[发明专利]一种应用可变焦点技术的增材制造位置测量方法及增材制造方法

权利要求书

1.一种应用可变焦点技术的增材制造位置测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：对可变焦点光源的可变焦点镜头的参数进行标定，获取连续的、不同的增材打印基板高度时，可变焦点光源的焦点落在基板表面上时的镜头参数随增材打印基板高度变化的标定曲线；

步骤2：将可变焦点光源发出的光聚焦到待测材料表面并收集反射信号，对材料高度进行单点或连续测量，得到材料高度数据

所述的步骤1的标定包括以下步骤：

步骤1.1：将可变焦点光源发出的光束通过可变焦点镜头、再聚焦后投射到基材表面，使光斑沿垂直方向上下移动，获取可变焦点位置：当可变焦点位置在基材表面时，反射光学信号最强，获取反射光学信号最大值，记录此时对应的镜头参数；

步骤1.2：调整基板表面，使其上升或下降一定高度，记录基板高度位置，重复步骤1，获得此时新的落在基板表面的可变焦点位置对应的镜头参数；

步骤1.3：连续调整并记录基板的高度位置，重复步骤1，获得多个新的落在基板表面的可变焦点位置对应的镜头参数；

步骤1.4：以镜头参数为横轴，基板位置为纵轴，将所有测量得到的不同的基板位置下可变焦点光源的焦点位置落在基板表面时对应的镜头参数与基板位置通过曲线拟合，获取连续的焦点镜头参数随基板高度变化的标定曲线，完成标定

所述步骤2中将可变焦点光源发出的光聚焦到待测材料表面并收集反射信号，对材料高度进行单点或连续测量，得到材料高度数据的方法包括以下步骤：

步骤2.1：利用可变焦点光源发出光束，所述的光束通过可变焦点镜头后聚焦到待测材料表面，并将聚焦后的光斑沿垂直方向上下移动，同时收集上下移动的光斑落于待测材料表面时的反射信号；

步骤2.2：在已知周期内，形成一条镜头参数对应的反射信号强度分布曲线，当周期重复出现时，通过分析反射信号最强的时刻，和该时刻对应的镜头参数进行匹配，然后通过与所述的步骤1中获得的连续的镜头参数随基板高度变化的标定曲线进行比对，从而获得材料的位置信息。

2.一种采用如权利要求1所述的一种应用可变焦点技术的增材制造位置测量方法的增材制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤4.1：采用所述的步骤1.1至1.4的方法进行标定，获取连续的、不同的增材打印基板高度时，可变焦点光源的焦点落在基板表面上时的可变焦点镜头的镜头参数Pos随增材打印基板高度变化的标定曲线；

步骤4.2：在增材制造基材的待打印位置上布置待打印粉末；

步骤4.3：采用如步骤2.1及2.2所述的方法对待打印粉末的位置信息进行测量，获得待打印粉末的位置信息；

步骤4.4：将所获得的粉末位置信息与增材打印预设的粉末位置信息对比：如粉末位于预设的位置，获取反射信号最大值所对应的镜头参数，如粉末偏离预设位置，获取反射信号最大值所对应的镜头参数；

步骤4.5：计算步骤4.4中得到的粉末位于预设位置与偏离预设位置时的镜头参数的差值，通过与所述的步骤4.1中获得的连续的镜头参数随基板高度变化的标定曲线进行比对，得出粉末的高度变化值，即高度差；

步骤4.6：将得到的所述的粉末位置的高度差与系统预设阈值进行对比：如所述的粉末高度数据超过预设阈值，则返回步骤4.2，直到粉末位置的高度差在预设阈值之内，则进入步骤4.7；

步骤4.7：对所述的待打印粉末进行激光熔融，逐层堆积实现打印；

步骤4.8：在逐层堆积打印过程中，将可变焦点光源发出的光聚焦到零件表面，采用如步骤2.1及2.2所述的方法对零件表面的位置信息进行测量，获得零件表面的位置信息；

步骤4.9：将所获得的零件表面位置信息与增材打印预设的零件表面位置信息对比：如零件位于预设的位置，获取反射信号最大值所对应的镜头参数，如零件偏离预设位置，获取反射信号最大值所对应的镜头参数；

步骤4.10：计算步骤4.9中得到的零件位于预设位置与偏离预设位置时的镜头参数的差值，通过与所述的步骤4.1中获得的连续的镜头参数随基板高度变化的标定曲线进行比对，得出零件表面的高度变化值，即高度差；

步骤4.11：将所述的零件表面高度差与预设阈值进行比较：如超过预设阈值，则停止打印；如在预设阈值内，则继续打印直至打印完成。