[发明专利]一种激光选区烧结分区域工艺参数动态调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及选择性激光烧结技术领域，尤其涉及一种激光选区烧结分区域工艺参数动态调整方法。

背景技术

选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，简称SLS)是一种利用激光加热粉末烧结成型的快速成型技术。在SLS技术中，激光束在计算机的控制下根据分层截面信息有选择地对粉床进行烧结，局部的输入热源造成了烧结过程中粉床温度场分布不均衡且不稳定，这就使得对温度场的控制极为困难。然而，温度场分布又是决定SLS加工质量的重要因素，如果温度场梯度过大，导致材料体系收缩不一致，易使烧结件出现变形、翘曲和开裂现象，严重影响烧结件的成型质量。因此，研究一种能实现有效控制粉床温度场分布的方法有着重要的意义。

由于粉床温度场分布是不均衡和不稳定的，要想有效控制粉床的温度场，就要求控制系统能实时并且准确地采集当前的温度场信息，并将这些信息尽可能全面地利用起来，用于指导具体的温度控制操作。在目前已有的SLS温度控制技术中，温度采集方法有点温度采集和面温度采集两种方法。点温度采集如用热电偶采集粉床多点温度，这种用多个点来近似表示温度场的方法难以准确反映出所有的有效信息。面温度采集法如用红外摄像机进行温度采集，这种检测方法能够直接测出粉床温度分布，满足实时准确采集的要求。

然而目前已有的使用了红外摄像机的SLS温度控制技术在温度场信息的有效利用上却有点不尽人意。已有的技术在获得粉床温度分布信息后，或者只将粉床划分为加工区域和非加工区域，然后取这些区域的平均温度作为控制依据；或者简单地将粉床按固定的物理位置划分区域，取每块区域的平均温度作为该区域的控制依据。用平均温度作为控制依据，极大地削减了原有的温度场所包含的信息量，不能准确地反映出粉床温度分布情况，从而难以获得理想的温度场控制效果。

另外，现有的SLS温度场控制技术大多是进行预热系统的控制，未涉及到零件的断面信息和动态的工艺参数调控。不考虑零件的断面信息使得控制的针对性减少，而因为温度场随着时间是不断变化的，若不对工艺参数进行动态调控，及时对温度场的变化做出调整，而采用单一的工艺参数对粉床进行烧结，必将影响温度场的控制效果。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光选区烧结分区域工艺参数动态调整方法，可以更为全面地利用粉床温度场信息，结合相应的控制操作，实现更为直接精准的温度控制，从而提高粉床温度场均匀性，进而提高SLS制件质量。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种激光选区烧结分区域工艺参数动态调整方法，包括以下步骤：

(1)在SLS加工平台上铺设一层粉末，开始一层粉末的加工；

(2)预热系统对粉床进行预热；

(3)使用热成像仪实时检测粉床平面的温度场，拍摄成热成像图，并将热成像图中的温度场数据传入计算机；

(4)利用粉床的温度场数据将粉床划分为分别属于不同温度区间的区域；

(5)利用当前层的切片轮廓信息，获得待加工区域的具体位置，将待加工区域与步骤(4)的温度区间的区域求交，将待加工区域进一步划分为属于新的不同温度区间的区域；

(6)利用步骤(5)待加工区域内按温度区间划分的区域结果，按各区域所属的温度区间以及其相邻区域的相关信息，规划出各个区域加工的工艺参数的具体数值；

(7)启动激光器对待烧结区域进行加工；

(8)加工过程中每隔一段时间后，判断是否完成该层加工，如果是，则执行步骤(9)，如果未完成加工，则重复执行步骤(3)到步骤(7)，即加工过程中多次进行温度场的的检测，并用实时的温度场信息重新划分待加工部分的区域，实时对各个区域的工艺参数做出调整，并用调整后的工艺参数用于加工；

(9)判断是否已完成最后一层切片轮廓的加工，如果未完成，则返回步骤(1)，开始下一层切片轮廓加工；如果已完成，则结束加工。

所述步骤(3)中的温度场数据以矩阵方式存储，矩阵中位置为i行j列的元素的值为热成像图中的对应像素坐标为(i,j)的像素点处的温度值，同时对传入的温度场数据要进行噪声点滤除的数据处理操作。

所述的步骤(4)中的温度区间的总范围是由实时检测到粉床温度场的最高与最低温度所限定的一个温度范围，或是加工前根据经验设定好的一个固定的范围；温度区间的划分是对总温度范围进行均匀划分，或是根据经验对总温度范围进行非均匀划分。