方式排布，两两相邻的扫描区域形成对应的横向重叠区域或竖直重叠区域。
6.如权利要求1所述的多振镜激光打印系统，其特征在于，所述待打印区少于所述多个扫描区域的集合，在沿着预设方向打印的过程中打印至所述待打印区少于所述多个扫描区域的集合的区域时，控制装置控制对应的激光发射装置不对少于的区域打印。
7.一种多振镜激光打印方法，其特征在于，通过控制装置控制多个激光发射装置发射的激光束经多个扫描振镜装置后沿着预定方向依次在待打印区打印，以使待打印区的成型顺序与所述预定方向一致，所述预定方向与用于净化激光束打印时产生的烟尘的风的方向相反，在沿着预定方向对待打印区进行打印的过程中，至少存在两个激光发射装置发射的激光束同步对待打印区进行扫描打印，其中，每一扫描振镜装置具有一扫描区域，多个扫描区域的集合包含所述待打印区。
8.如权利要求7所述的多振镜激光打印方法，其特征在于，所述多个扫描区域之间形成若干重叠区域，在打印过程中打印至待打印区上与重叠区域对应的区域时，通过控制装置控制与所述重叠区域涉及的扫描区域所对应的激光发射装置进行同步交替打印。
9.如权利要求8所述的多振镜激光打印方法，其特征在于，在对所述待打印区上与所述重叠区域对应的区域进行打印时，通过所述控制装置将所述待打印区上与所述重叠区域对应的区域划分为沿预定方向设置的多个子区域，并控制与重叠区域对应的激光发射装置沿着预定方向依次打印多个子区域，对每一子区域进行打印时，都通过对应的激光发射装置进行同步交替打印。
10.如权利要求7所述的多振镜激光打印方法，其特征在于，所述待打印区少于所述多个扫描区域的集合，在沿着预设方向打印的过程中打印至所述待打印区少于所述多个扫描区域的集合的区域时，通过所述控制装置控制对应的激光发射装置不对少于的区域打印。
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