基于光栅尺全闭环实时控制提高铺粉工件成形精度的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及增材制造技术领域，具体而言涉及基于光栅尺全闭环实时控制提高铺粉工件成形精度的装置及方法，包括成型缸、电机、光栅尺位移传感器、驱动器、控制器，其中，所述电机、光栅尺位移传感器、驱动器和控制器形成闭环反馈系统，所述控制器能与光栅尺位移传感器采集的数据信息交互，利用光栅尺位移传感器检测精度高、响应速度快的特点，对基板移动位置精确测量，并将位置数据实时反馈给控制器，可编程控制器将基板移动位置的实时数据作为基准传递给伺服系统中，使基板升降到指定位置时，位置信息为光栅尺位移传感器实际测量值，实现对铺粉层厚实时全闭环位置控制，控制每次下降的高度保持一致，使每层铺粉的厚度保持一致，提高激光烧结粉末的精度。激光烧结粉末的精度。激光烧结粉末的精度。

【技术实现步骤摘要】
基于光栅尺全闭环实时控制提高铺粉工件成形精度的装置及方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体而言涉及基于光栅尺全闭环实时控制提高铺粉工件成形精度的装置及方法。

技术介绍

[0002]铺粉式金属3D打印是金属增材制造技术中的一个重要分支。该技术以预置于粉末平台上的金属粉末为原料，以零件的三维数字模型为基础，利用激光或电子束等高能束，在三维模型离散出的一系列二维平面上，逐层熔融粉末，并最终制造出三维金属零件。目前应用最广泛的是利用激光作为能量源的铺粉式金属3D打印，又称为选择性激光熔融(Selected Laser Melting,SLM)。
[0003]打印开始前，粉末被存储在粉末备料缸内，打印基板放入粉末成型缸。打印开始之后，粉末备料缸向上运动，送出一定量粉末，铺粉刮刀将粉末向粉末成型缸方向刮送，在打印平台上铺展开，形成一层厚度均匀的粉末层；激光光源发出激光，经聚焦光路聚焦后，通过X
‑
Y扫描振镜控制方向，根据STL文件中的扫描路径，扫描打印基板上的粉末层，通过激光能量使扫描路径上的粉末熔融，并与基板(或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光栅尺全闭环实时控制提高铺粉工件成形精度的装置，其特征在于，包括：成型缸(1)，内部设有能上下移动且用于承载粉末的基板(11)，所述基板(11)的下方通过导杆(13)固定连接有与所述基板(11)平行分布的底板(14)；电机(2)，被设置通过丝杆传动机构驱动所述基板(11)上下移动；光栅尺位移传感器(30)，包括与所述基板(11)的移动方向平行设置的光栅尺(31)以及活动安装在所述光栅尺(31)上的光栅尺读头(32)，所述光栅尺读头(32)固定安装在所述底板(14)上，使所述光栅尺读头(32)与所述基板(11)同步产生相同的位移，令所述光栅尺位移传感器(30)能获取所述基板(11)的移动距离；驱动器(5)，被设置用于驱动所述电机(2)；控制器(6)，被设置与所述光栅尺位移传感器(30)、驱动器(5)电连接；其中，所述电机(2)、光栅尺位移传感器(30)、驱动器(5)和控制器(6)形成闭环反馈系统，所述控制器(6)被配置为实时获取所述光栅尺读头(32)在所述光栅尺(31)上的位置信息，并控制所述驱动器(5)的驱动状态，使所述电机(2)在所述光栅尺读头(32)移动至设定位置时停止转动。2.根据权利要求1所述的基于光栅尺全闭环实时控制提高铺粉工件成形精度的装置，其特征在于，定义所述基板(11)一个运动周期内移动的高度为H，所述基板(11)移动的初始位置为H
始
，终点位置为H
终
，所述基板(11)移动过程中的位置高度为H
i
，其中，H
始
≤H
i
≤H
终
；在一个运动周期内，所述基板(11)由H
始
移动至H
终
，所述光栅尺读头(31)用于实时获取H
i
的位置信息，所述光栅尺位移传感器(30)将H
i
的位置信息实时传递给所述控制器(6)，所述控制器(6)被配置为：当H
始
<H
i
<H
终
时，所述控制器(6)向驱动器(5)发出驱动信号，所述驱动器(5)控制电机(2)转动；当H
i
＝H
终
时，所述控制器(6)向驱动器(5)发出停止信号，所述驱动器(5)控制电机(2)停止，此时，光栅尺读头(31)停止在H
终
位置。3.根据权利要求1所述的基于光栅尺全闭环实时控制提高铺粉工件成形精度的装置，其特征在于，还包括编码器(4)，所述编码器(4)与电机(2)、控制器(6)电连接，并将获取的电机(2)转速信息传递到所述控制器(6)。4.根据权利要求3所述的基于光栅尺全闭环实时控制提高铺粉工件成形精度的装置，其特征在于，所述控制器(6)包括可编程控制器，所述控制器(6)被设置为能根据所述编码器(4)反馈的电机(2)的转速判断所述基板(11)的移动速度。5.根据权利要求1所述的基于光栅尺全闭环实时控制提高铺粉工件成形精度的装置，其特征在于，所述电机(2)包括伺服电机，所述光栅尺位移传感器(30)包括差分脉冲光栅尺，采集频率范围在0～50KHz。6.根据权利要求1
‑
5中的任意一项所述的基于光栅尺全闭环实时控制提高铺粉工件成形精度的装置，其特征在于，所述丝杆传动机构包括垂直固定设置于所述基板(11)和底板(14)之间的丝杆(23)以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭泽望，唱丽丽，邢飞，张巍，王宇豪，
申请(专利权)人：南京中科煜宸激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：