[发明专利]实时检测粉床表面变形的增材制造方法及增材制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种实时检测粉床表面变形的增材制造方法及增材制造装置。

背景技术

增材制造(3D打印)是一种通过连续熔合一个以上薄层的材料来制造三维实体零件的制造技术。在现有技术增材制造过程中，会经常出现以下情况：在进行粉床表面的熔合时，粉床表面会由于存在的热应力导致发生变形，此时由于现有的增材制造装置无法实时检测粉床表面的变形，会继续循环进行铺粉、熔化，将变形的粉床表面覆盖，而变形的粉床表面会导致最终生产出的三维实体零件成为废品，浪费了材料以及时间。

目前在增材制造的过程中也有通过摄像头来检测粉床表面的变形。具体是，通过摄像头拍摄照片，然后对照片进行图像识别、处理，以检测粉床表面变形量。但是，上述摄像头拍摄的图片受光源、摆放角度等因素的影响，会导致图像识别处理的可靠性低，检测结果不准确，同样会导致材料和时间的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实时检测粉床表面变形的增材制造方法及增材制造装置，以解决现有增材制造装置因无法检测粉床表面变形或检测可靠性低、检测结果不准确导致的三维实体零件成为废品的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种实时检测粉床表面变形的增材制造方法，包括以下步骤：

控制射线对粉床表面光栅式扫描，形成光栅线；

控制成像装置对所述光栅线进行成像，并根据成像结果判断所述光栅线是否存在变形；

在所述光栅线存在变形且变形量大于允许值时，停止增材制造。

作为优选，所述控制射线对粉床表面光栅式扫描包括：

预先将粉床表面设置为M个区域，在每个区域内平行设有N个扫描路径P；

控制射线沿M个区域内的扫描路径P(m，n)对粉床表面进行扫描，其中m＝1,2,3…M，n＝1,2,3…N。

作为优选，所述控制射线沿M个区域内的扫描路径P(m，n)对粉床表面进行扫描包括：

控制射线依次沿各个区域的首个扫描路径对粉床表面进行扫描；

在执行完成沿最后一个区域的首个扫描路径对粉床表面的扫描时，判断最后一个区域是否存在未扫描的扫描路径；

当存在未扫描的扫描路径时，控制射线从首个区域起，依次沿各个区域的当前扫描完成的扫描路径的下一个扫描路径对粉床表面进行扫描，直至最后一个区域内不存在未扫描的扫描路径。

作为优选，所述扫描路径P(m，n)与扫描路径P(m+1，n)之间的距离D大于所述扫描路径P(m，n)与扫描路径P(m，n+1)之间的距离d,其中，所述m小于M，所述n小于N。

作为优选，在控制射线对粉床表面光栅式扫描时，所述射线的能量由粉床表面的四周到中间逐渐变低。

作为优选，还包括：

在所述光栅线存在变形且变形量小于等于允许值时，根据所述变形量调整射线的能量。

作为优选，所述根据所述变形量调整射线的能量包括：

当变形量为正时，调低射线的能量；

当变形量为负时，调高射线的能量。

作为优选，还包括：

通过射线对粉床表面熔化；

所述通过射线对粉床表面熔化在所述控制射线对粉床表面光栅式扫描之前和/或之后进行。

作为优选，所述通过射线对粉床表面熔化在所述控制射线对粉床表面光栅式扫描之前进行时，调整扫描当前层粉床表面时的射线的能量；

所述通过射线对粉床表面熔化在所述控制射线对粉床表面光栅式扫描之后进行时，调整扫描下一层粉床表面时的射线的能量。

本发明还提供一种实时检测粉床表面变形的增材制造装置，包括铺设有粉床的工作平面，均位于工作平面上方的射线发生装置和成像装置，以及连接所述射线发生装置和成型装置的控制装置，所述射线发生装置用于发出射线，所述射线对所述粉床表面光栅式扫描，形成光栅线；所述成像装置用于对所述光栅线进行拍摄成像。

本发明通过上述增材制造方法，能够有效地解决现有增材制造装置因无法检测粉床表面变形或检测可靠性低、检测结果不准确导致的三维实体零件成为废品的问题，避免了材料以及时间的浪费。而且上述射线既是热源，同时也是检测的光源，检测方法可靠性高。

通过上述增材制造方法，可以根据粉床表面变形量的检测结果，及时调整射线熔化材料的策略或路径，形成负反馈，改善粉床表面变形，增加制造的成功率。

本发明的上述增材制造装置，在采用上述增材制造方法后，能够提高三维实体零件的良品率。

附图说明