一種用于增材制造三維物體的掃描方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于增材制造三維物體的掃描方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)在對(duì)實(shí)心三維物體進(jìn)行分層掃描加工時(shí)，針對(duì)整個(gè)零件單層切片待掃描 區(qū)域均采用相同的激光參數(shù)進(jìn)行掃描加工，然而對(duì)于大部分實(shí)心三維物體而言，其對(duì)三維 物體內(nèi)部的加工精度要求遠(yuǎn)沒(méi)有對(duì)零件表面精度的要求高，采用現(xiàn)有的掃描加工方法，在 進(jìn)行三維物體內(nèi)部掃描加工時(shí)消耗了大量的時(shí)間，特別是對(duì)于大尺寸三維物體，嚴(yán)重影響 了三維物體的掃描加工效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種用于增材制造三維物體的掃描方法，解決了現(xiàn)有三維物 體內(nèi)部掃描加工時(shí)效率低的問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種用于增材制造三維物體的掃描方法，包括:設(shè)置 某一值作為三維物體表層區(qū)域閾值，然后根據(jù)該閾值將三維物體整體分為表層區(qū)域和內(nèi)部 區(qū)域，并對(duì)表層區(qū)域采用小光斑熱源掃描，對(duì)內(nèi)部區(qū)域采用大光斑熱源掃描，完成掃描。
[0005] 本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0006] 包括以下步驟：
[0007] 步驟1:輸入三維物體模型的m層切片文件、表層區(qū)域閾值1^、內(nèi)部區(qū)域多層單燒系 數(shù)c，三維物體沿Z軸方向的總高度H、單層切片厚度Ah，第i層切片為當(dāng)前層切片，其中，

表示取整，m、i、c均為整數(shù)；
[0008] 步驟2:若i · AhSL^H -（i · AlOSU，跳至步驟6;否則，跳至步驟3;
[0009] 步驟3:將當(dāng)前層切片輪廓線向輪廓范圍內(nèi)偏置U，得到的偏置輪廓線（5)將該層 切片待掃描區(qū)域劃分為表層區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域；
[0010] 步驟4:對(duì)由步驟3得到的該層切片的表層區(qū)域采用小光斑熱源進(jìn)行掃描；
[0011]

為大于等于1的整數(shù)，則對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域采用大光斑熱源進(jìn) 行掃描，否則，對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域不執(zhí)行掃描，跳至步驟7;
[0012] 步驟6:對(duì)當(dāng)前層切片待掃描區(qū)域采用小光斑熱源進(jìn)行掃描；
[0013] 步驟7:更新i值，得到的第i層切片作為當(dāng)前層切片，跳至步驟2直至完成三維物體 所有層切片的掃描，完成三維物體掃描成型。
[0014] 對(duì)表層區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域結(jié)合處采用大小光斑熱源搭接方式進(jìn)行掃描。
[0015]內(nèi)部區(qū)域多層單燒系數(shù)2<C<4。
[0016]

為大于等于1的整數(shù)，則對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域在X和/或Y方向 上輪廓的截面寬度小于兩倍搭接寬度的區(qū)域采用小光斑熱源進(jìn)行掃描，對(duì)該層切片的其余 內(nèi)部區(qū)域采用大光斑熱源進(jìn)行掃描;否則，對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域不執(zhí)行掃描，跳至步驟7。
[0017] 表層區(qū)域閾值由用戶根據(jù)三維物體加工精度要求設(shè)定。
[0018] 熱源包括激光束、電子束和等離子束。
[0019] 掃描方法包括激光選區(qū)燒結(jié)、激光選區(qū)熔化、電子束選區(qū)熔化。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：一種用于增材制造三維物體的掃描方法，用戶可以根據(jù)加 工要求自由設(shè)置表層區(qū)域厚度閾值，將三維物體單層切片待掃描區(qū)域劃分為表層區(qū)域和內(nèi) 部區(qū)域，進(jìn)而采用不同的掃描參數(shù)對(duì)表層區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行分區(qū)域掃描，既保證了三維 物體的加工精度，又提高了三維物體的掃描加工效率。用戶還可以根據(jù)加工要求，采用掃描 多層表層區(qū)域后，進(jìn)行一次內(nèi)部區(qū)域的掃描加工的掃描策略，最大程度上均衡了加工精度 和加工效率。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明一種用于增材制造三維物體的掃描方法中選用不同大小光斑對(duì)零件 進(jìn)行燒結(jié)的示意圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明掃描方法中對(duì)待零件進(jìn)行分區(qū)的示意圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明掃描方法中對(duì)待零件進(jìn)行分區(qū)的俯視圖；
[0024] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例2步驟5中當(dāng)某層零件內(nèi)部區(qū)域截面寬度小于兩倍搭接寬度時(shí) 的不意圖；
[0025] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例2步驟5中的燒結(jié)的示意圖。
[0026]圖中，1.大光斑熱源，2.小光斑熱源，3.三維物體，4.表層區(qū)域，5.偏置輪廓線，6. 內(nèi)部區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]本發(fā)明一種用于增材制造三維物體的掃描方法，包括:設(shè)置某一值作為三維物體3 表層區(qū)域4閾值，根據(jù)該閾值將三維物體3劃分為表層區(qū)域4和內(nèi)部區(qū)域6,如圖1所示，對(duì)表 層區(qū)域4采用小光斑熱源2進(jìn)行掃描，對(duì)內(nèi)部區(qū)域6采用大光斑熱源進(jìn)行掃描，其中熱源包括 激光束、電子束和等離子束;掃描方法包括激光選區(qū)燒結(jié)、激光選區(qū)熔化、電子束選區(qū)熔化。 [0029] 實(shí)施例1:
[0030]進(jìn)一步地，在保證三維物體3加工精度的前提下，為了進(jìn)一步提高三維物體3的加 工效率，對(duì)既包含表層區(qū)域4又包含內(nèi)部區(qū)域6的切片進(jìn)行掃描時(shí)，小光斑熱源2按照掃描路 徑，每掃描c層切片的表層區(qū)域4后，大光斑熱源1對(duì)該c層切片的內(nèi)部區(qū)域6進(jìn)行一次整體掃 描，其中，c為內(nèi)部區(qū)域6多層單燒系數(shù)，c為整數(shù)。其具體實(shí)施步驟如下：
[0031]步驟1:輸入三維物體3模型的m層切片文件、表層區(qū)域4閾值U、內(nèi)部區(qū)域6多層單 燒系數(shù)c，三維物體3沿Z軸方向的總高度H、單層切片厚度Ah，第i層切片為當(dāng)前層切片，其

表示取整，m、i、c均為整數(shù)，且2 < c < 4,表層區(qū)域4閾 值由用戶根據(jù)三維物體3加工精度要求設(shè)定；
[0032] 步驟2:若i · AhSL^H -（i · AlOSLl·，跳至步驟6;否則，跳至步驟3;
[0033]步驟3:將當(dāng)前層切片輪廓線向輪廓范圍內(nèi)偏置U，如圖2及圖3所示，得到的偏置 輪廓線5將該層切片待掃描區(qū)域劃分為表層區(qū)域4和內(nèi)部區(qū)域6;
[0034] 步驟4:對(duì)由步驟3得到的該層切片的表層區(qū)域4采用小光斑熱源2進(jìn)行掃描，對(duì)表 層區(qū)域4和內(nèi)部區(qū)域6結(jié)合處采用大小光斑熱源2搭接方式進(jìn)行掃描；
[0035]

.為大于等于1的整數(shù)，則對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域6采用大光斑熱源1 進(jìn)行掃描，否則，對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域6不執(zhí)行掃描，跳至步驟7;
[0036] 步驟6:對(duì)當(dāng)前層切片待掃描區(qū)域采用小光斑熱源2進(jìn)行掃描；
[0037]步驟7:更新i值，得到的第i層切片作為當(dāng)前層切片，跳至步驟2直至完成三維物體 3所有層切片的掃描，完成三維物體3掃描成型。
[0038] 實(shí)施例2:
[0039]為了更進(jìn)一步提高三維物體3的加工效率，在完成三維物體3單層切片表層區(qū)域4 和內(nèi)部區(qū)域6劃分后，若內(nèi)部區(qū)域6在X和/或Y方向上輪廓的截面寬度小于兩倍搭接寬度時(shí)， 則在三維物體3截面內(nèi)部區(qū)域6在X和/或Y方向上輪廓的截面寬度小于兩倍搭接寬度的區(qū)域 采用小光斑熱源2進(jìn)行掃描，其余內(nèi)部區(qū)域6采用大光斑熱源1進(jìn)行掃描。具體實(shí)施步驟如 下：
[0040]步驟1:輸入三維物體3模型的m層切片文件、表層區(qū)域4閾值U、內(nèi)部區(qū)域6多層單 燒系數(shù)c，三維物體3沿Z軸方向的總高度H、單層切片厚度Ah，第i層切片為當(dāng)前層切片，其

表示取整，m、i、c均為整數(shù)，且2 < c < 4,表層區(qū)域4閾 值由用戶根據(jù)三維物體3加工精度要求設(shè)定；
[0041 ] 步驟2:若i · Ah<L^H-(i · AhHU，跳至步驟6;否則，跳至步驟3;
[0042] 步驟3:將當(dāng)前層切片輪廓線向輪廓范圍內(nèi)偏置U，如圖2及圖3所示，得到的偏置 輪廓線5將該層切片待掃描區(qū)域劃分為表層區(qū)域4和內(nèi)部區(qū)域6;
[0043] 步驟4:對(duì)由步驟3得到的該層切片的表層區(qū)域4采用小光斑熱源2進(jìn)行掃描，對(duì)表 層區(qū)域4和內(nèi)部區(qū)域6結(jié)合處采用大小光斑熱源2搭接方式進(jìn)行掃描；
[0044]

.為大于等于1的整數(shù)，如圖4及圖5所示，則對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域6 在X和/或Y方向上輪廓的截面寬度小于兩倍搭接寬度的區(qū)域采用小光斑熱源2進(jìn)行掃描，對(duì) 該層切片的其余內(nèi)部區(qū)域6采用大光斑熱源1進(jìn)行掃描;否則，對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域6不執(zhí) 行掃描，跳至步驟7;
[0045] 步驟6:對(duì)當(dāng)前層切片待掃描區(qū)域采用小光斑熱源2進(jìn)行掃描；
[0046] 步驟7:更新i值，得到的第i層切片作為當(dāng)前層切片，跳至步驟2直至完成三維物體 3所有層切片的掃描，完成三維物體3掃描成型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于增材制造三維物體的掃描方法，其特征在于，包括:設(shè)置某一值作為三維物 體(3)表層區(qū)域(4)閾值，根據(jù)所述閾值將三維物體(3)劃分為表層區(qū)域(4)和內(nèi)部區(qū)域(6)， 并對(duì)所述表層區(qū)域(4)采用小光斑熱源(2)進(jìn)行掃描，對(duì)所述內(nèi)部區(qū)域(6)采用大光斑熱源 (1)進(jìn)行掃描。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于增材制造三維物體的掃描方法，其特征在于，包括以 下步驟： 步驟1:輸入三維物體(3)模型的m層切片文件、表層區(qū)域(4)閾值U、內(nèi)部區(qū)域(6)多層單 燒系數(shù)c，三維物體(3)沿Z軸方向的總高度H、單層切片厚度Ah，第i層切片為當(dāng)前層切片， 其中示取整，m、i、c均為整數(shù)； 步驟2:若i· AhSUSH-（i· AhHU，跳至步驟6;否則，跳至步驟3; 步驟3:將當(dāng)前層切片輪廓線向輪廓范圍內(nèi)偏置U，得到的偏置輪廓線(5)將該層切片待 掃描區(qū)域劃分為表層區(qū)域(4)和內(nèi)部區(qū)域(6); 步驟4:對(duì)由步驟3得到的該層切片的表層區(qū)域(4)采用小光斑熱源(2)進(jìn)行掃描； 步驟5:若??Μ為大于等于1的整數(shù)，則對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域(6)采用大光斑熱源（1) C 進(jìn)行掃描，否則，對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域(6)不執(zhí)行掃描，跳至步驟7; 步驟6:對(duì)當(dāng)前層切片待掃描區(qū)域采用小光斑熱源(2)進(jìn)行掃描； 步驟7:更新i值，得到的第i層切片作為當(dāng)前層切片，跳至步驟2直至完成三維物體(3) 所有層切片的掃描，完成三維物體(3)掃描成型。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于增材制造三維物體的掃描方法，其特征在于，對(duì)所述 表層區(qū)域(4)和內(nèi)部區(qū)域(6)結(jié)合處采用大小光斑熱源(2)搭接方式進(jìn)行掃描。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于增材制造三維物體的掃描方法，其特征在于，所述內(nèi) 部區(qū)域(6)多層單燒系數(shù)2 < c < 4。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于增材制造三維物體的掃描方法，其特征在于，所述步 驟5為:若dSl為大于等于1的整數(shù)，則對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域(6)在X和/或Y方向上輪廓的 C 截面寬度小于兩倍搭接寬度的區(qū)域采用小光斑熱源(2)進(jìn)行掃描，對(duì)該層切片的其余內(nèi)部 區(qū)域(6)采用大光斑熱源（1)進(jìn)行掃描；否則，對(duì)該層切片的內(nèi)部區(qū)域(6)不執(zhí)行掃描，跳至 步驟7。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種用于增材制造三維物體的掃描方法，其特征在 于，所述表層區(qū)域(4)閾值由用戶根據(jù)三維物體加工精度要求設(shè)定。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種用于增材制造三維物體的掃描方法，其特征在 于，所述熱源包括激光束、電子束和等離子束。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種用于增材制造三維物體的掃描方法，其特征在 于，所述掃描方法包括激光選區(qū)燒結(jié)、激光選區(qū)熔化、電子束選區(qū)熔化。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于增材制造三維物體的掃描方法，包括設(shè)置某一值作為三維物體表層區(qū)域閾值，然后根據(jù)該閾值將三維物體整體分為表層區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域，并對(duì)表層區(qū)域采用小光斑熱源掃描，對(duì)內(nèi)部區(qū)域采用大光斑熱源掃描，完成掃描。通過(guò)本發(fā)明，用戶可以根據(jù)加工要求自由設(shè)置表層區(qū)域厚度閾值，將三維物體單層切片待掃描區(qū)域劃分為表層區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域，進(jìn)而采用不同的掃描參數(shù)對(duì)表層區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行分區(qū)域掃描，既保證了三維物體的加工精度，又提高了三維物體的掃描加工效率。用戶還可以根據(jù)加工要求，采用掃描多層表層區(qū)域后，進(jìn)行一次內(nèi)部區(qū)域的掃描加工的掃描策略，最大程度上均衡了加工精度和加工效率。
【IPC分類】B33Y50/00, B28B1/00, B33Y10/00, B22F3/105, B29C67/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105710366
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610120720
【發(fā)明人】楊東輝, 薛蕾
【申請(qǐng)人】西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司