[发明专利]一种选择性激光熔化设备激光振镜的误差校准系统及方法

说明书

本发明提供了一种选择性激光熔化设备激光振镜的误差校准系统及方法，属于选择性激光熔化领域。本发明的误差校准系统，包括校准平面板、标准网格尺、高精度二维成像系统和图像数据处理模块，高精度二维成像系统和图像数据处理模块提取标准网格线点阵、十字阵列中心点，图像数据处理模块利用网格点坐标修正校准平面板上十字中心点坐标，再计算修正后的坐标Cell‑B′与理论坐标之间的误差，对比原始的误差补偿文件，制作新的误差补偿文件。本发明提供的校准系统及方法，可以在客户现场快速的对振镜进行误差校准，同时降低了校准成本、提高了校准精度。

技术领域

本发明涉及选择性激光熔化领域，具体涉及一种用于选择性激光熔化设备激光振镜的误差校准系统及方法。

背景技术

选择性激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)是金属增材制造的一种方式。

激光振镜是选择性激光熔化设备的核心部件之一，它决定了三维零件的成型精度。激光振镜扫描误差主要有枕形误差、聚焦误差、复合畸变误差、非线性误差以及系统误差。目前，激光振镜扫描误差的校准方式分为硬件校准和软件校准两种，而软件校准方式因其经济实用而被大部分人采用。

软件校准方式的本质为建立一种激光振镜偏转角度与激光振镜扫描坐标位置的映射关系。具体校准操作时，首先通过激光-振镜-场镜系统将预设点阵坐标打印到工作平面上；然后测量获取这些点坐标；最后计算这些点坐标与预设点坐标的偏差，根据坐标偏差制作振镜校准文件，修正振镜偏转角度与坐标的映射关系。整个过程中，难点在于如何获取高精度的点坐标位置。

目前，常用的软件校准方法分为两类，一类是通过理论计算对畸变及误差进行校准，包括增量补偿和校正表等方法；另一类是通过测量实际扫描坐标位置与理论值对比并进行校准，包括最小二乘拟合、神经网络标定、坐标变换等方法。前者校准精度差，很难满足SLM的要求；而后者在获取实际扫描坐标位置时，测量精度高的设备如二次元影像仪，设备昂贵、不易携带且测量耗时长；若采用人工测量，则测量结果的一致性较差、测量精度不高、耗时长且很难做到全范围密集性测量。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种选择性激光熔化设备激光振镜的误差校准系统及方法，精度高、速度快、便于现场操作。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种选择性激光熔化设备激光振镜的误差校准系统，包括校准平面板、标准网格尺、高精度二维成像系统和图像数据处理模块，标准网格尺设置在高精度二维成像系统的成像平面上，高精度二维成像系统与图像数据处理模块进行数据传输；

所述校准平面板记录激光振镜运动形成的十字阵列；

所述标准网格尺提供插值数据所需的长度计量数据；

所述高精度二维成像系统获取标准网格尺和十字阵列图像，分别用于校准高精度二维成像系统和选择性激光熔化设备的振镜系统；

所述图像数据处理模块处理高精度二维成像系统获取的图像，得到标准网格线点阵和十字中心点坐标，修正十字中心点坐标，制作误差补偿文件。

上述技术方案中，所述校准平面板为黑色氧化铝板或黑色钢板或激光相纸或胶片，所述标准网格尺的材料为玻璃或陶瓷，所述标准网格尺的精度大于0.5μm/5mm，所述高精度二维成像系统的单个像素尺寸小于10μm。

一种选择性激光熔化设备激光振镜的误差校准方法，具体为：

高精度二维成像系统获取标准网格尺图像A，图像数据处理模块处理所述图像A，获得高精度二维成像系统坐标系下，标准网格尺上各网格点坐标Cell-A；