一种扫描精度在线监控系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种扫描精度在线监控方法，其包括以下步骤：S1、采集烧结所产生的可见光信号形成光斑原始图像，并对光斑图像进行处理获得激光光斑可计算图像信息；S2、计算出光斑所在位置的极坐标值A(ρ,θ)；S3、将光斑的极坐标值A(ρ,θ)转化为2维笛卡尔坐标系坐标A(x,y)；S4、将计算得到坐标值A(x,y)与当前扫描设定位置A’(x’,y’)做比较，实时得到当前光路系统几何偏差△A(△x,△y)，并通过控制单元实时矫正光路部件，以保证加工零件的几何精度；S5、再次利用系统进行检测，证实几何精度偏差得到纠正，形成闭环控制。本发明专利技术可以实时在线准确的矫正光路系统的几何精度。

【技术实现步骤摘要】
一种扫描精度在线监控系统及方法
本专利技术专利涉及金属3D打印、SLM工艺及设备，具体涉及一种扫描精度在线监控系统及方法。
技术介绍
SLM(激光选区熔化)是一种利用光学透镜和光学反射镜把激光光束调整、汇聚到粉末床预定位置，将金属粉末熔化成实体，逐层堆积，并最终形成零件的加工办法。在加工过程中，光学透镜和光学反射镜将不可避免的受到激光光束的加热，并产生变形。变形后，激光光束的折射及反射路径也会发生变化，最终汇聚到粉平面时，位置与设想就会产生偏差，加工成型的零件的尺寸就会发生相应的改变。这对于以加工精度高、零件形状复杂为最大优势的SLM工艺，是巨大的影响。光学镜片的受热变形，受到加工时间、零件尺寸、激光功率、设备其他部件状态、环境温度等诸多不可控因素共同制约，无法做到提前预测及矫正。目前SLM工艺中使用到的几何精度矫正方法，包括以下几种：离线几何精度矫正：在设备非加工时间，使用扫描标准图形的方法，测量误差，并矫正光学部件的几何精度。旁轴在线几何精度在线矫正：在设备的其他部位加装高速相机，逐层拍摄零件截面，并进行几何矫正。现有的SLM工艺几何精度矫正方法中，离线几何精度矫正只能确保设备在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描精度在线监控方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、采集烧结所产生的可见光信号形成光斑原始图像，并对光斑图像进行处理获得激光光斑可计算图像信息；S2、计算出光斑所在位置的极坐标值A(ρ,θ)；S3、将光斑的极坐标值A(ρ,θ)转化为2维笛卡尔坐标系坐标A(x,y)；x＝ρ·cosθ；y＝ρ·sinθ；S4、将计算得到坐标值A(x,y)与当前扫描设定位置A’(x’,y’)做比较，实时得到当前光路系统几何偏差△A(△x,△y)，并通过控制单元实时矫正光路部件，以保证加工零件的几何精度；其中△x＝x’‑x；△y＝y’‑y；S5、再次利用监控系统进行检测，重复步骤S1‑S4，直到几何精度偏...

【技术特征摘要】
1.一种扫描精度在线监控方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、采集烧结所产生的可见光信号形成光斑原始图像，并对光斑图像进行处理获得激光光斑可计算图像信息；S2、计算出光斑所在位置的极坐标值A(ρ,θ)；S3、将光斑的极坐标值A(ρ,θ)转化为2维笛卡尔坐标系坐标A(x,y)；x＝ρ·cosθ；y＝ρ·sinθ；S4、将计算得到坐标值A(x,y)与当前扫描设定位置A’(x’,y’)做比较，实时得到当前光路系统几何偏差△A(△x,△y)，并通过控制单元实时矫正光路部件，以保证加工零件的几何精度；其中△x＝x’-x；△y＝y’-y；S5、再次利用监控系统进行检测，重复步骤S1-S4，直到几何精度偏差得到纠正，形成闭环控制。2.根据权利要求1所述的扫描精度在线监控方法，其特征在于：步骤S1的图像处理包括降噪、调整亮度、清除激光输出功率的影响、清除扫描方向的影响以及清除保护气流的影响。3.根据权利要求2所述的扫描精度在线监控方法，其特征在于：图像处理具体包括以下步骤：①在加工区域的中心及四角位置，使用不同功率、不同扫描方向的标准试块进行加工实验，并记录标准光斑图样，对比分析不同功率时光斑扩大尺寸、不同扫描角度时光斑拉伸方向和拉伸长度以及气流方向对光斑形状的拉伸；②在实际检测过程中，在相同的方向以相同的比例压缩光斑图像，使之回到实际形状，消除步骤①的影响。4.根据权利要求1所述的扫描精度在线监控方法，其特征在于：S2中当激光光斑照射在粉平面不同的位置时，红绿两个色斑将沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯云龙，冯涛，吴朋越，李豫，张国庆，郭东海，
申请(专利权)人：北京易加三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11