用于制造三維物體的激光掃描方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于快速成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制造三維物體的激光掃描方法。
【背景技術(shù)】
[0002]快速成型技術(shù)(Rapid Prototyping，簡(jiǎn)稱(chēng)RP)是一項(xiàng)具有數(shù)字化制造、高度柔性和適應(yīng)性、直接CAD模型驅(qū)動(dòng)、快速、材料類(lèi)型豐富多樣等鮮明特點(diǎn)的先進(jìn)制造技術(shù)，自二十世紀(jì)八十年代末發(fā)展至今，己成為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)支柱技術(shù)。其具體工藝主要包括分層切片、送鋪粉、激光掃描步驟，其中激光掃描步驟是影響三維物體制件精度以及成型速度的關(guān)鍵因素?，F(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)啟動(dòng)激光掃描系統(tǒng)時(shí)，振鏡和激光器同時(shí)開(kāi)啟并配合進(jìn)行掃描，這樣雖然可以完成三維物體制件的燒結(jié)成型，但燒結(jié)的三維物體制件，其邊緣卻存在過(guò)燒現(xiàn)象，從而影響了三維物體制件的表面質(zhì)量以及內(nèi)部性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種避免制件邊緣過(guò)燒，提高制件表面質(zhì)量和內(nèi)部性能的用于制造三維物體的激光掃描方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
用于制造三維物體的激光掃描方法，包括:當(dāng)接收到掃描信號(hào)時(shí)，通過(guò)分別控制振鏡系統(tǒng)和激光器的開(kāi)啟和關(guān)閉，使得激光器發(fā)射激光進(jìn)行掃描的過(guò)程中，振鏡系統(tǒng)處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0005]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述分別控制振鏡系統(tǒng)和激光器的開(kāi)啟和關(guān)閉具體包括以下步驟:
開(kāi)啟振鏡系統(tǒng)，當(dāng)振鏡系統(tǒng)為勾速運(yùn)動(dòng)時(shí)，開(kāi)啟激光器，使得激光器發(fā)射的激光在勾速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的振鏡系統(tǒng)控制下掃描相應(yīng)區(qū)域；
當(dāng)相應(yīng)區(qū)域掃描完成時(shí)，關(guān)閉激光器，并控制振鏡系統(tǒng)減速至關(guān)閉。
[0006]進(jìn)一步優(yōu)選地，在勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的振鏡系統(tǒng)控制下，激光器發(fā)射的激光采用逐行掃描的方式掃描相應(yīng)區(qū)域。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述方法還包括:
當(dāng)激光器發(fā)射的激光完成相應(yīng)區(qū)域的當(dāng)前行掃描時(shí)，關(guān)閉激光器，同時(shí)控制振鏡系統(tǒng)減速；
當(dāng)振鏡系統(tǒng)減速至零時(shí)，靜止跳轉(zhuǎn)，跳轉(zhuǎn)后加速，當(dāng)振鏡系統(tǒng)為勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，開(kāi)啟激光器，使得激光器發(fā)射的激光掃描相應(yīng)區(qū)域的下一行。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述方法還包括:
當(dāng)激光器發(fā)射的激光完成相應(yīng)區(qū)域的當(dāng)前行掃描時(shí)，關(guān)閉激光器，同時(shí)控制振鏡系統(tǒng)減速并跳轉(zhuǎn)；
振鏡系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)后加速，當(dāng)振鏡系統(tǒng)為勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，開(kāi)啟激光器，使得激光器發(fā)射的激光掃描相應(yīng)區(qū)域的下一行。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選地，通過(guò)以下方式判斷振鏡系統(tǒng)是否為勻速運(yùn)動(dòng):
開(kāi)啟振鏡系統(tǒng)，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器；
當(dāng)定時(shí)器達(dá)到定時(shí)時(shí)間，則表明振鏡系統(tǒng)達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)；
其中，定時(shí)時(shí)間為預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的所述振鏡系統(tǒng)從開(kāi)啟到勻速運(yùn)動(dòng)所需要的時(shí)間。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選地，通過(guò)以下方式判斷振鏡系統(tǒng)是否為勻速運(yùn)動(dòng):
采用速度傳感器實(shí)時(shí)采集振鏡系統(tǒng)的速度信號(hào)；
當(dāng)采集的速度信號(hào)與前一時(shí)刻采集的速度信號(hào)相同時(shí)，則表明振鏡系統(tǒng)為勻速運(yùn)動(dòng)。
[0011]本發(fā)明的用于制造三維物體的激光掃描方法，通過(guò)分別控制振鏡系統(tǒng)和激光器的開(kāi)啟和關(guān)閉，使得激光器發(fā)射激光進(jìn)行掃描的過(guò)程中，振鏡系統(tǒng)處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這樣便使得工作平面中需燒結(jié)的粉末接收的激光功率密度更均勻，從而避免了三維物體制件邊緣過(guò)燒的弊端，因此，本發(fā)明的用于制造三維物體的激光掃描方法提高了三維物體制件的表面質(zhì)量和內(nèi)部性能。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解并實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，以下通過(guò)具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]快速成型技術(shù)作為一種先進(jìn)制造技術(shù)，隨著科技的不斷發(fā)展，其技術(shù)日趨成熟，其制造的三維物體制件已基本能夠滿足人們的要求，但隨著人們對(duì)三維物體要求的不斷提高，近段時(shí)間卻發(fā)現(xiàn)了燒結(jié)的三維物體制件的邊緣存在過(guò)燒問(wèn)題，這樣便影響了三維物體制件的表面質(zhì)量以及內(nèi)部性能。
[0014]面對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)的發(fā)明人嘗試過(guò)很多種方法，例如通過(guò)控制激光器的功率和/或速度大小，但效果均不理想。發(fā)明人通過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)發(fā)現(xiàn)，三維物體制件邊緣過(guò)燒的主要原因如下:
振鏡系統(tǒng)在接收到開(kāi)啟指令后，其不會(huì)馬上達(dá)到某一速度，而是會(huì)存在加速階段(從速度為零逐漸加速到某一速度)，同理，振鏡系統(tǒng)在收到關(guān)閉指令后，也會(huì)存在減速階段(從某一速度逐漸減速至零)，其中，開(kāi)啟與關(guān)閉之間可在指令的控制下保持速度值為某一速度的勻速階段，這樣在激光功率不變的情況下，則會(huì)使得掃描線兩端(是指振鏡系統(tǒng)加速和減速階段)所接收的能量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于振鏡勻速運(yùn)行過(guò)程中接收的能量，從而帶來(lái)三維物體制件燒結(jié)過(guò)燒的問(wèn)題。
[0015]本申請(qǐng)的發(fā)明人基于上述發(fā)明構(gòu)思，提供了一種用于制造三維物體的激光掃描方法，包括:當(dāng)接收到掃描信號(hào)時(shí)，通過(guò)分別控制振鏡系統(tǒng)和激光器的開(kāi)啟和關(guān)閉，使得激光器發(fā)射激光進(jìn)行掃描的過(guò)程中，振鏡系統(tǒng)處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0016]本發(fā)明通過(guò)采用上述技術(shù)方案，可使得掃描線兩端所接收的激光能量與中間區(qū)域所接收的激光能量相同，進(jìn)而使得工作平面中需燒結(jié)的粉末接收的激光功率密度更均勻，從而避免了三維物體制件邊緣過(guò)燒的弊端，因此，本發(fā)明的用于制造三維物體的激光掃描方法提高了三維物體制件的表面質(zhì)量和內(nèi)部性能(例如致密度更好、強(qiáng)度更高)。
[0017]具體實(shí)施中，為了在激光器發(fā)射激光進(jìn)行掃描的過(guò)程中，振鏡系統(tǒng)處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所述分別控制振鏡系統(tǒng)和激光器的開(kāi)啟和關(guān)閉具體包括以下步驟:
打開(kāi)振鏡系統(tǒng)，當(dāng)振鏡系統(tǒng)為勾速運(yùn)動(dòng)時(shí)，開(kāi)啟激光器，使得激光器發(fā)射的激光在勾速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的振鏡系統(tǒng)控制下掃描相應(yīng)區(qū)域；
當(dāng)相應(yīng)區(qū)域掃描完成時(shí)，關(guān)閉激光器，并控制振鏡系統(tǒng)減速至關(guān)閉，即完成該工作平面的掃描燒結(jié)。
[0018]可理解的是，本發(fā)明中的掃描方式可包括逐行掃描和環(huán)形掃描方式，其中，逐行掃描方式是指，將需掃描的相應(yīng)區(qū)域劃分為多個(gè)平行的掃描線，激光器在振鏡系統(tǒng)的控制下，進(jìn)行逐行掃描；環(huán)形掃描方式是指，將需掃描的相應(yīng)區(qū)域劃分為輪廓區(qū)和填充區(qū)，激光器在振鏡系統(tǒng)的控制下，分別進(jìn)行輪廓區(qū)和填充區(qū)掃描。在此需說(shuō)明的是，此處僅例舉了兩種掃描方式，但本發(fā)明不局限于這兩種掃描方式，其還可以采用其它任意掃描方式，在此不做
列舉。
[0019]在本發(fā)明的具體實(shí)施中，可通過(guò)以下方式判斷振鏡系統(tǒng)是否為勻速運(yùn)動(dòng):
方式一
開(kāi)啟振鏡系統(tǒng)，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器；