用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法、装置和存储介质制造方法及图纸

一种用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法、装置和存储介质，其中扫描方法包括：对待打印零件进行切片获得轮廓，该轮廓为一个或多个闭合的多边形；对每一个多边形的内部采用填充线进行填充，且至少与轮廓边界相近或相连的所有填充线相互平行；将上述相互平行的填充线进行扫描排序，以使后扫描的填充线的与轮廓相近或相连的一端的端点不能超出与其相邻的之前扫描的填充线。本发明专利技术通过控制与轮廓相连或相近的填充线的扫描顺序，能精确控制填充线所形成熔池的形状，使后扫描的填充线形成的熔池能在最大程序上依附于之前扫描形成的熔池一侧，有利于熔池局部温度梯度控制，进而形成完美的熔池形状；从而有效提升成型零件的表面质量和致密性，进而抑制局部翘曲。进而抑制局部翘曲。进而抑制局部翘曲。

Laser scanning method, device and storage medium for powder bed melting process

【技术实现步骤摘要】
用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法、装置和存储介质


[0001]本申请涉及增材制造
，特别是涉及一种用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法、装置、计算机设备和存储介质。

技术介绍

[0002]选择性激光熔化技术是一种通过控制激光逐层扫描，层层叠加形成三维工件的快速制造技术。其工艺流程如下：首先对工件的三维模型进行切片处理，得到工件每一层的轮廓信息；将粉末状材料均匀地铺洒在工作平台表面上，激光根据系统指令选择性地熔化粉末；一个截面完成后，再铺上一层新材料，继续有选择性地根据三维物体对应的截面信息进行扫描；按照此方法再对下一个截面进行铺粉扫描，最终得到三维工件。该方法的优点在于可用来制造过程柔性程度高、工件力学性能优异和尺寸精度高的金属工件。
[0003]然而，在选择性激光熔化过程中，激光扫描到的区域热量分布集中，容易因与周围未被激光扫描到的粉末形成大的温度梯度，从而造成翘曲变形、开裂等问题。考虑到构建过程中激光的扫描路径、扫描功率、扫描速度、扫描间距等扫描方法的变化将影响热量的分布和残余应力的分布，进而影响最终的制造效果，因此激光扫描方法的设计一直是该技术中研究的课题。
[0004]现有技术中，常采用的扫描方式主要可以分为平行线扫描、轮廓等距线扫描、以及二者混合扫描，常见的分区方式有条带式和棋盘式等，但大都未对扫描线顺序进行明确规定；而扫描线顺序会极大地影响局部熔池形貌，从而影响了所打印零件的表面质量和致密性。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法、装置、计算机设备和存储介质，该方法能有效提升成型零件的表面质量和致密性，抑制局部(尤其是轮廓处)翘曲。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法，该方法包括以下步骤：
[0007]对待打印零件进行切片获得轮廓，所述轮廓为一个或多个闭合的多边形；
[0008]对每一个多边形的内部采用填充线进行填充，且至少与轮廓边界相近或相连的所有填充线f(k)(k＝1，2，
…
m)相互平行；
[0009]将上述相互平行的填充线f(k)进行扫描排序，以使后扫描的填充线的与轮廓相近或相连的一端的端点不能超出与其相邻的之前扫描的填充线。
[0010]作为本专利技术的进一步优选方案，将上述相互平行的填充线f(k)进行扫描排序具体包括以下步骤：
[0011]步骤31、对相互平行的填充线垂直的方向作出方向相反的一对单位矢量，分别定义为
[0012]步骤32、在多边形的每一条边上任取一点，过该点作一方向与f(k)平行且指向待打印零件内部的单位矢量根据的方向与该条边平行，且≥0求得所述为该条边的单位矢量；
[0013]步骤33、当填充线f(k)中某一条填充线与多边形的两条边相近或相连，计算这两条边的单位矢量和与的数量积的乘积，如果的数量积的乘积，如果则将该填充线分割成两条或两条以上，得到新的与轮廓相近或相连的n条填充线f
′
(k)(k＝1，2，
…
n)(n≥m)，且每条填充线均只与多边形的唯一条边相近或相连；
[0014]步骤34、对于填充线f
′
(k)中的每一条填充线，将与该填充线相近或相连的多边形的唯一条边的单位矢量分别与求数量积，如果则确定该填充线的排序矢量为否则确定该填充线的排序矢量为
[0015]步骤35、将排序矢量相同且相邻的填充线编为一扫描组，并对同一扫描组内的填充线按其排序矢量的方向进行依次扫描。
[0016]作为本专利技术的进一步优选方案，当轮廓包含两个或两个以上扫描组时，两个或两个以上扫描组之间按照或方向进行依次扫描。
[0017]作为本专利技术的进一步优选方案，所述与轮廓边界相近或相连的填充线为该填充线的端点与轮廓之间的距离在0.5mm以内。
[0018]作为本专利技术的进一步优选方案，所述步骤33中将该填充线分割成两条，且分割点为该填充线的中点位置。
[0019]本专利技术还提供了一种用于粉末床熔融工艺的激光扫描装置，所述装置包括：
[0020]切片模块，用于对待打印零件进行切片获得轮廓，所述轮廓为一个或多个闭合的多边形；
[0021]填充线控制模块，用于对每一个多边形的内部采用填充线进行填充，且至少与轮廓边界相近或相连的所有填充线f(k)(k＝1，2，
…
m)相互平行；以及
[0022]扫描顺序控制模块，用于将上述相互平行的填充线f(k)进行扫描排序，以使后扫描的填充线的与轮廓相近或相连的一端的端点不能超出与其相邻的之前扫描的填充线。
[0023]本专利技术又提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的方法的步骤。
[0024]本专利技术又提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法的步骤。
[0025]本专利技术的用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法，通过包括：对待打印零件进行切片获得轮廓，所述轮廓为一个或多个闭合的多边形；对每一个多边形的内部采用填充线进行填充，且至少与轮廓边界相近或相连的所有填充线f(k)(k＝1，2，
…
m)相互平行；将上述相互平行的填充线f(k)进行扫描排序，以使后扫描的填充线的与轮廓相近或相连的一端的端点不能超出与其相邻的之前扫描的填充线；使得本专利技术通过控制与轮廓相连或相近的填充线的扫描顺序，能精确控制填充线所形成熔池的形状，尤其是扫描线头尾的熔池形状，使后扫描的填充线形成的熔池能在最大程序上依附于之前扫描形成的熔池一侧，有利于熔池
局部温度梯度控制，进而形成完美的熔池形状；从而能有效提升成型零件的表面质量和致密性，进而抑制局部(尤其是轮廓处)翘曲。
附图说明
[0026]图1为本专利技术用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法提供的一实施例的方法流程图；
[0027]图2为本专利技术用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法提供的一实施例的工作图一；
[0028]图3为本专利技术用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法提供的一实施例的工作图二；
[0029]图4为本专利技术用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法提供的一实施例的工作图三；
[0030]图5为本专利技术用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法提供的一实施例的工作图四；
[0031]图6为本专利技术用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法提供的一实施例的工作图五；
[0032]图7为本专利技术用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法提供的一实施例的工作图六；
[0033]图8为本专利技术用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法提供的一实施例的另一工作状态图。
具体实施方式
[0034]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法，其特征在于，包括：对待打印零件进行切片获得轮廓，所述轮廓为一个或多个闭合的多边形；对每一个多边形的内部采用填充线进行填充，且至少与轮廓边界相近或相连的所有填充线f(k)(k＝1，2，
…
m)相互平行；将上述相互平行的填充线f(k)进行扫描排序，以使后扫描的填充线的与轮廓相近或相连的一端的端点不能超出与其相邻的之前扫描的填充线。2.根据权利要求1所述的用于粉末床熔融工艺的激光扫描方法，其特征在于，将上述相互平行的填充线f(k)进行扫描排序具体包括以下步骤：步骤31、对相互平行的填充线垂直的方向作出方向相反的一对单位矢量，分别定义为步骤32、在多边形的每一条边上任取一点，过该点作一方向与f(k)平行且指向待打印零件内部的单位矢量根据的方向与该条边平行，且的方向与该条边平行，且求得所述为该条边的单位矢量；步骤33、当填充线f(k)中某一条填充线与多边形的两条边相近或相连，计算这两条边的单位矢量和与的数量积的乘积，如果的数量积的乘积，如果则将该填充线分割成两条或两条以上，得到新的与轮廓相近或相连的n条填充线f
′
(k)(k＝1，2，
…
n)(n≥m)，且每条填充线均只与多边形的唯一条边相近或相连；步骤34、对于填充线f
′
(k)中的每一条填充线，将与该填充线相近或相连的多边形的唯一条边的单位矢量分别与求数量积，如果则确定该填充线的排序矢量为否则确定该填充线的排序矢量为步骤35...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰，刘礼庚，陈禹含，唐平，
申请(专利权)人：湖南华曙高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：