[发明专利]用于激光快速成型设备的铺粉精确控制装置及方法

说明书

用于激光快速成型设备的铺粉精确控制装置及方法，属于激光快速成型、激光测量领域，包括刮刀运动控制器、刮刀高度调节器、铺粉刮刀、激光位移传感器、导轨、成型缸、铺粉基板、铺粉基板运动控制器、送粉缸、送粉基板、送粉基板运动控制器、回收缸、成型面板及支撑板,其中刮刀运动控制器、刮刀高度调节器、激光位移传感器、铺粉基板运动控制器及送粉基板运动控制器均与工控机连接。采用本发明的装置及方法可用于激光快速成型设备送粉与铺粉，并利用激光测量技术，精确测量位置，通过在铺粉刮刀上安装激光位移传感器，精确测量铺粉刮刀与铺粉基板间距，消除运动机构回程差和铺粉基板厚度不同所带来的影响，精确控制粉层厚度，提高零件加工精度。

技术领域

本发明属于激光快速成型、激光测量领域，特别是涉及一种用于激光快速成型设备的铺粉精确控制装置及方法。

背景技术

快速成型，是采用“分层制造，叠加成型”原理的一种快速制造方式。它通过计算机软件辅助，将设计好的零件进行一系列数字“切片”，并将这些切片信息传送到成型设备上，按“分层切片”由下至上将材料连续堆叠起来并固化，直到一个固态物体成型。

与传统制造工艺相比，快速成型技术能够按照设计，无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，容易实现个性化定制加工；部件设计不需要再依赖于加工工艺能否实现；可以一次成型，快速制造，省去了传统工艺的多道工序，缩短了产品的生产周期，提高了生产率；采用增量法而非传统的减量法，节省了原料，基本没有废弃物产生，为制造业革命带来了新的活力。

随着激光技术的发展，利用激光为加工工具的激光快速成型设备逐渐成为了研究热点。激光快速成型技术，是利用在高能激光作用下，金属粉末快速熔融，经散热冷却后快速固化的原理，层层累积成型出三维实体的快速成型技术。根据计算机软件对模型的分层切片信息，激光束在扫描系统控制下作用于待成型区域内的粉末，一层扫描完毕后，铺粉基板下降一个层厚距离，送粉系统和铺粉刮刀铺展一层厚的粉末沉积于已成型层之上，重复上述成型过程，直至所有三维模型的切片层全部扫描完毕，去除多余粉末后，获得成型金属零件。

激光快速成型设备属于精密加工设备，对激光参数、自动化程度、机械运动精度、加工环境及人机交互功能具有很高的要求。设备以金属粉末为原材料，铺粉精度对加工零件精度有重要影响。受运动控制器精度、机械运动结构回程差及粉末粒径等多种因素的影响， 如何提高和控制激光快速成型设备铺粉精度一直以来都是困扰研究者的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：提供一种用于激光快速成型设备的铺粉精确控制装置及方法，可用于激光快速成型设备送粉与铺粉过程并精确控制粉层厚度，进而提高激光快速成型设备加工零件的精度。

本发明采用的技术方案：

本发明提出了一种用于激光快速成型设备的铺粉精确控制装置，其特征是：包括刮刀运动控制器、刮刀高度调节器、铺粉刮刀、激光位移传感器、导轨、成型缸、铺粉基板、铺粉基板运动控制器、送粉缸、送粉基板、送粉基板运动控制器、回收缸、成型面板及支撑板，所述刮刀运动控制器为直线运动控制器并在电流控制下沿导轨往复运动；所述刮刀高度调节器下表面通过螺丝与刮刀运动控制器上表面连接；所述铺粉刮刀横截面为L形，其通过螺丝与刮刀高度调节器上表面连接；所述激光位移传感器通过螺丝与铺粉刮刀连接；所述导轨通过螺丝安装在成型面板上表面；所述铺粉基板运动控制器的上端通过螺丝与铺粉基板连接；所述送粉基板运动控制器的上端通过螺丝与送粉基板连接；所述铺粉基板设置在成型缸内，且铺粉基板边缘通过润滑介质与成型缸的缸壁接触，其沿成型缸的缸壁上下运动；所述送粉基板设置在送粉缸内，送粉基板边缘通过润滑介质与送粉缸的缸壁接触，其沿送粉缸的缸壁上下运动；所述成型缸、送粉缸及回收缸上沿与铺粉面板上表面平齐，成型缸、送粉缸及回收缸均与成型面板连接，其中回收缸与成型面板为拆卸式紧固连接；所述铺粉基板运动控制器及送粉基板运动控制器分别通过螺丝与支撑板连接；

其中刮刀运动控制器、刮刀高度调节器、激光位移传感器、铺粉基板运动