一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法，包括以下步骤：激光功率校准，计算第一反射光功率值和第一透射光功率值的第一理论检测比值并记录在控制器内，正常烧结，实时比较第二透射光功率值是否超出第一透射光功率值的误差，当第二透射光功率值超出第一透射光功率值的允许误差，暂停烧结，重复步骤一，检测出第三反射光功率值和第三透射光功率值，计算第三反射光功率值和第三透射光功率值的实际检测比值并记录在控制器内，并分别与第一反射光功率值和第一透射光功率值比较，进行激光功率检测故障判断和补偿。通过该方法实时监测激光器工作状态，进行实时激光功率补偿，保证打印质量，记录的激光功率信息作为反映打印质量的依据。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法和系统
本专利技术属于增材制造
，具体涉及一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法和系统。
技术介绍
选择性固化粉末增材制造技术是快速成型技术之一，其以粉末材料为原料，采用激光或其他能量源对三维实体制件的截面进行逐层扫描完成原型制造，不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，应用范围广。在扫描过程中需要激光或其他能量源对粉末进行烧结或熔融固化。光纤激光器和CO2激光器就是目前使用最广的一种能量源，作为3D打印设备的核心部件之一，激光器的性能与稳定性直接影响3D打印的最终效果。目前行业内未见对打印过程中激光器故障或性能判定的装置，均通过视频监控扫描图像或者人为监视烧结效果来判断激光器是否出光，但激光器输出激光的功率稳定性或者建造过程中是否有功率衰减就很难实现监视。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法和系统，通过在光路中设置分光镜、低功率激光功率计和可移动的高功率激光功率计，可在3D打印的过程中，实时采集激光功率信息，通过激光功率设置值与采集值的对比，可判断激光器输出的激光功率是否正常，有无衰减等，并可进行实时激光功率补偿，保证3D打印加工质量，其采集记录的激光功率信息，可作为反映加工过程质量的依据。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法，一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法，包括以下步骤：步骤一、激光功率校准，控制器控制电机转动，与电机相连的支架运动，将设于支架上的高功率激光功率计运动至窗口镜的正下方，控制器控制扫描单元偏转至激光能照射在高功率激光功率计中心位置处，开启激光器发射设定功率值的激光，分光镜将激光分为反射光和透射光，反射光经低功率激光功率计检测到第一反射光功率值，透射光经扫描单元和窗口镜射出，进入高功率激光功率计，检测出第一透射光功率值；步骤二、计算第一反射光功率值和第一透射光功率值的第一理论检测比值并记录在控制器内，控制电机转动，高功率激光功率计回归原位；步骤三、开启激光器发射所述设定功率值的激光进行烧结，低功率激光功率计实时检测第二反射光功率值，通过第一理论检测比值计算出第二透射光功率值，实时比较第二透射光功率值是否超出第一透射光功率值的误差，如未超出则继续烧结，如超出则进入下一步骤；步骤四、第二透射光功率值超出第一透射光功率值的允许误差，暂停烧结，重复步骤一，检测出第三反射光功率值和第三透射光功率值，计算第三反射光功率值和第三透射光功率值的实际检测比值并记录在控制器内，并分别与第一反射光功率值和第一透射光功率值比较，进行激光功率检测故障判断和补偿。作为本专利技术的进一步优选方案，所述激光功率检测故障判断和补偿方法为：第三反射光功率值和第一反射光功率值不符，第三透射光功率值和第一透射光功率值相符，判断低功率激光功率计故障，进入步骤三继续烧结，待建造完成后，更换低功率激光功率计。作为本专利技术的进一步优选方案，所述激光功率检测故障判断和补偿方法为：所述第三反射光功率值和第一反射光功率值不符、第三透射光功率值和第一透射光功率值也不符，并且同比例偏低或偏高，则判定激光器功率异常，进入步骤一完成校准后继续烧结。作为本专利技术的进一步优选方案，所述激光功率检测故障判断和补偿方法为：第三反射光功率值和第一反射光功率值不符、第三透射光功率值和第一透射光功率值也不符，并且实际检测比值与第一理论检测比值偏差过大，则需停机检修低功率激光功率计、高功率激光功率计和整个光路。作为本专利技术的进一步优选方案，间隔设定时间，与步骤三同步进行一次光路污染情况检测，具体为控制电机带动高功率激光功率计运动至窗口镜的正下方，控制器控制扫描单元偏转至激光能照射在高功率激光功率计中心位置处，检测出第四透射光功率值，比较第四透射光功率值和第一透射光功率值，进行光路污染故障判断和补偿。作为本专利技术的进一步优选方案，所述光路污染故障判断和补偿方法为：所述第四透射光功率值未超出第一透射光功率值的允许误差，判定光路无污染或轻微污染，则继续烧结。作为本专利技术的进一步优选方案，所述光路污染故障判断和补偿方法为：所述第四透射光功率值低于第一透射光功率值，并超出第一透射光功率值的允许误差，但未超出第一透射光功率值的极限偏差值，则重复步骤一和二完成激光功率校准，得到第二理论检测比值并记录在控制器内。作为本专利技术的进一步优选方案，所述光路污染故障判断和补偿方法为：所述第四透射光功率值低于第一透射光功率值，并超出第一透射光功率值的超出极限偏差值，则停机进行光路清洁，重复步骤一和二完成激光功率校准，得到第三理论检测比值并记录在控制器内。作为本专利技术的进一步优选方案，所述光路污染故障判断和补偿方法为：所述第四透射光功率值远低于或远高于第一透射光功率值，但第二反射光功率值未超出第一反射光功率值允许误差，停机进行光路清洁后重新进行光路污染故障判断和补偿，依然如此，则停机检测高功率激光功率计和/或整个光路上的光学镜片是否损坏。本专利技术还提供一种用于制造三维物体的激光功率实时检测系统，包括激光器、低功率激光功率计、分光镜、控制器、扫描单元、窗口镜、电机、支架和高功率激光功率计，用于实现所述的用于制造三维物体的激光功率实时检测方法。作为本专利技术的进一步优选方案，所述分光镜选择高透射率的镜片，所述分光镜的透射率为90-99％。本专利技术提供了一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法和系统，在3D打印的过程中，实时采集激光功率信息，通过激光功率设置值与采集值的对比，可判断激光器输出的激光功率是否正常，有无衰减等，并可进行实时激光功率补偿，保证3D打印加工质量，其采集记录的激光功率信息，可作为反映加工过程质量的依据。附图说明图1为本专利技术实施例中一种用于制造三维物体的激光功率实时检测系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例中一种用于制造三维物体的激光功率实时检测系统的工作状态原理示意图；附图标记：1、激光器；2、低功率激光功率计；3、分光镜；4、控制器；5、扫描单元；6、窗口镜；7、电机；8、支架；9、高功率激光功率计。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本专利技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、激光功率校准，控制器控制电机转动，与电机相连的支架运动，将设于支架上的高功率激光功率计运动至窗口镜的正下方，控制器控制扫描单元偏转至激光能照射在高功率激光功率计中心位置，开启激光器发射设定功率值的激光，分光镜将激光分为反射光和透射光，反射光经低功率激光功率计检测到第一反射光功率值，透射光经扫描单元和窗口镜射出，进入高功率激光功率计，检测出第一透射光功率值；/n步骤二、计算第一反射光功率值和第一透射光功率值的第一理论检测比值并记录在控制器内，控制电机转动，高功率激光功率计回归原位；/n步骤三、开启激光器发射所述设定功率值的激光进行烧结，低功率激光功率计实时检测第二反射光功率值，通过第一理论检测比值计算出第二透射光功率值，实时比较第二透射光功率值是否超出第一透射光功率值的误差，如未超出则继续烧结，如超出则进入下一步骤；/n步骤四、第二透射光功率值超出第一透射光功率值的允许误差，暂停烧结，重复步骤一，检测出第三反射光功率值和第三透射光功率值，计算第三反射光功率值和第三透射光功率值的实际检测比值并记录在控制器内，并分别与第一反射光功率值和第一透射光功率值比较，进行激光功率检测故障判断和补偿。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、激光功率校准，控制器控制电机转动，与电机相连的支架运动，将设于支架上的高功率激光功率计运动至窗口镜的正下方，控制器控制扫描单元偏转至激光能照射在高功率激光功率计中心位置，开启激光器发射设定功率值的激光，分光镜将激光分为反射光和透射光，反射光经低功率激光功率计检测到第一反射光功率值，透射光经扫描单元和窗口镜射出，进入高功率激光功率计，检测出第一透射光功率值；
步骤二、计算第一反射光功率值和第一透射光功率值的第一理论检测比值并记录在控制器内，控制电机转动，高功率激光功率计回归原位；
步骤三、开启激光器发射所述设定功率值的激光进行烧结，低功率激光功率计实时检测第二反射光功率值，通过第一理论检测比值计算出第二透射光功率值，实时比较第二透射光功率值是否超出第一透射光功率值的误差，如未超出则继续烧结，如超出则进入下一步骤；
步骤四、第二透射光功率值超出第一透射光功率值的允许误差，暂停烧结，重复步骤一，检测出第三反射光功率值和第三透射光功率值，计算第三反射光功率值和第三透射光功率值的实际检测比值并记录在控制器内，并分别与第一反射光功率值和第一透射光功率值比较，进行激光功率检测故障判断和补偿。


2.根据权利要求1所述的用于制造三维物体的激光功率实时检测方法，其特征在于，所述激光功率检测故障判断和补偿方法为：第三反射光功率值和第一反射光功率值不符，第三透射光功率值和第一透射光功率值相符，判断低功率激光功率计故障，进入步骤三继续烧结，待建造完成后，更换低功率激光功率计。


3.根据权利要求1所述的用于制造三维物体的激光功率实时检测方法，其特征在于，所述激光功率检测故障判断和补偿方法为：所述第三反射光功率值和第一反射光功率值不符、第三透射光功率值和第一透射光功率值也不符，并且同比例偏低或偏高，则判定激光器功率异常，进入步骤一完成校准后继续烧结。


4.根据权利要求1所述的用于制造三维物体的激光功率实时检测方法，其特征在于，所述激光功率检测故障判断和补偿方法为：第三反射光功率值和第一反射光功率值不符、第三透射光功率值和第一透射光功率值也不符，并且实际检测比值与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，陈锐敏，
申请(专利权)人：湖南华曙高科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43