基于选区激光熔化设备的智能铺粉规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于选区激光熔化设备的智能铺粉规划方法，包括：S1.采集加工零件每层的切片图像信息；S2.提取每层的切片图像信息中加工零件的轮廓信息；S3.扫描加工零件每层的轮廓，计算得到扫描线与加工零件每层轮廓的若干截距；S4.从每层轮廓的若干截距中筛选出每层轮廓的最大截距，得到轮廓的最大截距序列(L1,L2,

【技术实现步骤摘要】
基于选区激光熔化设备的智能铺粉规划方法


[0001]本专利技术涉及选区激光熔化加工领域，具体涉及一种基于选区激光熔化设备的智能铺粉规划方法。

技术介绍

[0002]选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)技术是增材制造中最具发展前景的一种技术，利用高能束激光直接熔化金属粉末，可形成几乎完全致密的高性能金属零件，可以加工传统方法无法加工或者难以加工的复杂零件，在航天航空、个性化生物制造及复杂模具镶块等方面具有广阔的应用前景。
[0003]目前在选区激光熔化的加工过程中存在铺粉不足，造成零件选区重熔，从而影响成形质量，也存在铺粉系数过大导致回收缸溢粉量较多，造成粉末污染以及筛粉工作量大的问题。
[0004]因此，为解决以上问题，需要一种能够有效估算铺粉量的基于选区激光熔化设备的智能铺粉规划方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供基于选区激光熔化设备的智能铺粉规划方法，能够实现精确铺粉，解决铺粉过量、铺粉不足和溢粉的问题。
[0006]本专利技术的基于选区激光熔化设备的智能铺粉规划方法，包括如下步骤：
[0007]S1.采集加工零件每层的切片图像信息；
[0008]S2.提取每层的切片图像信息中加工零件的轮廓信息，得到加工零件每层的轮廓信息；
[0009]S3.按照选区激光熔化设备的扫描方式扫描加工零件每层的轮廓，计算得到扫描线与加工零件每层轮廓的若干截距；其中，在扫描每层轮廓时，扫描线均从设定的扫描起始位置开始以间隔距离K逐步移动到设定的扫描终止位置；
[0010]S4.从每层轮廓的若干截距中筛选出每层轮廓的最大截距，得到轮廓的最大截距序列(L1,L2,
…
,L
i
,
…
,L
n
)；其中，L
i
为第i层轮廓的最大截距，n为轮廓层数；
[0011]S5.计算加工零件第一层所需的铺粉系数c1；所述铺粉系数其中，L为基板长度，所述基板长度所在的直线方向与扫描方向垂直，h为扫描后的熔融层与粉末层之间的高度差，h0为成形缸下降的高度；
[0012]S6.按照步骤S5类推，计算得到加工零件其余各层所需的铺粉系数：c2,
…
,c
i
,
…
,c
n
；其中，c
i
为第i层所需的铺粉系数；
[0013]S7.确定加工零件所需的总铺粉系数C；所述总铺粉系数
[0014]进一步，所述步骤S2，具体包括：
[0015]S21.对每层的切片图像信息进行灰度化处理，得到灰度化后的切片图像信息；
[0016]S22.对灰度化后的切片图像信息进行二值化处理，得到二值化后的切片图像信息；
[0017]S23.对二值化后的切片图像信息进行阈值分割处理，得到加工零件每层的轮廓信息。
[0018]进一步，根据如下步骤计算扫描线与加工零件轮廓的截距：
[0019]S31.将扫描线与加工零件轮廓的交点图像信息进行阈值分割处理，得到分割后的交点信息；
[0020]S32.对分割后的交点信息进行形态学操作处理，得到处理后的交点信息；
[0021]S33.对处理后的交点信息进行断开连通域处理，得到相互独立的交点信息；
[0022]S34.确定加工零件所有的相互独立的交点，并沿与扫描方向垂直的方向依次对确定好的交点进行两两分组；
[0023]S35.计算每组交点之间的距离，并将各组交点距离之和作为扫描线与加工零件轮廓的截距。
[0024]进一步，根据如下公式确定扫描后的熔融层与粉末层之间的高度差h：
[0025][0026]其中，α为粉末从粉末态到熔融态的变动系数；n为轮廓层数；h0为成形缸下降的高度。
[0027]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种基于选区激光熔化设备的智能铺粉规划方法，通过基于图像处理技术，在读取加工层数据后生成加工层图像，应用阈值分割、形态学、断开连通域等图像处理技术获取零件轮廓，并得到轮廓上的交点坐标。通过计算交点横坐标的差值得出零件在水平方向上的截距，并将截距作为其截面特征，从而建立不同加工零件与铺粉量的映射关系，智能规划该批零件整个加工过程的每一层铺粉量，在满足加工要求的前提下，实现了精确铺粉，使得溢粉量达到最少的目的。
附图说明
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：
[0029]图1为本专利技术的方法流程示意图；
[0030]图2为本专利技术的加工零件的轮廓分割效果图；
[0031]图3为本专利技术的基于加工零件特征的水平截距计算示意图。
具体实施方式
[0032]以下结合说明书附图对本专利技术做出进一步的说明，如图所示：
[0033]本专利技术的基于选区激光熔化设备的智能铺粉规划方法，包括如下步骤：
[0034]S1.采集加工零件每层的切片图像信息；
[0035]S2.提取每层的切片图像信息中加工零件的轮廓信息，得到加工零件每层的轮廓信息；
[0036]S3.按照选区激光熔化设备的扫描方式扫描加工零件每层的轮廓，计算得到扫描线与加工零件每层轮廓的若干截距；其中，在扫描每层轮廓时，扫描线均从设定的扫描起始
位置开始以间隔距离K逐步移动到设定的扫描终止位置；
[0037]S4.从每层轮廓的若干截距中筛选出每层轮廓的最大截距，得到轮廓的最大截距序列(L1,L2,
…
,L
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n
)；其中，L
i
为第i层轮廓的最大截距，n为轮廓层数；
[0038]S5.计算加工零件第一层所需的铺粉系数c1；所述铺粉系数其中，L为基板长度，所述基板长度所在的直线方向与扫描方向垂直，h为扫描后的熔融层与粉末层之间的高度差，h0为成形缸下降的高度；
[0039]S6.按照步骤S5类推，计算得到加工零件其余各层所需的铺粉系数：c2,
…
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i
,
…
,c
n
；其中，c
i
为第i层所需的铺粉系数；
[0040]S7.确定加工零件所需的总铺粉系数C；所述总铺粉系数所述总铺粉系数实际上为一个高度值，往选区激光熔化设备的供粉缸中添加粉末，使得粉末的高度达到总铺粉系数的值，即确定了所需的总铺粉量。
[0041]本实施例中，步骤S1中，首先设计加工零件的三维零件模型，然后使用切片软件对三维零件模型进行切片，得到加工零件的若干切片层，从而采集得到加工零件每层的切片图像信息；所述加工零件可以为一个，也可以为多个，每个加工零件的切片处理均相同。其中，通过切片软件处理后，可以得到三角面片.stl的切片文件；
[0042]进一步地，为了模拟后续的加工过程，还要通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于选区激光熔化设备的智能铺粉规划方法，其特征在于：包括如下步骤：S1.采集加工零件每层的切片图像信息；S2.提取每层的切片图像信息中加工零件的轮廓信息，得到加工零件每层的轮廓信息；S3.按照选区激光熔化设备的扫描方式扫描加工零件每层的轮廓，计算得到扫描线与加工零件每层轮廓的若干截距；其中，在扫描每层轮廓时，扫描线均从设定的扫描起始位置开始以间隔距离K逐步移动到设定的扫描终止位置；S4.从每层轮廓的若干截距中筛选出每层轮廓的最大截距，得到轮廓的最大截距序列(L1,L2,
…
,L
i
,
…
,L
n
)；其中，L
i
为第i层轮廓的最大截距，n为轮廓层数；S5.计算加工零件第一层所需的铺粉系数c1；所述铺粉系数其中，L为基板长度，所述基板长度所在的直线方向与扫描方向垂直，h为扫描后的熔融层与粉末层之间的高度差，h0为成形缸下降的高度；S6.按照步骤S5类推，计算得到加工零件其余各层所需的铺粉系数：c2,
…
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i
,
…
,c
n
；其中，c
i
为第i层所需的铺粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠华，白培康，刘立鑫，刘斌，赵占勇，李霍东，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：