[发明专利]用于增材制造中Z高度测量和调整的系统和方法

权利要求书

1.一种方法，所述方法包括：

通过基于材料沉积的增材制造技术以增材方式制造零件；

与以增材方式制造所述零件同时，通过非线性数学模型测量沉积的z高度，以确定测量的z高度，其中所述测量的z高度是增材制造系统能量源与熔池的顶表面之间的距离；

将所述测量的z高度与目标z高度进行比较以识别所述测量的z高度与所述目标z高度之间的差；

调整运动控制器以将校正后的z高度设置为所述目标z高度和所述测量的z高度；以及

基于所述校正后的z高度沉积增材制造进料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，调整运动控制器还包括将信号发送到联接到所述增材制造系统能量源的所述运动控制器以设置所述校正后的z高度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述非线性数学计算为：

其中SD是所述增材制造系统能量源与所述熔池或者与前一层中的沉积材料的表面之间的靶距，

其中h是物理图像传感器单元上的图像点a和图像点b之间的距离，

其中L1是从透镜中心到所述熔池或者到所述前一层中的沉积材料的表面的距离，

其中α是线Aa与能量方向之间的角度，

其中β是线Aa与图像传感器表面之间的角度，并且

其中f为焦距。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述z高度是负值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述增材制造系统能量源在朝向所述熔池的竖直方向上被向下调整。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述z高度是正值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述增材制造系统能量源在远离所述熔池的竖直方向上被向上调整。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于材料沉积的增材制造技术是送丝式沉积。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于材料沉积的增材制造技术是基于可注射的流体化粉末的沉积。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量的z高度是所述目标z高度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，测量所述z高度包括：

通过成像装置拍摄所述熔池的图像；

通过设计的非线性数学模型相对于所述增材制造系统能量源关联并计算所述熔池的位置；

将所述测量的z高度与所述目标z高度进行比较；

计算所述测量的z高度与所述目标z高度之间的偏差；以及

通过所述z高度控制器调整所述能量源相对于所述熔池的顶表面的高度，以在所述测量的Z高度与所述目标z高度之间如果有偏差，则最小化所述偏差。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述成像装置被配置成测量所述能量源的最下面部分与所述熔池的顶表面之间的距离。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，控制所述基于材料沉积的增材制造技术的参数以便调整所述z高度。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，至少部分地基于调整电子束功率参数的值来调整所述z高度。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，至少部分地基于调整所述增材制造进料的进给速度来调整所述z高度。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述传感器使得能够自动监测和/或控制所述z高度。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，与以增材方式制造所述零件同时，将所述测量的z高度与所述目标z高度进行比较。