[发明专利]一种用于激光快速成形技术的分区域移动式光源扫描系统

说明书

技术领域

本发明属于并行快速成形制造技术领域，具体涉及一种用于激光快速成形技术的分区域移动式光源扫描系统。

技术背景

激光快速成形技术根据读入的模型零件的CAD数据，通过控制激光器对成形材料进行照射，在当前层完成制作后，添加需成形的材料，重复照射至完成零件制作。

扫描系统作为激光快速成形技术的重要组成部分，对整个系统的成型件尺寸、成形效率及质量具有至关重要的作用，然而已有的快速成型系统大多采用单扫描装置，无法一次成型大尺寸零件。分区并行加工概念的提出较好的解决了大尺寸零件的制作问题，例如名称为“用于快速成型的分区并行加工装置”、申请号为：98219120.0的专利，但不适合激光快速成型加工。多光源分区并行扫描系统的出现很好地解决了激光快速成型机制作大尺寸零件的问题，例如，名称为“一种粉末材料成型系统”、申请号为：200610018754.5的专利，但该扫描系统存在的问题是：使用多套激光器、扫描振镜会因为其本身售价昂贵而造成快速成型设备成本大幅度增加，同时，多套扫描系统不仅增加了快速成型设备的设计难度，也使承载这些扫描系统的光路板体积和载重变大。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于激光快速成形技术的分区域移动式光源扫描系统，在不增加激光快速成形设备成本的基础上，实现激光快速成形的分区域扫描，增大激光快速成形系统的成形尺寸，同时保有高的成形精度。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于激光快速成形技术的分区域移动式光源扫描系统，包括分区域可移动平台、装有活塞10的工件腔9，分区域可移动平台固定在工作壳体6内，并配置于工件腔9上方，分区域可移动平台包括直线电机平台1和扫描平台5，直线电机平台1通过连接件悬于工件腔6的上方，扫描平台5固定在直线电机平台1上，扫描平台5包括激光器3、扫描振镜4及反射镜2，反射镜2位于激光器3和扫描振镜4的上方，激光器3位于扫描振镜4的右边，一个含有扫描控制程序的计算机输出端通过振镜控制卡与扫描平台5的控制端相连，同时通过运动控制卡与直线电机平台1的控制端相连。

所述的扫描控制程序包含有一个分区规则，分区规则是：

(1)读取当前截面轮廓线信息，并得出当前截面轮廓线在水平X和垂直Y方向上最大尺寸长度H_X、H_Y，令H_X、H_Y与振镜扫描区域直径D做除法运算，结果记为Z_X、Z_Y，建立取整函数N_X＝[Z_X]和N_Y＝[Z_Y]，建立小数部分函数M_X＝{Z_X}∈[0，+∞)和M_Y＝{Z_Y}∈[0，+∞)；

(2)L₁是与Y轴平行的截面轮廓线左端的切线，为X方向分区起始基准线；L₂是与Y轴平行的截面轮廓线右端的切线，为X方向分区终止基准线；L₃是与X轴平行的截面轮廓线下端的切线，为Y方向分区起始基准线；L₄是与X轴平行的截面轮廓线上端的切线，为Y方向分区终止基准线；

(3)以切线L₁为分区起点，以切线L₃为分区下基准线，以D为划分区域边长，依次在X方向划分N_X个区域；以切线L₂为分区起点，以切线L₃为分区下基准线，以D为单区域边长，在-X方向划分1个区域，第一列X方向分区完成，其中第N_X个区域与第N_X+1个区域重叠部分长度为L_X＝D-M_X；

(4)将切线L₃沿Y方向依次平移D、2D、……(N_Y-1)D个长度，并依次作为新的分区下基准线，依次重复分区步骤(3)，完成第二列、第三列、……第N_Y列X方向分区；以切线L₄为新的分区上基准线，重复分区步骤(3)，完成第N_Y+1列X方向分区，其中第N_Y+1列X方向分区与第N_Y列X方向分区重叠部分宽度为L_Y＝D-M_Y。