申请/专利权人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

申请日：2020-07-21

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN111618304B

主分类号：B22F3/105

分类号：B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2020.09.29#实质审查的生效;2020.09.04#公开

摘要：本发明公开了一种选区激光熔化铺粉厚度控制装置与方法，该控制装置通过调整工作台升降Z轴，将成形扫描工作面调整至初始扫描层数对应的位置，并按照预设铺粉厚度值控制送粉刮刀机构开始送粉，形成初始铺粉层，若初始扫描层数不超过预设扫描层数，则将初始扫描层数加1作为当前扫描层数，对当前扫描层数与扫描层数进行求余计算，当计算的求余结果等于零，则安装在送粉刮刀机构下方的电涡流传感器测量原始铺粉厚度值并发给控制单元，以获取有效铺粉厚度值，并计算预设铺粉厚度值与有效铺粉厚度值的补偿误差值，最后基于补偿误差值，控制送粉刮刀机构继续送粉，以实现SLM设备打印过程中对铺粉厚度值的准确检测和控制，提高SLM设备的打印质量。

主权项：1.一种选区激光熔化铺粉厚度控制方法，其特征在于，该方法是基于选区激光熔化铺粉厚度控制装置，包括控制单元10执行的如下步骤：对所述选区激光熔化铺粉厚度控制装置的工作参数进行初始化设置，所述工作参数包括初始扫描层数、预设扫描层数和预设铺粉厚度值；通过调整工作台升降Z轴9，将成形扫描工作面3调整至所述初始扫描层数对应的位置，并按照预设铺粉厚度值控制送粉刮刀机构2开始送粉，形成初始铺粉层；当送粉结束，获取到送粉结束标识后，控制激光振镜1按照预设扫描路径对所述成形扫描工作面3上的初始铺粉层扫描并打印；当打印结束，获取到打印完成标识后，对所述初始扫描层数和所述预设扫描层数进行比较，若所述初始扫描层数不超过所述预设扫描层数，则将所述初始扫描层数加1作为当前扫描层数，对所述当前扫描层数与所述扫描层数进行求余计算，获取求余结果；当所述求余结果等于零，则所述送粉刮刀机构2结束送粉，安装在所述送粉刮刀机构2下方的电涡流传感器6沿着X轴方向运动，测量原始铺粉厚度值；对所述原始铺粉厚度值进行修正处理，获取有效铺粉厚度值，并计算所述预设铺粉厚度值与所述有效铺粉厚度值的补偿误差值；基于所述补偿误差值，控制所述送粉刮刀机构2开始送粉，以使所述送粉刮刀机构2沿X轴方向左右运动，对所述成形扫描工作面3进行送粉，形成目标铺粉层；获取所述目标铺粉层对应的当前扫描层数作为初始扫描层数，继续执行通过调整工作台升降Z轴9，将成形扫描工作面3调整至初始扫描层数对应的位置，并按照预设铺粉厚度值控制送粉刮刀机构2开始送粉的步骤，直至所述初始扫描层数大于所述预设扫描层数结束；所述选区激光熔化铺粉厚度值控制方法还包括：当所述求余结果不等于零，则所述电涡流传感器6不测量原始铺粉厚度值，将所述预设铺粉厚度值作为所述原始铺粉厚度值；基于所述原始铺粉厚度值，控制所述工作台升降Z轴9向下调整，使得所述成形扫描工作面3调整至所述原始铺粉厚度值对应的位置，并按照预设铺粉厚度值控制所述送粉刮刀机构2开始送粉，形成初始铺粉层；所述按照预设铺粉厚度值控制所述送粉刮刀机构2开始送粉，形成初始铺粉层，包括：按照预设铺粉厚度值控制所述送粉刮刀机构2开始送粉；当所述送粉刮刀机构2开始送粉时，所述送粉刮刀机构2沿X轴方向左右运动，对所述成形扫描工作面3进行送粉，形成初始铺粉层；所述对所述原始铺粉厚度值进行修正处理，包括：采用3σ原则剔除所述原始铺粉厚度值中的异常值，并对剔除异常值后的原始铺粉厚度值求平均值，获取有效铺粉厚度值；所述选区激光熔化铺粉厚度控制装置包括激光振镜1、送粉刮刀机构2、成形扫描工作面3、成形工作台4、罩壳5、电涡流传感器6、X轴滑块7、X轴导轨8、工作台升降Z轴9和控制单元10；以X轴、Y轴所在平面作为水平面，Z轴作为竖直轴建立三维直角坐标系；所述激光振镜1位于所述成形扫描工作面3上方，且与机床支架固定；所述激光振镜1和所述成形扫描工作面3之间设置有送粉刮刀机构2，所述送粉刮刀机构2固定安装在所述X轴滑块7上，随所述X轴滑块7在所述X轴导轨8上沿X轴左右移动；所述成形工作台4随所述工作台升降Z轴9沿Z轴上下移动；所述成形扫描工作面3位于所述成形工作台4的上表面，随所述成形工作台4沿Z轴上下移动；所述电涡流传感器6安装在所述送粉刮刀机构2的下方，所述电涡流传感器6的测头朝向所述成形扫描工作面3，且所述电涡流传感器6的测头高于所述送粉刮刀机构2的刮刀面，所述电涡流传感器6和所述送粉刮刀机构2在Z轴方向位置保持固定不变；所述罩壳5将所述激光振镜1、所述送粉刮刀机构2、所述成形扫描工作面3、所述X轴滑块7和所述X轴导轨8形成封闭仓；所述送粉刮刀机构2，用于在所述成形扫描工作面3上铺粉，所述成形扫描工作面3与所述送粉刮刀机构2在Z轴方向的距离，即为铺粉厚度值；所述电涡流传感器6，用于测量所述成形扫描工作面3在Z轴的位置；所述控制单元10分别与所述激光振镜1、所述送粉刮刀机构2、所述电涡流传感器6、所述X轴滑块7的驱动装置和所述工作台升降Z轴9的驱动连接，以实现对所述选区激光熔化铺粉厚度值的检测和控制。

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