一种用于激光熔覆的离线式层厚补偿系统的制作方法

1.本发明属于增材制造技术领域，特别是涉及一种用于激光熔覆的离线式层厚补偿系统。


背景技术：

2.现有的激光熔覆设备在打印过程中无法实现工艺闭环，当出现异常的时候设备无法自动识别异常，随着打印时间的累积，工件缺陷会逐步积累、放大，因此激光熔覆对现场操作人员要求较高，需要人为观察并当缺陷累积到一定程度时进行干预。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于激光熔覆的离线式层厚补偿系统，该系统在加工过程中能实现层间数据扫描等基础功能，同时还能自动将扫描数据反馈至数据处理模块中，自动将其处理为层厚信息，数据处理模块可根据扫描的层厚数据与预设的层厚数据比对来自动生成缺陷位置填充模型，填充模型最后经由路径处理模块生成新的修补路径，以实现层厚离线补偿的目的；解决了现有的激光熔覆加工工件状态无法得到闭环反馈，需要操作人员现场干预的问题。
4.本发明是这样实现的，一种用于激光熔覆的离线式层厚补偿系统，包括翻转模块、平面扫描模块、路径处理模块、数据处理模块四个部分；所述平面扫描模块通过翻转模块安装在熔覆头侧面，所述翻转模块用于平面扫描模块的工位转换，所述平面扫描模块用于根据路径处理模块规划的路径并通过机床带动其对打印工件当前上表面进行扫描，并将扫描数据传输至数据处理模块；所述数据处理模块分别与平面扫描模块、路径处理模块连接，所述数据处理模块用于根据平面扫描模块的扫描数据自动生成填充数模，并将填充数模传输至路径处理模块；所述路径处理模块用于对平面扫描模块的扫描路径进行规划以及根据填充数模进行填充路径规划并传输给机床控制系统。
5.在上述技术方案中，优选的，所述平面扫描模块为微型蓝光三维扫描仪。
6.在上述技术方案中，优选的，所述翻转模块的主体为一个180
°
旋转气缸。
7.在上述技术方案中，优选的，所述路径处理模块自动根据当前层的轮廓尺寸并结合平面扫描模块的扫描范围进行最短路径规划，使机床沿规划的最短路径带动平面扫描模块对当前层进行扫描。
8.本发明具有的优点和积极效果是：
9.1、本发明提供的用于激光熔覆的离线式层厚补偿系统，利用翻转模块、平面扫描模块、路径处理模块、数据处理模块实现了加工层厚的离线扫描及全自动补偿，解决了传统加工方案无法实现的多种问题。
10.2、本发明采用离线式检测方式，其工况具有普适性，能通过简单的改造来适配各种激光熔覆工况，同时该种测量方式在源头上避免了现有旁路测量因为角度、边缘等情况而造成的测量误差或失效情况；同时，此种测量方式也使得该系统在环形、凸面体、凹面体
等多自由度异型零件打印的工况下，也能有良好的数据采集、处理、反馈能力。
11.3、本发明结构简单，使用方便，具有很好的实用价值，可适配绝大多数激光熔覆系统，具有普适性。
附图说明
12.图1是本发明实施例提供的用于激光熔覆的离线式层厚补偿系统的结构示意图。
13.图中：1、熔覆头；2、翻转模块；3、平面扫描模块；4、数据处理模块；5、路径处理模块；6、扫描检测光；7、加工光。
具体实施方式
14.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式，而这些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明中明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。
15.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
16.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
17.请参阅图1，本实施例提供一种用于激光熔覆的离线式层厚补偿系统，包括翻转模块2、平面扫描模块3、路径处理模块5、数据处理模块4四个部分。
18.所述平面扫描模块3通过翻转模块2安装在熔覆头1侧面，所述翻转模块2用于平面扫描模块3的工位转换，由于加工过程存在强光、高热等特点，传统平面扫描设备会受到较强的干扰，因此在熔覆加工时需要将平面扫描模块3的光学检测端翻转至背向工件，当需要扫描时再将平面扫描模块3的光学检测端翻转至朝向工件；本实施例中，翻转模块2的主体为一个180
°
旋转气缸，通过切换供气状态可实现精准可靠的翻转动作。
19.所述平面扫描模块3用于根据路径处理模块5规划的路径并通过机床带动其对打印工件当前上表面进行扫描，并将扫描数据传输至数据处理模块4；所述平面扫描模块3为微型蓝光三维扫描仪。平面扫描模块3采用离线式扫描，其工况具有普适性，能通过简单的改造来适配各种激光熔覆工况，同时该种测量方式在源头上避免了现有旁路测量因为角度、边缘等情况而造成的测量误差或失效情况。
20.所述数据处理模块4分别与平面扫描模块3、路径处理模块5连接，所述数据处理模
块4用于根据平面扫描模块3的扫描数据自动生成填充数模，并将填充数模传输至路径处理模块5；所述路径处理模块5用于对平面扫描模块3的扫描路径进行规划以及根据填充数模进行填充路径规划并传输给机床控制系统。
21.所述路径处理模块5自动根据当前层的轮廓尺寸并结合平面扫描模块3的扫描范围进行最短路径规划，使机床沿规划的最短路径带动平面扫描模块3对当前层进行扫描。
22.当加工光7正常加工时，平面扫描模块3的光学检测端面背向工件，以避免恶劣环境对镜头等部件造成损伤；当需要进行层厚补偿时，翻转模块2带动平面扫描模块3进行翻转，此时平面扫描模块3的光学检测端面朝向工件上表面，发出扫描检测光6开始扫描工作，将扫描数据反馈至数据处理模块4进行处理，数据处理模块4根据缺陷位置信息自动生成填充数模，填充数模最后由路径处理模块5转换为机床加工代码，并自动导入机床控制系统进行缺陷填充工作，以实现激光熔覆的层厚离线式补偿。
23.本发明通过在熔覆头1上安装一个翻转模块2，将平面扫描模块3安装在翻转模块2上，当需要进行补偿时翻转模块2将平面扫描模块3翻转至检测工位，路径处理模块5会自动根据当前层的轮廓尺寸并结合平面扫描模块3的扫描范围进行最短路径规划，而后机床沿规划的最短路径带动平面扫描模块3对当前层进行扫描，扫描结果被输入数据处理模块4并自动生成缺陷位置填充数模，填充数模再次导入路径处理模块5生成填补路径，机床根据填补路径文件对当前缺陷进行填充，从而实现层厚的离线补偿。
24.该系统具有灵活的安装形式，可适配绝大多数激光熔覆系统，具有普适性。
25.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。