用于多激光选区熔化成形零件的扫描方法技术

本发明专利技术提供一种用于多激光选区熔化成形零件的扫描方法，其包括以下步骤：S1、对振镜扫描区域进行划分，利用o套激光扫描系统将成型幅面等分为o个区域，并确定扫描区域的边界线，在公共区内随机生成X、Y两根分割线，并生成S1、S2、S3、S4四个扫描区域；S2、将成型幅面划分为4

【技术实现步骤摘要】
用于多激光选区熔化成形零件的扫描方法


[0001]本专利技术涉及激光熔化领域，具体地涉及一种用于多激光选区熔化成形零件的扫描方法。

技术介绍

[0002]选区激光熔化成型技术可以获得冶金结合、致密组织、高尺寸精度和良好力学性能的成型件，近年来已成为最有竞争力的一种金属3D打印技术。但是它存在成型尺寸受限、成型效率低的缺点，这已成为制约这项技术发展的瓶颈问题，如果解决了上述问题，这项技术未来的发展前景将更加广阔。
[0003]近两年来，国内外设备制造厂商相继推出了多激光、多振镜扫描系统，扫描幅面从原来的250mm
×
250mm级别扩大至600mm
×
600mm以上，光学系统从相应单激光、单振镜已升级至四激光、四振镜，打印效率亦提升3倍以上。
[0004]激光作用到粉末床上，粉末受热熔化，同时会形成飞溅颗粒、低熔点元素气化烟尘等副产物，需被循环气流高效带离打印面，否则会严重影响熔池形貌和其中气孔的排出，进而影响打印质量。随着成型区域的增大，激光扫描系统的增加，稳定、可靠的气流场对高质量零件的成型显得尤为重要。
[0005]在激光扫描时，多激光束（即激光系统数量≥2）同时打印时，相邻两激光同时扫描拼接区域或扫描区域临近时，激光束照射到粉末床上产生的飞溅颗粒、金属蒸汽云互相干扰，造成相应打印区域气孔、未熔缺陷增多，零件表面粗糙度增大。
[0006]在粉末床上方，若循环气流运行方向上激光束的数量超过2个（如2
×
2、2
×
3、3
×
3、4
×
4激光系统），在打印时，处于吹风气流上游的打印区域产生的烟尘会影响下游某些区域内的风速、风压和激光透射率（垂直于气流方向一定宽度范围内），形成气流遮蔽效应，下游区域的打印质量受到严重影响。
[0007]循环气流运行方向上，若激光扫描区域的数量超过2个，气流行进方向上打印区域较大，上游扫描区域粒径较小的粉末颗粒和打印产生的部分烟尘则会堆积在下游一定范围内的扫描区域，影响下游区域待扫描区域的粉层厚度，造成打印质量异常。
[0008]若需要打印高质量零件，多激光扫描系统不能同时开启打印，在同气流运行方向上，上游扫描区域需等待下游区域扫描完毕后才可启动，打印效率将受到严重影响，因此亟需研究一种新的成形扫描方法能够在保证打印质量的基础上提高打印效率。

技术实现思路

[0009]为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供一种用于多激光选区熔化成形零件的扫描方法，其能够在多激光束同时开启时，基于预估扫描时长，通过各区域扫描顺序的优化设置，合理规避激光扫描时产生的烟尘相互遮蔽，激光束彼此之间不会产生干扰，在提高打印效率的基础上进而保证扫描打印的质量。
[0010]具体的，本专利技术提供一种用于多激光选区熔化成形零件的扫描方法，其包括以下
步骤：S1、根据n套激光扫描系统将成型幅面等分为o个扫描区，并确定o个扫描区的边界线，在每一个扫描区内随机生成X、Y两根分割线，将每一个扫描区均划分为S1、S2、S3、S4四个扫描区域，其中扫描区域S4位于扫描区域S1的下游，扫描区域S3位于扫描区域S2的下游，所述四个扫描区域中任意两个扫描区域之间的拼接区域形成扫描区域S5~S8，所述四个扫描区域之间的拼接区域形成扫描区域S9；S2、将成型幅面划分为4
×
o个微区矩阵，o大于等于2；S3、对扫描区域的微区进行划分：将四个微区矩阵的多个微区划分至S1、S2、S3、S4四个扫描区域，并将S1、S2、S3、S4四个扫描区域的的扫描数据下分到各个微区，其中，扫描区域S1包含的微区为A1、A2、......、A
n
；扫描区域S4包含的微区为 a1、a2、......、a
m
；扫描区域S2包含的微区为B1、B2、......、B
q
；扫描区域S3包含的微区为 b1、b2、......、b
p
，其中m、n、p、q、o均为自然数，m=n=p=q=o；S4、对分配在各微区内的零件或封闭区域进行打印时长预估，获取各个微区的打印时长，具体包括如下子步骤：S41、将待打印零件或封闭区域进行切片分层，得到多个切片层；S42、对每个切片层进行扫描路径规划和激光参数赋值；S43、对分配在各个微区内的零件或封闭区域的打印时长进行估时，具体步骤如下：假设某微区内有x个零件或封闭区域，则该微区打印总耗时为：T=t1+t
1~2
+t2+t
2~3
+t3+
···
t
x
‑1+ t
(x
‑
1)~x
+t
x
t
x
=S
x
/V
x
+t
’
·
Nt
x
‑
1~x
=S
’
x
‑
1~x
/V
jump
S
’
x
‑
1~x =[（x
x
‑
x
x
‑1）2+（y
x
‑
y
x
‑1）2]1/2
式中，t
x
为微区内每个零件或封闭区域的打印耗时，S
x
为该区域内所有扫描矢量线段的总长度，V
x
为该区域的扫描速度，t
’
为相邻两个矢量线段间的跳转耗时，N为跳转点数量；t
x
‑
1~x
为第x
‑
1个零件的结束点跳转到第x个零件的起始点的耗时，结束点的坐标为x
x
‑1，y
x
‑1，起始点的坐标为x
x
，y
x
，S
’
x
‑
1~x
为跳转距离，V
jump
为跳转速度；S5、根据步骤S4计算每个扫描区域内部的所有微区的耗时分别为：扫描区域S4中的微区a1~a
m
打印耗时分别为t
´1， t
´2， t
´3，
ꢀ…
，t
´
m
‑1，t
´
m
；扫描区域S1中的微区A1~A
n
耗时为T
´1， T
´2， T
´3，
ꢀ…
，T
´
n
‑1， T
´
n
；扫描区域S3中的微区b1~b
p
耗时为t
´´1， t
´´2， t
´´3，
ꢀ…
，t
´´
p
‑1， t
´´
p
；扫描区域S2中的微区B1~B
q
耗时为T
´´1， T本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多激光选区熔化成形零件的扫描方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、根据o套激光扫描系统将成型幅面等分为o个扫描区，并确定o个扫描区的边界线，在每一个扫描区内随机生成X、Y两根分割线，将每一个扫描区均划分为S1、S2、S3、S4四个扫描区域，其中扫描区域S4位于扫描区域S1的下游，扫描区域S3位于扫描区域S2的下游；S2、将成型幅面划分为4
×
o个微区矩阵，o大于等于2；S3、对扫描区域的微区进行划分：将四个微区矩阵的多个微区划分至S1、S2、S3、S4四个扫描区域，并将S1、S2、S3、S4四个扫描区域的的扫描数据下分到各个微区，其中，扫描区域S1包含的微区为A1、A2、......、A
n
；扫描区域S4包含的微区为 a1、a2、......、a
m
；扫描区域S2包含的微区为B1、B2、......、B
q
；扫描区域S3包含的微区为 b1、b2、......、b
p
，其中m、n、p、q、o均为自然数，m=n=p=q=o；S4、对分配在各微区内的零件或封闭区域进行打印时长预估，获取各个微区的打印时长，具体包括如下子步骤：S41、将待打印零件或封闭区域进行切片分层，得到多个切片层；S42、对每个切片层进行扫描路径规划和激光参数赋值；S43、对分配在各个微区内的零件或封闭区域的打印时长进行估时，具体步骤如下：假设某微区内有x个零件或封闭区域，则该微区打印总耗时为：T=t1+t
1~2
+t2+t
2~3
+t3+
···
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x
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‑
1~x =[（x
x
‑
x
x
‑1）2+（y
x
‑
y
x
‑1）2]
1/2
式中，t
x
为微区内每个零件或封闭区域的打印耗时，S
x
为该区域内所有扫描矢量线段的总长度，V
x
为该区域的扫描速度，t
’
为相邻两个矢量线段间的跳转耗时，N为跳转点数量；t
x
‑
1~x
为第x
‑
1个零件的结束点跳转到第x个零件的起始点的耗时，结束点的坐标为x
x
‑1，y
x
‑1，起始点的坐标为x
x
，y
x
，S
’
x
‑
1~x
为跳转距离，V
jump
为跳转速度；S5、根据步骤S4计算每个扫描区域内部的所有微区的耗时分别为：扫描区域S4中的微区a1~a
m
打印耗时分别为t
´1， t
´2， t
´3，
ꢀ…
，t
´
m
‑1，t
´
m
；扫描区域S1中的微区A1~A
n
耗时为T

【专利技术属性】
技术研发人员：郭东海，陈新新，冯云龙，吴朋越，
申请(专利权)人：北京易加三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：