CN116461084A - 一种多激光器扫描方法、装置及增材制造设备 - Google Patents
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Abstract
一种多激光器扫描方法、装置及增材制造设备，其中多激光器扫描方法包括：获取待打印工件中通过切片得到的当前切片层的截面轮廓；采用平行的填充线对该截面轮廓进行填充；获取截面轮廓中与预设分割线相交的所有填充线，其相交点记作预设分割点；依次根据每一条填充线被预设分割点分开的两条扫描线的长度动态确定新的分割点，并由所有新的分割点连接形成新的分割线。本发明的多激光器扫描方法、装置及增材制造设备通过采用上述方案形成的新的分割线，可使得多激光器搭接处分割线不是简单的一条直线，而可能是一条曲线，这样避免了激光器频繁启停，以及避免了烧结处的能量过高的弊端，从而提高了多激光器的搭接质量。
Description
技术领域
本申请涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种多激光器扫描方法、装置及增材制造设备。
背景技术
增材制造技术是一种通过控制激光器逐层扫描，层层叠加形成三维物体的快速制造技术。其工艺流程如下：首先对工件的三维模型进行切片处理，得到工件每一层的轮廓信息；将粉末状材料均匀地铺洒在工作平台表面上，激光器根据系统指令选择性地熔化粉末；一个截面完成后，再铺上一层新材料，继续有选择性地根据三维物体对应的截面信息进行扫描；按照此方法再对下一个截面进行铺粉扫描，最终得到三维物体。
随着待打印工件的尺寸越来越大，采用多激光器烧结工作区域可以提高单位面积内的烧结效率、缩短单位面积内的烧结时间。
现有技术的多激光器3D打印设备，当一个扫描截面跨过多个激光器1区域时，一般由多个激光器协同扫描，目前的扫描任务分配是通过预设一条分割线对跨过分割线的扫描线进行分割，即位于分割线一侧的扫描线(如图1中分割线左侧的扫描线)由对应激光器(如图1中激光器1)进行扫描，而位于分割线另一侧的扫描线(如图1中分割线右侧的扫描线)由对应激光器(如图1中激光器2)进行扫描。然而，分割线在分割过程中，没有考虑扫描线的特点，而是根据预设的分割线进行分割进行扫描，然而，由于薄壁区域的扫描线较短则可能导致极短的距离内需触发多次激光器的起停状态，从而导致过融现象，进而导致薄壁区域和轮廓边缘的成型质量较差。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种多激光器扫描方法、装置及增材制造设备，该多激光器扫描方法在预设分割线的基础上，根据填充线的特点，动态调整填充线分割点的位置，以形成新的分割线，从而使得多激光器搭接处不是简单的一条直线分割搭接，即提高了多激光器的搭接质量。
为了实现上述目的，本发明提供了一种多激光器扫描方法，包括至少两个激光器，每两个相邻激光器之间的拼接区域在每一切片层设有一条对应的预设分割线，其中，至少一个拼接区域的至少一个切片层对应的预设分割线通过以下方式进行调整以得到新的分割线：
获取待打印工件中通过切片得到的当前切片层的截面轮廓；
采用平行的填充线对该截面轮廓进行填充；
获取截面轮廓中与预设分割线相交的所有填充线，其相交点记作预设分割点；
依次根据每一条填充线被预设分割点分开的两条扫描线的长度动态确定新的分割点，并由所有新的分割点连接形成新的分割线。
作为本发明的进一步优选方案，依次根据每一条填充线被预设分割点分开的两条扫描线的长度动态确定新的分割点具体包括：
获取被预设分割点分开的两条扫描线的长度；
当两条扫描线的长度均小于预设阈值，选取与该填充线相邻的任一条填充线的预设分割点为基准点，并由所述基准点向该填充线做垂线得到垂点，且将距离该垂点最近的该填充线的一端点记作新的分割点；
当两条扫描线中，一条扫描线的长度小于预设阈值，且另一条扫描线的长度大于预设阈值，将该填充线的预设分割点移至该填充线的中间并记作新的分割点。
作为本发明的进一步优选方案，当两条扫描线的长度均小于预设阈值时，选取的与该填充线相邻的填充线先于该填充线扫描。
作为本发明的进一步优选方案，所述多激光器扫描方法还包括：
当两条扫描线的长度均大于预设阈值，该填充线的预设分割点为新的分割点。
作为本发明的进一步优选方案，所述多激光器扫描方法还包括：
当该填充线不存在预设分割点，对该填充线不做处理。
作为本发明的进一步优选方案，所述预设阈值为光斑直径的2倍。
作为本发明的进一步优选方案，所述多激光器扫描方法还包括：
将所有新的分割点连接形成新的分割线；
所有激光器在新的分割线的分配下对截面轮廓的填充部分进行扫描，且所有激光器在预设分割线的分配下对截面轮廓的轮廓部分进行扫描。
本发明还提供了一种多激光器扫描方法，所有拼接区域的所有切片层对应的预设分割线均采用上述任一项所述的多激光器扫描方法。
本发明还提供了一种多激光器扫描装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的多激光器扫描方法的步骤。
本发明还提供了一种增材制造设备，包括上述所述的多激光器扫描装置。
本发明的多激光器扫描方法、装置及增材制造设备，通过在预设分割线的基础上，根据被预设分割点分开的两条扫描线扫描线的长度，重新动态确定每一条填充线新的分割点(该分割点可能为预设分割点，也可能是移动后的预设分割点)，以形成新的分割线，从而使得多激光器搭接处分割线不是简单的一条直线，而可能是一条曲线，这样避免了激光器频繁启停，以及避免了烧结处的能量过高的弊端，从而提高了多激光器的搭接质量。
附图说明
图1为本发明多激光器扫描方法提供的一实施例的状态图一；
图2为本发明多激光器扫描方法提供的一实施例的状态图二；
图3为本发明多激光器扫描方法提供的一实施例的状态图三；
图4为本发明多激光器扫描方法提供的一实施例的状态图四。
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。
为了避免现有技术采用预设的直线分割线，没有考虑填充线的特点，导致薄壁区域、轮廓边缘的成型质量较差。而且，根据预设的分割线进行分割，还可能因为扫描较短而导致极短的距离内需触发多次激光器的起停状态，从而导致过融现象的技术问题，本发明提供了一种多激光器扫描方法，包括至少两个激光器，每两个相邻激光器之间的拼接区域在每一切片层设有一条对应的预设分割线，其中，至少一个拼接区域的至少一个切片层对应的预设分割线通过以下方式进行调整以得到新的分割线：
获取待打印工件中通过切片得到的当前切片层的截面轮廓；
采用平行的填充线对该截面轮廓进行填充；
获取截面轮廓中与预设分割线相交的所有填充线，其相交点记作预设分割点(如图1所示)；
依次根据每一条填充线被预设分割点分开的两条扫描线的长度动态确定新的分割点，并由所有新的分割点连接形成新的分割线。
具体地，依次根据每一条填充线被预设分割点分开的两条扫描线的长度动态确定新的分割点具体包括：
获取被预设分割点分开的两条扫描线的长度；
当两条扫描线(如图2中的填充线1被预设分割点分开得到的两条扫描线)的长度均小于预设阈值，选取与该填充线相邻的任一条填充线(如图2中的填充线2)的预设分割点为基准点，并由所述基准点向该填充线做垂线得到垂点(也可称投影点)，且将距离该垂点最近的该填充线的一端点记作新的分割点(如图4所示)；具体地，可通过计算扫描线1两个端点分别与投影点的距离L1和L2，由于L1小于L2，所以填充线1由激光器2进行扫描。因为，填充线1由于本身扫描线段比较短，按照预设的分割线进行分割时，分配给两个激光器的扫描线都比较短，因此，采用该方式可将该填充线分配给一个激光器，从而避免出现短线条。
当两条扫描线中，一条扫描线的长度小于预设阈值，且另一条扫描线的长度大于预设阈值(如图3所示)，将该填充线的预设分割点移至该填充线的中间并记作新的分割点(如图3所示，图3中预设分割点只示出了位置(为了避免其与实际分割点重合，看不清楚)，当然其具体显示可以参见图3，图3的实际分割点为填充线2的新的分割点)；这样可避免填充线过短，一方面激光器启停频繁，另一方面相邻激光器搭接处能量太高而导致过融现象。本申请的一优选方式，所述预设阈值为光斑直径的2倍，当然，在具体实施中，其还可以为其它参数，在此不做一一例举。如图3所示，填充线2较短，且按照预设的分割线分配给激光器2的长度长于激光器1，则将预设分割点向右偏移，使得分配给两个激光器的长度接近，从而可以避免激光器频繁启停，且避免了搭接处的能量过高，从而保证了烧结质量。
为了进一步避免翘曲，提高烧结质量，优选地，当两条扫描线的长度均小于预设阈值时，选取的与该填充线相邻的填充线先于该填充线扫描。例如，截面轮廓中填充线S1、填充线S2和填充线S3的扫描顺序依次为填充线S1、填充线S2和填充线S3，此时在确定填充线S2的分割点时，可以由填充线S1确定，即由填充线S1的预设分割点向该填充线做垂线得到垂点(也可以称为投影点)，且将距离该垂点最近的该填充线的一端点记作新的分割点。
作为本实施例的一实施方式，所述多激光器扫描方法还包括：
当两条扫描线的长度均大于预设阈值，该填充线的预设分割点为新的分割点；
以及
当该填充线不存在预设分割点，对该填充线不做处理。也就是说，此两种情况在本申请中不需处理。
作为本申请的一优选方式，所述多激光器扫描方法还包括：
将所有新的分割点连接形成新的分割线；
所有激光器在新的分割线的分配下对截面轮廓的填充部分进行扫描；且所有激光器在预设分割线的分配下对截面轮廓的轮廓部分进行扫描。这样可以在避免激光器频繁启停，且避免烧结处的能量过高的前提下，仍能保证填充部分与轮廓部分均使用同一个激光器扫描，从而避免边缘因为填充扫描与轮廓扫描由两个激光器扫描导致空洞而影响烧结质量，即进一步保证了烧结质量。在此需说明的是，激光器在新的分割线的分配下对截面轮廓的填充部分进行扫描；以及在预设分割线的分配下对截面轮廓的轮廓部分进行扫描，其分配原则均参照就近原则，即如图1-图4所示，激光器1对位于其附近的轮廓线(以预设分割线为基准)和填充线(以新的分割线为基准)进行扫描；激光器2对位于其附近的轮廓线(以预设分割线为基准)和填充线(以新的分割线为基准)进行扫描。
本申请的图1-图4仅以一个拼接区域的一个切片层对应的预设分割线为例，阐述其通过上述实施例的方案调整得到新的分割线，再根据新的分割线实现扫描。在此需说明的是，对于其它切片层或者其它拼接区域均可以参照上述实施例执行，在此不做重复描述。具体实施中，可根据设计需要选择若干切片层的部分拼接区域或者全部拼接区域；或者选择所有切片层的部分或全部拼接区域参照上述实施例的方案执行；在此不做限制。
本发明还提供了一种多激光器扫描方法，所有拼接区域的所有切片层对应的预设分割线均采用上述任一项所述的多激光器扫描方法；这样可以更好地保证待打印工件的烧结质量。
本发明还提供了一种多激光器扫描装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的多激光器扫描方法的步骤。
本发明还提供了一种增材制造设备，包括上述所述的多激光器扫描装置。
以上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 (10)
1.一种多激光器扫描方法，包括至少两个激光器，每两个相邻激光器之间的拼接区域在每一切片层设有一条对应的预设分割线，其特征在于，至少一个拼接区域的至少一个切片层对应的预设分割线通过以下方式进行调整以得到新的分割线：
获取待打印工件中通过切片得到的当前切片层的截面轮廓；
采用平行的填充线对该截面轮廓进行填充；
获取截面轮廓中与预设分割线相交的所有填充线，其相交点记作预设分割点；
依次根据每一条填充线被预设分割点分开的两条扫描线的长度动态确定新的分割点，并由所有新的分割点连接形成新的分割线。
2.根据权利要求1所述的多激光器扫描方法，其特征在于，依次根据每一条填充线被预设分割点分开的两条扫描线的长度动态确定新的分割点具体包括：
获取被预设分割点分开的两条扫描线的长度；
当两条扫描线的长度均小于预设阈值，选取与该填充线相邻的任一条填充线的预设分割点为基准点，并由所述基准点向该填充线做垂线得到垂点，且将距离该垂点最近的该填充线的一端点记作新的分割点；
当两条扫描线中，一条扫描线的长度小于预设阈值，且另一条扫描线的长度大于预设阈值，将该填充线的预设分割点移至该填充线的中间并记作新的分割点。
3.根据权利要求2所述的多激光器扫描方法，其特征在于，当两条扫描线的长度均小于预设阈值时，选取的与该填充线相邻的填充线先于该填充线扫描。
4.根据权利要求3所述的多激光器扫描方法，其特征在于，所述多激光器扫描方法还包括：
当两条扫描线的长度均大于预设阈值，该填充线的预设分割点为新的分割点。
5.根据权利要求4所述的多激光器扫描方法，其特征在于，所述多激光器扫描方法还包括：
当该填充线不存在预设分割点，对该填充线不做处理。
6.根据权利要求5所述的多激光器扫描方法，其特征在于，所述预设阈值为光斑直径的2倍。
7.根据权利要求1至6任一项所述的多激光器扫描方法，其特征在于，所述多激光器扫描方法还包括：
将所有新的分割点连接形成新的分割线；
所有激光器在新的分割线的分配下对截面轮廓内的填充线进行扫描，且所有激光器在预设分割线的分配下对截面轮廓的轮廓部分进行扫描。
8.一种多激光器扫描方法，其特征在于，所有拼接区域的所有切片层对应的预设分割线均采用权利要求1至7任一项所述的多激光器扫描方法。
9.一种多激光器扫描装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的多激光器扫描方法的步骤。
10.一种增材制造设备，其特征在于，包括权利要求9所述的多激光器扫描装置。
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