快速成形铺粉粉量光电式检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种快速成形铺粉粉量光电式检测系统，包括粉末流动检测机构、控制器和与控制器相接的计算机，所述粉末流动检测机构包括固定支架以及固定连接在固定支架上的上落粉管、下落粉管和光电传感器，所述上落粉管和下落粉管之间连接有可透光管，所述光电传感器的发射端和接收端分别位于可透光管的两侧，所述控制器的输入端接有计时器，所述光电传感器的信号输出端与计时器的信号输入端相接。本发明专利技术还公开了一种快速成形铺粉粉量光电式检测方法。本发明专利技术实现方便，能够实现当前铺粉粉量的实时定量检测，能够使得铺粉粉量可视化、可修正化，便于达到所要的铺粉粉量，能够提高零件成形精度及质量，实用性强，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
快速成形铺粉粉量光电式检测方法
本专利技术属于快速成形
，具体涉及一种快速成形铺粉粉量光电式检测方法。
技术介绍
自动铺粉高能束选区熔化技术是新近发展起来的金属零件直接3D打印技术，其原理是利用计算机对三维CAD模型分层并进行截面信息处理，然后将截面数据输入3D打印机内，3D打印机根据截面数据逐层铺送金属粉末并利用高能束对粉末层选定区域进行熔化，所有截面逐层熔化叠加成形后获得设计结构形状的三维实体零件。铺粉过程是自动铺粉高能束选区熔化技术中的关键过程，粉末层的厚度及均匀性对成形工艺和整个零件的成形效果有着重大影响。在成形过程中，实际铺粉粉量必须与零件模型计算机剖分得到的粉层层厚相一致，铺粉粉量对粉层层厚有决定性影响。但由于铺粉粉量很难进行直接精确检测，目前常用的刮板/片式铺粉方法中，采用铺粉机构在铺粉平台上铺粉，铺粉机构中安装有铺粉刮片，通过控制成形平台降落来控制铺粉层厚，没有快速成形铺粉粉量检测装置，无法实时精确检测铺粉粉量，更无法根据实际需粉量实时进行补偿调整，从而影响了高能束选区熔化工艺的优化调整。如果铺粉粉量过小出现铺粉区域铺粉不全，会造成零件成形尺寸的误差，严重时会造成零件成形失败，而铺粉粉量过大造成粉末浪费，严重时会造成零件成形因缺粉而成形终止，严重影响了高能束选区熔化工艺的稳定性，成形零件常常因此存在缺陷或报废。为了解决以上问题，有人采用称重方法检测铺粉粉量，但由于每次铺粉粉量较小，难于精确测量，同时称重机构结构复杂，成本高、可靠性差；也有人采用定量送粉方法确定铺粉粉量，但由于缺乏柔性，很难根据实际情况对粉量实时进行补偿调整，如果铺粉量较少,铺粉区域铺粉不全，会造成零件成形尺寸的误差，严重时会造成零件成形失败，如果为了保证铺粉层厚，使用2～4倍需粉量进行铺粉，又会造成粉末严重浪费。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实现方便且成本低、检测灵敏度高、检测精度高、可靠性高的快速成形铺粉粉量光电式检测系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：包括粉末流动检测机构、控制器和与控制器相接的计算机，所述粉末流动检测机构包括固定支架以及固定连接在固定支架上的上落粉管、下落粉管和光电传感器，所述上落粉管和下落粉管之间连接有可透光管，所述光电传感器的发射端和接收端分别位于可透光管的两侧，所述控制器的输入端接有计时器，所述光电传感器的信号输出端与计时器的信号输入端相接。上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于所述：所述上落粉管和下落粉管均通过螺母竖直固定连接在固定支架上，所述光电传感器水平固定连接在固定支架上。上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述固定支架的顶部设置有供上落粉管穿过的上固定孔，所述上落粉管穿过上固定孔并通过分别位于上固定孔顶部和上固定孔底部的两个螺母竖直固定连接在固定支架上；所述固定支架的底部设置有供下落粉管穿过的下固定孔，所述下落粉管穿过下固定孔并通过分别位于下固定孔顶部和下固定孔底部的两个螺母竖直固定连接在固定支架上。上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述固定支架的侧面设置有供光电传感器的信号输出端穿出的侧面固定孔，所述固定支架的侧面位于侧面固定孔的下部设置有向侧面内部凸出的水平凸台，所述光电传感器的信号输出端穿出侧面固定孔并通过与水平凸台固定连接的方式水平固定连接在固定支架上。上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述可透光管卡接在上落粉管和下落粉管之间。上述的快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：所述可透光管为透明玻璃管。本专利技术还提供了一种方法步骤简单，能够实现当前铺粉粉量的实时定量检测，能够使得铺粉粉量可视化、可修正化，便于达到所要的铺粉粉量，能够提高零件成形精度及质量的快速成形铺粉粉量光电式检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、在铺粉平台上开一个直径与上落粉管的管径相配合的管孔，将上落粉管固定在管孔处，并使上落粉管的上管口高出铺粉平台的上表面0mm～2mm；步骤二、开始铺粉，当铺粉刮片经过上落粉管的上管口时，高出上落粉管的上管口的粉末依次经过上落粉管、可透光管和下落粉管流出，光电传感器对粉末流过可透光管的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器，计时器在光电传感器开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到粉末流过可透光管的时间t，并将其计时得到的粉末流过可透光管的时间t传输给控制器；步骤三、控制器将其接收到的粉末流过可透光管的时间t代入预先构建并存储在其中的铺粉粉量y与粉末流过可透光管的时间t的关系式模型y＝a0+a1e-t+a2te-t中，计算得到铺粉粉量y并传输给计算机进行显示；其中，预先构建铺粉粉量y与粉末流过可透光管的时间t的关系式模型y＝a0+a1e-t+a2te-t的具体过程为：步骤301、在铺粉平台上开一个直径与上落粉管的管径相配合的管孔，将上落粉管固定在管孔处，并使上落粉管的上管口高出铺粉平台的上表面0mm～2mm；步骤302、铺n次粉，铺第i次粉时，当铺粉刮片经过上落粉管的上管口时，高出上落粉管的上管口的粉末依次经过上落粉管、可透光管和下落粉管流出，光电传感器对粉末流过可透光管的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器，计时器在光电传感器开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到铺第i次粉时粉末流过可透光管的时间Ti，并将其计时得到的粉末流过可透光管的时间Ti传输给控制器，控制器再将其接收到的粉末流过可透光管的时间Ti传输给计算机，计算机记录铺n次粉其接收到的粉末流过可透光管的时间T1、T2、…、Tn；且在铺完第i次粉后，称量第i次铺粉的粉末重量值Wi并记录，将记录的铺n次粉的n个粉末重量值W1、W2、…、Wn输入计算机，计算机记录铺n次粉的n个粉末重量值W1、W2、…、Wn；其中，n的取值为不小于3的自然数，i的取值为1～n的自然数；步骤303、计算机将铺n次粉粉末流过可透光管的时间T1、T2、…、Tn构建为粉末流过可透光管的时间t的数据集t＝[T1、T2、…、Tn]并存储，且将铺n次粉的n个粉末重量值W1、W2、…、Wn构建为铺粉粉量y的数据集y＝[W1、W2…、Wn]并存储；步骤304、计算机构建铺粉粉量y与粉末流过可透光管的时间t的关系式模型y＝a0+a1e-t+a2te-t，并将粉末流过可透光管的时间t的数据集t＝[T1、T2、…、Tn]和铺粉粉量y的数据集y＝[W1、W2…、Wn]代入铺粉粉量y与粉末流过可透光管的时间t的关系式模型y＝a0+a1e-t+a2te-t中，得到矩阵方程步骤305、计算机采用线性参数回归的方法求解得到矩阵方程的系数a0、a1和a2，就得到了系数a0、a1和a2已知的铺粉粉量y与粉末流过可透光管的时间t的关系式模型y＝a0+a1e-t+a2te-t；其中，e为自然常数。上述的方法，其特征在于：步骤302中采用电子称称量第i次铺粉的粉末重量值Wi。上述的方法，其特征在于：步骤303中所述计算机将粉末流过可透光管的时间t的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速成形铺粉粉量光电式检测系统，其特征在于：包括粉末流动检测机构、控制器(6)和与控制器(6)相接的计算机(8)，所述粉末流动检测机构包括固定支架(1)以及固定连接在固定支架(1)上的上落粉管(2)、下落粉管(3)和光电传感器(4)，所述上落粉管(2)和下落粉管(3)之间连接有可透光管(5)，所述光电传感器(4)的发射端和接收端分别位于可透光管(5)的两侧，所述控制器(6)的输入端接有计时器(7)，所述光电传感器(4)的信号输出端与计时器(7)的信号输入端相接。

【技术特征摘要】
1.一种快速成形铺粉粉量光电式检测方法，其采用的系统包括粉末流动检测机构、控制器(6)和与控制器(6)相接的计算机(8)，所述粉末流动检测机构包括固定支架(1)以及固定连接在固定支架(1)上的上落粉管(2)、下落粉管(3)和光电传感器(4)，所述上落粉管(2)和下落粉管(3)之间连接有可透光管(5)，所述光电传感器(4)的发射端和接收端分别位于可透光管(5)的两侧，所述控制器(6)的输入端接有计时器(7)，所述光电传感器(4)的信号输出端与计时器(7)的信号输入端相接；其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、在铺粉平台(14)上开一个直径与上落粉管(2)的管径相配合的管孔，将上落粉管(2)固定在管孔处，并使上落粉管(2)的上管口高出铺粉平台(14)的上表面0mm～2mm；步骤二、开始铺粉，当铺粉刮片经过上落粉管(2)的上管口时，高出上落粉管(2)的上管口的粉末(15)依次经过上落粉管(2)、可透光管(5)和下落粉管(3)流出，光电传感器(4)对粉末(15)流过可透光管(5)的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器(7)，计时器(7)在光电传感器(4)开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器(4)输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到粉末(15)流过可透光管(5)的时间t，并将其计时得到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间t传输给控制器(6)；步骤三、控制器(6)将其接收到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间t代入预先构建并存储在其中的铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a0+a1e-t+a2te-t中，计算得到铺粉粉量y并传输给计算机(8)进行显示；其中，预先构建铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a0+a1e-t+a2te-t的具体过程为：步骤301、在铺粉平台(14)上开一个直径与上落粉管(2)的管径相配合的管孔，将上落粉管(2)固定在管孔处，并使上落粉管(2)的上管口高出铺粉平台(14)的上表面0mm～2mm；步骤302、铺n次粉，铺第i次粉时，当铺粉刮片经过上落粉管(2)的上管口时，高出上落粉管(2)的上管口的粉末(15)依次经过上落粉管(2)、可透光管(5)和下落粉管(3)流出，光电传感器(4)对粉末(15)流过可透光管(5)的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器(7)，计时器(7)在光电传感器(4)开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器(4)输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到铺第i次粉时粉末(15)流过可透光管(5)的时间Ti，并将其计时得到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间Ti传输给控制器(6)，控制器(6)再将其接收到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间Ti传输给计算机(8)，计算机(8)记录铺n次粉其接收到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间T1、T2、…、Tn；且在铺完第i次粉后，称量第i次铺粉的粉末重量值Wi并记录，将记录的铺n次粉的n个粉末重量值W1、W2、…、Wn输入计算机(8)，计算机(8)记录铺n次粉的n个粉末重量值W1、W2、…、Wn；其中，n的取值为不小于3的自然数，i的取值为1～n的自然数；步骤303、计算机(8)将铺n次粉粉末(15)流过可透光管(5)的时间T1、T2、…、...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾文鹏，周勃延，全俊涛，赵培，陈斌科，朱纪磊，向长淑，
申请(专利权)人：西安赛隆金属材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61