CN115351300A - 应用于激光选区熔化设备的基板调平装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种应用于激光选区熔化设备的基板调平装置及其方法，所述装置包括：调平基板、多个压电晶体调平单元、控制器；所述调平基板，为长方体结构；所述压电晶体调平单元，连接在调平基板的下方，用于调节调平基板的水平角度；所述控制器，连接压电晶体调平单元，用于接收调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，控制压电晶体调平单元来调整调平基板的水平倾斜角度。本公开实施例利用了压电晶体调平单元的形变精度高，根据调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，通过压电晶体调平单元来调节调平基板的水平倾斜角度，进而调节调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，实现了提高了基板与刮刀的调平精度。

Description

应用于激光选区熔化设备的基板调平装置及其方法

技术领域

本发明涉及激光成形技术领域，尤其是涉及一种应用于激光选区熔化设备的基板调平装置及其方法。

背景技术

选区熔化SLM是金属件直接成型的一种方法，是快速成型技术的最新发展。该技术基于快速成型的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维CAD模型直接成型具有特定几何形状的零件，成型过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。采用传统的机加工手段无法制造出来的形状结构复杂的金属零件，是激光快速成型技术应用的主要方向之一。

激光选区熔化成形产品是基于基材逐层叠加的，首层成形质量对整个产品的成形及其关键，因此设备每次工作前都要进行成形基板调平，并严格保证基板表面与刮刀之间距离。如果平台基板不水平，导致首层金属粉末铺的薄厚不均，严重影响首层成形质量；如果平台基板已调水平，平台与刮刀的间距过大，导致首层粉末铺的过厚，容易出现未熔透，无法生长在基板上。

现有技术中，通过机基板调平技术主要停留在手工作业，操作繁琐，通过人工测量方式调节基板与刮刀之间的平行度。该人工作业的方式，难以保证基板与刮刀的调平精度。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种应用于激光选区熔化设备的基板调平装置及其方法，以解决现有技术中激光选区熔化设备中基板与铺粉刮刀调平精度低的问题。

在一些实施例中，所述应用于激光选区熔化设备的基板调平装置，所述激光选区熔化设备包括铺粉刮刀，所述装置包括：调平基板、多个压电晶体调平单元、控制器；所述调平基板，为长方体结构；所述压电晶体调平单元，连接在调平基板的下方，用于调节调平基板的水平角度；所述控制器，连接压电晶体调平单元，用于接收调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，控制压电晶体调平单元来调整调平基板的水平倾斜角度。

优选地，所述压电晶体调平单元，还包括：用于调节调平基板的水平高度；所述控制器，还包括：用于接收调平基板与铺粉刮刀使用面的间隙距离，控制压电晶体调平单元来调整调平基板的水平高度。

优选地，所述压电晶体调平单元的数量是四个；四个压电晶体调平单元分别被设置在调平基板的四个侧面边缘下方。

优选地，所述压电晶体调平单元与调平基板的连接方式是球铰连接。

优选地，所述装置，还包括：平行度检测模块；所述平行度检测模块连接控制器；所述平行度检测模块，用于检测调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度。

优选地，所述平行度检测模块为激光平行度测量仪。

优选地，所述平行度检测模块，还包括：

平行度检测单元，用于检测调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，并将调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度传输至所述平行度发送单元；

平行度发送单元，用于接收调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，并将调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度发送至控制器。

优选地，所述装置，还包括：多个压电晶体位置调节单元；所述压电晶体位置调节单元连接控制器；所述压电晶体位置调节单元，连接在调平基板的侧面上，用于调节调平基板的水平位置；所述控制器，还包括：用于接收调平基板的水平位置，控制压电晶体位置调节单元来调节调平基板的水平位置。

优选地，所述压电晶体位置调节单元的数量是四个；四个压电晶体位置调节单元分别被设置在压电晶体调平单元的四个侧面上。

在一些实施例中，所述基板调平方法，用于上述的装置中，包括：

接收调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度；

根据调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，控制压电晶体调平单元来调整调平基板的水平倾斜角度。

本公开实施例提供了一种应用于激光选区熔化设备的基板调平装置及其方法，所述装置包括：调平基板、多个压电晶体调平单元、控制器；所述调平基板，为长方体结构；所述压电晶体调平单元，连接在调平基板的下方，用于调节调平基板的水平角度；所述控制器，连接压电晶体调平单元，用于接收调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，控制压电晶体调平单元来调整调平基板的水平倾斜角度。本公开实施例利用了压电晶体调平单元的形变精度高，根据调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，通过压电晶体调平单元来调节调平基板的水平倾斜角度，进而调节调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，实现了提高了基板与刮刀的调平精度。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一个应用于激光选区熔化设备的基板调平装置的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一个压电晶体调平单元与调平基板的球铰连接结构图；

图3是本公开实施例提供的一种调平基板、压电晶体调平单元和压电晶体位置调节单元的俯视图；

图4是本公开实施例提供的一种基板调平方法的流程图；

附图标记：

1：调平基板；2：压电晶体调平单元；3：控制器；4：平行度检测模块；5：压电晶体位置调节单元；9：刮刀。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和系统可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的系统、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个系统、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

激光选区熔化成形技术是金属3D打印技术中的一大类，可以解决传统制造技术难以解决的多孔、镂空、点阵等轻量化复杂结构零件的加工制造问题。被广泛用于航空航天、汽车、船舶、能源、化工、医疗等广大制造业领域。

激光选区熔化成形产品是基于基材逐层叠加的，首层成形质量对整个产品的成形及其关键，因此设备每次工作前都要进行成形基板调平。现有技术中，主要是通过机基板调平技术主要停留在手工作业，操作繁琐，通过人工测量方式调节基板与刮刀之间的平行度。该人工作业的方式，难以保证基板与刮刀的调平精度。

参见图1，为本公开实施例提供一种应用于激光选区熔化设备的基板调平装置示意图，所述激光选区熔化设备包括铺粉刮刀9，所述装置包括：调平基板1、多个压电晶体调平单元4、控制器3；所述调平基板1，为长方体结构；所述压电晶体调平单元4，连接在调平基板1的下方，用于调节调平基板1的水平角度；所述控制器3，连接压电晶体调平单元4，用于接收调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度，控制压电晶体调平单元4来调整调平基板1的水平倾斜角度。

应理解的是，本公开实施例通过控制器3接收调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度，也就是获取了调平基板1需要调整的倾斜角度。在利用压电晶体调平单元4设置在调平基板1的下边，压电晶体调平单元4作为调平基板1的支撑件。由于多个压电晶体调平单元4可以微小伸缩形变，调整多个压电晶体调平单元4的不同支撑高度，会引起调平基板1出现微小倾斜角度，从而实现了提高基板与刮刀9的调平精度的作用。

压电晶体调平单元4是本公开实施例的核心部件，利用了压电晶体的快速响应特性。压电晶体调平单元4不仅能够降低调平基板1与刮刀9的调平的响应时间，而且只需要通过改变压电晶体两端的电压即可产生高精度的形变。

一种优选的实施例中，所述压电晶体调平单元4，还包括：用于调节调平基板1的水平高度；所述控制器3，还包括：用于接收调平基板1与铺粉刮刀9使用面的间隙距离，控制压电晶体调平单元来调整调平基板1的水平高度。

应理解，可以不仅调节了调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度，还能够精确地调节调平基板1与铺粉刮刀9使用面的间隙距离，保证了铺粉的质量。同样地，通过改变压电晶体两端的电压即可产生高精度的形变，来抬高或者降低调平基板1，来控制调平基板1的高度，也就是调节了调平基板1与铺粉刮刀9使用面的间隙距离。

在实际应用中，所述装置可以连接一个高度距离检测单元。所述高度距离检测单元可以检测调平基板1与铺粉刮刀9使用面的间隙距离，然后发送给控制器3。然后，控制器3接收调平基板1与铺粉刮刀9使用面的间隙距离。

进一步地，所述压电晶体调平单元4的数量是四个；四个压电晶体调平单元4分别被设置在调平基板1的四个侧面边缘下方。

进一步地，所述压电晶体调平单元4的数量是两个；两个压电晶体调平单元4分别被设置在调平基板1的两侧边缘下方。

进一步地，所述压电晶体调平单元4与调平基板1的连接方式是球铰连接。参见图2，为压电晶体调平单元4与调平基板1的球铰连接结构图。这种球铰连接的方式具有转动灵活的特点。当压电晶体调平单元4与调平基板1的角度发生变化时，球铰连接处都能够适应性地滑动，使得压电晶体调平单元4与调平基板1之间以不受约束的转动，没有卡顿。

进一步地，控制器3与压电晶体调平单元4的连接方式是网络无线连接。在实际应用中，通过网络实现无线连接，来替代常规的电线连接的方式。

一种优选的实施例中，所述装置，还包括：平行度检测模块4；所述平行度检测模块4连接控制器3；所述平行度检测模块4，用于检测调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度。

应理解，所述装置增加了平行度检测模块4。因此，让所述装置增加了可以检测调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度的功能。直接检测检测调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度，进而发送该平行度给控制器3，用以控制压电晶体调平单元4的伸缩来调节调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度。

进一步地，所述平行度检测模块4为激光平行度测量仪。

进一步地，所述平行度检测模块4，还包括：平行度检测单元，用于检测调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度，并将调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度传输至所述平行度发送单元；平行度发送单元，用于接收调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度，并将调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度发送至控制器3。

应理解，在本公开实施例中，平行度检测模块4起到了两个作用。一方面，平行度检测模块4需要能够有效地测量调平基板1与铺粉刮刀9使用面之间的平行度。另一方面，将该平行度发送给控制器3。

一种优选的实施例中，所述装置，还包括：多个压电晶体位置调节单元5；所述压电晶体位置调节单元5连接控制器3；所述压电晶体位置调节单元5，连接在调平基板1的侧面上，用于调节调平基板1的水平位置；所述控制器3，还包括：用于接收调平基板1的水平位置，控制压电晶体位置调节单元5来调节调平基板1的水平位置。

应理解，增加压电晶体位置调节单元5的目的是来调节调平基板1的水平位置。利用压电晶体位置调节单元5利用压电晶体的快速响应特性不仅能够降低调平基板1与刮刀9的调平的响应时间，而且只需要通过改变压电晶体两端的电压即可产生高精度的形变。当控制器3接收调平基板1的水平位置，可控制压电晶体位置调节单元5进行伸缩形变，来调整调平基板1的水平位置。需要说明的是，所述水平位置指的是调平基板1在调平基板1底面上的投影位置。

进一步地，所述压电晶体位置调节单元5的数量是四个；四个压电晶体位置调节单元5分别被设置在压电晶体调平单元4的四个侧面上。

参见图3，一种调平基板1、压电晶体调平单元4和压电晶体位置调节单元5的俯视图。在调平基板1的四个侧面上分别设置一个压电晶体位置调节单元5，通过压电晶体位置调节单元5的伸缩来精细化调整调平基板1的水平位置。另外，调平基板1的底面设置有四个压电晶体调平单元4，通过四个压电晶体调平单元4的伸缩程度不同，来调节调平基板1的倾斜角度。

参见图4，为本公开实施例还提供了一种基板调平方法。所述方法，用于上述装置中，包括：

S10，接收调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度；

S20，根据调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，控制压电晶体调平单元来调整调平基板的水平倾斜角度。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种应用于激光选区熔化设备的基板调平装置，所述激光选区熔化设备包括铺粉刮刀，其特征在于，所述装置包括：调平基板、多个压电晶体调平单元和控制器；

所述调平基板，为长方体结构；

所述压电晶体调平单元，连接在调平基板的下方，用于调节调平基板的水平角度；

所述控制器，连接压电晶体调平单元，用于接收调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，控制压电晶体调平单元来调整调平基板的水平倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电晶体调平单元，还包括：用于调节调平基板的水平高度；

所述控制器，还包括：用于接收调平基板与铺粉刮刀使用面的间隙距离，控制压电晶体调平单元来调整调平基板的水平高度。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电晶体调平单元的数量是四个；四个压电晶体调平单元分别被设置在调平基板的四个侧面边缘下方。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电晶体调平单元与调平基板的连接方式是球铰连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：平行度检测模块；所述平行度检测模块连接控制器；

所述平行度检测模块，用于检测调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述平行度检测模块为激光平行度测量仪。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述平行度检测模块，还包括：

平行度检测单元，用于检测调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，并将调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度传输至所述平行度发送单元；

平行度发送单元，用于接收调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，并将调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度发送至控制器。

8.根据权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：多个压电晶体位置调节单元；所述压电晶体位置调节单元连接控制器；

所述压电晶体位置调节单元，连接在调平基板的侧面上，用于调节调平基板的水平位置；

所述控制器，还包括：用于接收调平基板的水平位置，控制压电晶体位置调节单元来调节调平基板的水平位置。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述压电晶体位置调节单元的数量是四个；四个压电晶体位置调节单元分别被设置在压电晶体调平单元的四个侧面上。

10.一种基板调平方法，用于如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，包括：

接收调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度；

根据调平基板与铺粉刮刀使用面之间的平行度，控制压电晶体调平单元来调整调平基板的水平倾斜角度。

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