[发明专利]一种激光选区熔化图像数据采集装置

说明书

一种激光选区熔化图像数据采集装置，包括套筒、顶封盖和侧封盖；套筒下端依序设有环形光源、密封垫、透光玻璃、玻璃压盖和聚流环；顶封盖的底部固定有安装板，安装板上设有工业相机；套筒内设有冷却气道；套筒侧壁上设有防尘气道，防尘气道用于将成形缸内的同类型气体通入透光玻璃和聚流环之间形成保护气幕或保护气帘。本发明集冷却、补光和气幕保护于一体，通过冷却气道提高工业相机连续、高负荷工作性能和时长；通过环形光源的补光提高图像数据采集的质量，并取消在激光选区熔化成形缸内安装光源，简化成形缸内结构复杂度；通过保护气幕保持透光玻璃的表面光洁，从而提高图像质量和解析速度，提高边缘检测等视觉检测方法的精度和速度。

技术领域

本发明涉及激光选区熔化设备技术领域，特别是涉及一种激光选区熔化图像数据采集装置。

背景技术

金属3D打印技术是在快速原型技术和大功率激光熔覆技术蓬勃发展的基础上迅速发展起来的一项新的先进制造技术。该技术综合了激光技术、材料技术、计算机辅助设计/计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）技术以及数控技术等先进制造技术。金属3D打印技术采用激光束、电子束和等离子束等高密度能量束作为输入热源，熔化金属粉末进行金属零部件的加工制造，目前可用于金属3D打印技术的方法主要有：选区激光熔化(Selective LaserMelting，SLM)、电子束选区熔化(Electron Beam SelectiveMelting，EBSM)、激光近净成形(Laser Engineered Net Shaping，LENS)等。金属3D打印技术在医疗、武器装备、航空航天等高端制造领域具有巨大应用前景和优势，可用于直接成形复杂和高性能金属零部件，解决传统制造工艺难以加工甚至无法加工的制造难题。

与3D打印技术的飞速发展和3D打印产品的爆炸式应用相比，3D打印实时检测技术相对滞后。实际上，无论是民用工业应用还是军用工业应用，都迫切需要一种行之有效的3D打印实时检测方法和检测规范，3D打印过程中会因铺粉不均匀而造成烧结表面不均匀，但是在没有引入实时检测的情况下，无论铺层好坏加工都会持续进行直至加工完成，但在这种情况下加工的零件不仅不能满足工艺要求更可能因为刮刀位置精度丢失或刮刀损坏而危及设备，浪费时间、物力、财力以及人力。因此，传统“开环式”的3D打印过程在一定程度上阻碍了3D打印的发展，迫切需要研究一种适合3D打印产品的在线检测方法，迫切需要一种在快速成形加工过程中的铺粉质量、成形层缺陷和轮廓精度的图像数据采集的装置，搭建在线检测反馈回路，突破3D打印在线闭环控制的关键技术，在线识别加工过程中是否出现刮刀跳跃、刮刀条纹、碎屑、超高角、零件失败、不完全铺粉等缺陷，及时作出警示或决策，降低缺陷造成的损失，提高3D打印设备的加工精度、稳定性和产品的质量。

现有的用于激光选区熔化图像采集装置是“深洞藏镜”，即通过加大透光玻璃与激光选区熔化的实际加工区域的纵向距离，将工业相机藏进成形缸上壁的深凹洞里，以降低粉尘吸附透光玻璃的可能性，从而提高在线检测数据质量。但是此种结构中，设备成形缸的高度大，占用空间大，而且透光玻璃清洁和更换不便。

发明内容

本发明实施例提供了一种激光选区熔化图像数据采集装置，集冷却、补光和气幕保护于一体，从而提高相机获取的图像数据准确、清晰。

一种激光选区熔化图像数据采集装置，包括含窗口的套筒，设于所述套筒顶部的顶封盖，以及用于封闭窗口的侧封盖；

所述套筒下端依序设有环形光源、密封垫、透光玻璃、玻璃压盖和聚流环，所述环形光源、密封垫和透光玻璃嵌于所述套筒内部，所述玻璃压盖和聚流环与所述套筒底部固定连接；

所述顶封盖的底部固定有安装板，所述安装板上设有能够进行上下活动的工业相机，所述工业相机的底端伸入所述环形光源和密封垫之间；

所述套筒内设有冷却气道，所述冷却气道位于所述密封垫的上方，用于将冷却气体从所述工业相机的底部通入并从上方排出；