[发明专利]快速成形铺粉粉量光电式检测方法

说明书

技术领域

本发明属于快速成形技术领域，具体涉及一种快速成形铺粉粉量光电式检测系统及方法。

背景技术

自动铺粉高能束选区熔化技术是新近发展起来的金属零件直接3D打印技术，其原理是利用计算机对三维CAD模型分层并进行截面信息处理，然后将截面数据输入3D打印机内，3D打印机根据截面数据逐层铺送金属粉末并利用高能束对粉末层选定区域进行熔化，所有截面逐层熔化叠加成形后获得设计结构形状的三维实体零件。铺粉过程是自动铺粉高能束选区熔化技术中的关键过程，粉末层的厚度及均匀性对成形工艺和整个零件的成形效果有着重大影响。在成形过程中，实际铺粉粉量必须与零件模型计算机剖分得到的粉层层厚相一致，铺粉粉量对粉层层厚有决定性影响。但由于铺粉粉量很难进行直接精确检测，目前常用的刮板/片式铺粉方法中，采用铺粉机构在铺粉平台上铺粉，铺粉机构中安装有铺粉刮片，通过控制成形平台降落来控制铺粉层厚，没有快速成形铺粉粉量检测装置，无法实时精确检测铺粉粉量，更无法根据实际需粉量实时进行补偿调整，从而影响了高能束选区熔化工艺的优化调整。如果铺粉粉量过小出现铺粉区域铺粉不全，会造成零件成形尺寸的误差，严重时会造成零件成形失败，而铺粉粉量过大造成粉末浪费，严重时会造成零件成形因缺粉而成形终止，严重影响了高能束选区熔化工艺的稳定性，成形零件常常因此存在缺陷或报废。

为了解决以上问题，有人采用称重方法检测铺粉粉量，但由于每次铺粉粉量较小，难于精确测量，同时称重机构结构复杂，成本高、可靠性差；也有人采用定量送粉方法确定铺粉粉量，但由于缺乏柔性，很难根据实际情况对粉量实时进行补偿调整，如果铺粉量较少,铺粉区域铺粉不全，会造成零件成形尺寸的误差，严重时会造成零件成形失败，如果为了保证铺粉层厚，使用2～4倍需粉量进行铺粉，又会造成粉末严重浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实现方便且成本低、检测灵敏度高、检测精度高、可靠性高的快速成形铺粉粉量光电式检测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：包括粉末流动检测机构、控制器和与控制器相接的计算机，所述粉末流动检测机构包括固定支架以及固定连接在固定支架上的上落粉管、下落粉管和光电传感器，所述上落粉管和下落粉管之间连接有可透光管，所述光电传感器的发射端和接收端分别位于可透光管的两侧，所述控制器的输入端接有计时器，所述光电传感器的信号输出端与计时器的信号输入端相接。

上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于所述：所述上落粉管和下落粉管均通过螺母竖直固定连接在固定支架上，所述光电传感器水平固定连接在固定支架上。

上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述固定支架的顶部设置有供上落粉管穿过的上固定孔，所述上落粉管穿过上固定孔并通过分别位于上固定孔顶部和上固定孔底部的两个螺母竖直固定连接在固定支架上；所述固定支架的底部设置有供下落粉管穿过的下固定孔，所述下落粉管穿过下固定孔并通过分别位于下固定孔顶部和下固定孔底部的两个螺母竖直固定连接在固定支架上。

上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述固定支架的侧面设置有供光电传感器的信号输出端穿出的侧面固定孔，所述固定支架的侧面位于侧面固定孔的下部设置有向侧面内部凸出的水平凸台，所述光电传感器的信号输出端穿出侧面固定孔并通过与水平凸台固定连接的方式水平固定连接在固定支架上。

上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述可透光管卡接在上落粉管和下落粉管之间。

上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述可透光管为透明玻璃管。

本发明还提供了一种方法步骤简单，能够实现当前铺粉粉量的实时定量检测，能够使得铺粉粉量可视化、可修正化，便于达到所要的铺粉粉量，能够提高零件成形精度及质量的快速成形铺粉粉量光电式检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、在铺粉平台上开一个直径与上落粉管的管径相配合的管孔，将上落粉管固定在管孔处，并使上落粉管的上管口高出铺粉平台的上表面0mm～2mm；