[发明专利]激光凝固设备中的过程中监控

说明书

本发明涉及一种用于通过材料的逐层固化来构建物体的激光固化设备。该激光固化设备包括：构建平台(102)，该构建平台用于支撑物体(103)和材料床(104)；光学模块(157)，该光学模块包括可移动导向元件(150)，该可移动导向元件用于引导激光束(118)以固化材料床(104)的材料；以及检测器模块(160)，该检测器模块包括传感器(161)，该传感器用于对从该材料床(104)发射并通过该光学模块(157)的可移动导向元件(150)传输到传感器(161)的辐射进行检测。该检测器模块(160)可移除地安装于该光学模块(157)。

技术领域

本发明涉及用于激光固化设备中的过程中监控的设备和方法，具体地涉及用于捕获通过激光固化设备(比如粉末床熔融设备)的光学扫描器的光学组件收集的传感器数据的设备和方法。

背景技术

激光凝固设备通过可流动材料的逐层凝固来生产零件。存在各种激光固化方法，包括比如选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)和立体光刻系统等材料床系统。

在选择性激光熔化中，在构建室中的粉末床上沉积粉末层，并且用激光束扫描粉末层的与正在构造的物体的截面(剖切面)相对应的这部分。激光束将粉末熔化或烧结以便形成固化的层。在层的选择性固化之后，使粉末床降低了新固化的层的厚度，并且根据需要在表面上铺展另一层粉末并使其固化。在单一构建中，可以构建不只一个物体，这些零件在粉末床中间隔开。

典型地使用包括一对倾斜的反射镜的光学扫描仪使激光束扫过粉末床，每个倾斜反射镜在振镜的控制下旋转。换能器被布置用于测量反射镜/振镜的位置以用于控制反射镜位置。以此方式，可以实现需求位置。

WO 2007/147221 A1披露了一种选择性激光熔化设备，该设备包括用于用激光束扫描粉末表面的扫描仪、以及用于捕获由熔化区发射并通过扫描仪的光学系统传输的辐射的空间分辨的检测器(例如CCD或CMOS相机)或集成检测器(例如具有大的有源区域的光电二极管)。

WO 2015/040433披露了一种激光固化设备，该激光固化设备包括光谱仪，该光谱仪用于检测在由激光束进行的粉末固化期间形成的等离子体所发射的特征辐射。

这种系统的问题在于，需要在使用现场将测量装置对准而使其与激光束同轴，并且改变测量装置是困难且非常复杂的，通常需要操作者破坏光学模块的激光安全壳体。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于通过材料的逐层固化来构建物体的激光固化设备，该激光固化设备包括：构建平台，该构建平台用于支撑该物体和材料床；光学模块，该光学模块包括可移动导向元件，该可移动导向元件用于引导激光束以对该材料床的材料进行固化；以及检测器模块，该检测器模块包括传感器，该传感器用于对从该材料床发射并通过该光学模块的可移动导向元件传输到该传感器的辐射进行检测，其中，该检测器模块可移除地安装于该光学模块。

以这样的方式，检测器模块可以从激光固化设备中移除以进行清洁、测试、维护或更换，而无需拆卸光学模块。特别地，该光学模块可以包括光学模块壳体，该光学模块壳体包含该可移动导向元件，该光学模块壳体中具有出口孔，由该可移动导向元件将该材料床发射的辐射传输通过该出口孔，并且该检测器模块包括检测器模块壳体，该检测器模块壳体包含该传感器，该检测器模块壳体中具有接收孔，该接收孔被布置用于在该检测器模块被安装在该光学模块上时接收从该光学模块壳体中的该出口孔传输的辐射。

该检测器模块和该光学模块中的一个可以包括围绕该接收孔/出口孔的密封件，该密封件用于与该光学模块和该检测器模块中的另一个接合，以便对从该光学模块到该检测器模块的辐射的传输路径进行密封以免受灰尘和/或环境光的影响。

该光学模块壳体可以包括滤光器，该滤光器用于阻挡该激光束波长的光通过该出口孔传出。这样可以允许安全地移除检测器模块，而不会使操作者暴露在潜在有害的激光下。光学模块壳体和检测器模块壳体可以是单独的防尘壳体。