一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法技术方案

本发明专利技术提供一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法，具体而言包括监控一体装置，包括高清工业相机和PLC工控机系统，用于粉末床实时监控及PLC信号输入输出；风场控制组件，包括循环风机、吹风盒及吸风盒，所述循环风机用于实时控制风量风速大小，所述吹风盒作为粉末床幅面吹风通道，吸风盒作为粉末床幅面吸风通道；供粉控制组件，包括步进电机、供粉缸精密丝杠、供粉缸舱体及铺粉刮刀，上述组件实现供粉粉量精确控制；光学控制组件。本发明专利技术的一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法可以实现打印过程中打印状态实时监控与反馈处理，有效解决了打印过程中由于粉末床表面缺粉、风速不够以及零件变形导致打印产品报废的问题。打印产品报废的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法


[0001]本专利技术涉及激光增材制造
，具体为一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法。

技术介绍

[0002]选区激光熔化(Selectivelasermelting，SLM)，又叫粉末床3D打印技术，是金属材料3D打印中最具备批量、自动化生产能力的增材制造技术之一。其采用精细聚焦光斑快速熔化15
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53目的金属粉末材料，用它能直接成型任意形状以及具有完全冶金结合的高致密度、力学性能良好的金属功能零件。其致密度可达到近乎100％，目前在航空航天、军工等领域已有部分产品实现中小批量生产应用，是一种极具发展前景的快速成型技术，而且其应用范围已拓展到医疗、汽车、模具等民用领域。
[0003]目前，随着粉末床3D打印增材制造技术的快速发展，设备智能化、自动化需求越来越高，随着打印幅面的增大，打印周期的不断加长，人员无法实时监控打印状态，打印过程中经常由于粉末床缺粉、零件变形、粉渣残留等问题没有及时发现并修正导致产品报废，这些问题严重阻碍了粉末床3D打印技术朝着高效智能化、自动化方向的发展速度。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法，通过高清工业相机逐层捕捉粉末床当前层状态，利用软件进行图像灰度识别处理分析，判断打印层出现的问题类型；针对粉末床缺粉、零件变形、粉渣残留等三种不同问题，PLC工控机对应做出相应信号响应，分别通过控制供粉轴增加供粉粉末、控制脉冲激光进行零件表层修正、控制风机实时增大风量风速三种不同途径，实现自动解决上述问题。
[0006](二)技术方案
[0007]本专利技术提供如下技术方案：一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法，包括：监控一体装置，包括高清工业相机和PLC工控机系统，用于粉末床实时监控及PLC信号输入输出；
[0008]风场控制组件，包括循环风机、吹风盒及吸风盒，设置在粉末床成型幅面前后端，循环风机作为风场输出源，实现了实时控制风量风速大小，吹风盒作为粉末床幅面吹风通道，吸风盒作为粉末床幅面吸风通道；
[0009]供粉控制组件，包括步进电机、供粉缸精密丝杠、供粉缸舱体及铺粉刮刀；实现了供粉粉量精确控制；
[0010]光学控制组件，包括连续激光器、脉冲激光器及光学振镜，连续激光器用于零件打印成型，脉冲激光器用于零件减材切削，设置在激光器后端的光学振镜定义了光路传输通道。
[0011]进一步，针对粉末床缺粉问题，PLC工控机对应做出相应信号响应，通过控制供粉轴增加供粉粉末实现缺粉自动检测修正，循环检测修正补粉量，避免缺粉导致的打印缺陷问题；
[0012]进一步，针对零件变形问题，PLC工控机对应做出相应信号响应，通过控制脉冲激光进行零件表层修正，控制零件成型质量，解决零件打印变形问题；
[0013]进一步，针对粉渣残留问题，PLC工控机对应做出相应信号响应，通过控制风机实时增大风量风速，动态优化风场，解决粉渣残留问题；
[0014]进而，通过上述打印过程自动监控，减少打印缺陷的产生，实现打印过程实时状态监控及反馈调节，提高成型质量，解决打印过程中由于粉末床表面缺粉、风速不够以及零件变形导致打印产品报废的问题。
[0015]与现有技术相比，本专利技术提供了一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法，具备以下有益效果：
[0016]该打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法，通过高清工业相机逐层捕捉粉末床当前层状态，利用软件进行图像灰度识别处理分析，判断打印层出现的问题类型；针对粉末床缺粉、零件变形、粉渣残留等三种不同问题，PLC工控机对应做出相应信号响应，分别通过控制供粉轴增加供粉粉末、控制脉冲激光进行零件表层修正、控制风机实时增大风量风速三种不同途径，有效解决了打印过程中由于粉末床表面缺粉、风速不够以及零件变形导致打印产品报废的问题，减少了打印缺陷的产生，实现了打印过程实时状态监控及反馈调节，提高了成型质量。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例的一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法的结构示例；
[0018]图2为本专利技术打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法的过程控制流程图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]请结合图1所示的一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法的结构示例，根据本专利技术示例性实施例的一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法具有监控一体装置、风场控制组件、供粉控制组件及光学控制组件，包括监控一体装置，定义用于粉末床实时监控及PLC信号输入输出；风场控制组件，包括循环风机、吹风盒及吸风盒，所述循环风机定义用于实时控制风量风速大小，所述吹风盒定义作为粉末床幅面吹风通道，所述吸风盒定义作为粉末床幅面吸风通道；供粉控制组件定义用于实现供粉粉量精确控制；光学控制组件，包括连续激光器、脉冲激光器及光学振镜，所述连续激光器定义用于零件打印成型，所述脉冲激光器定义用于零件减材切削。通过上述打印过程自动监
控，减少打印缺陷的产生，实现打印过程实时状态监控及反馈调节，提高成型质量，有效解决了打印过程中由于粉末床表面缺粉、风速不够以及零件变形导致打印产品报废的问题。
[0021]如图1所示的一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法包括步进电机1、供粉缸精密丝杠2、供粉缸舱体3、吹风盒4、铺粉刮刀5、光学振镜(连续激光器)6、高清工业相机7、光学振镜(脉冲激光器)8、连续激光器9、脉冲激光器10、PLC工控机系统11、吸风盒12、循环风机13、零件14、成型缸舱体15、成型杠精密丝杠16。
[0022]监控一体装置，包括高清工业相机7和PLC工控机系统11，用于成型缸舱体15表面粉末床及零件14实时监控及PLC信号输入输出；
[0023]风场控制组件，包括循环风机13、吹风盒4及吸风盒12，设置在成型缸舱体15表面粉末床成型幅面前后端，循环风机13作为风场输出源，实现了实时控制风量风速大小，吹风盒4作为粉末床幅面吹风通道，吸风盒12作为粉末床幅面吸风通道；
[0024]进一步，针对粉渣残留问题，PLC工控机系统11对应做出相应信号响应，通过控制循环风机13实时增大风量风速，动态优化风场，解决粉渣残留问题；
[0025]供粉控制组件，包括步进电机1、供粉缸精密丝杠2、供粉缸舱体3及铺粉刮刀5；实现了供粉粉量精确控制；
[0026]进一步，针对粉末床缺粉问题，PLC工控机系统11对应做出相应信号响应，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种打印过程粉末床智能监控与故障反馈处理系统与方法，包括监控一体装置，其特征在于：监控一体装置，包括高清工业相机和PLC工控机系统，用于粉末床实时监控及PLC信号输入输出；风场控制组件，包括循环风机、吹风盒及吸风盒，设置在粉末床成型幅面前后端，循环风机作为风场输出源，实现了实时控制风量风速大小，吹风盒作为粉末床幅面吹风通道，吸风盒作为粉末床幅面吸风通道；供粉控制组件，包括步进电机、供粉缸精密丝杠、...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢月华，唱丽丽，邢飞，石拓，王博，
申请(专利权)人：苏州中科煜宸激光智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：