[发明专利]二维面阵激光3D金属打印机及其文件转换、打印控制方法

权利要求书

1.一种二维面阵激光3D金属打印机，其特征在于，包括由m×n半导体激光器组成的半导体激光器阵列，以及半导体激光器阵列输出的激光光路上依次设置的由m×n个微透镜组成的微透镜阵列、第一光束间隔压缩整形器、第二光束间隔压缩整形器、列起始位置调节器、条形同轴送粉喷嘴、打印控制平台，还包括光束边界指示器和单点输出控制模块；所述半导体激光器阵列中的每个激光器、条形同轴送粉喷嘴、打印控制平台分别与所述单点输出控制模块连接；所述打印控制平台位于所述条形同轴送粉喷嘴下方；所述光束边界指示器安装在所述列起始位置调节器上；

由所述半导体激光器阵列输出的激光阵列先经过微透镜阵列进行准直形成准直激光束，再经第一光束间隔压缩整形器和第二光束间隔压缩整形器对光束间隔依次进行行方向和列方向压缩，然后经列起始位置调节器对光束位置进行调节形成平行四边形的激光阵列，最后经条形同轴送粉喷嘴的激光输出端口输出，到达打印控制平台。

2.如权利要求1所述的二维面阵激光3D金属打印机，其特征在于，所述第一光束间隔压缩整形器位于二维半导体激光器阵列的下方，为一包括有m个45°条形反射面的阶梯反射镜，该m个45°条形反射面与激光束阵列的m行相对应；两个相邻反射镜之间的平面与接收到的激光行进方向相垂直，且反射镜阶梯的棱与激光器的列方向一致；45°条形反射面在水平方向上的宽度z等于激光光斑直径a，相邻的45°条形反射面之间的水平间隔j₁＝d₁-d₂，d₁为反射镜接收到的列方向上相邻两条激光束之间的中心间隔，d₂为该相邻两条激光束通过各自对应的45°条形反射面反射之后的中心间隔。

3.如权利要求1所述的二维面阵激光3D金属打印机，其特征在于，所述第二光束间隔压缩整形器为一包括有n个45°条形反射面的阶梯反射镜，该n个45°条形反射面与激光束阵列的n列相对应；两个相邻反射镜之间的平面与接收到的激光行进方向相垂直，且反射镜阶梯的棱与第一光束间隔压缩整形器的阶梯的棱相垂直；45°条形反射面在水平方向上的宽度z等于激光光斑直径a，相邻的45°条形反射面之间的水平间隔j₂＝d₃-d₄，d₃为反射镜接收到的行方向上相邻两条激光束之间的中心间隔，d₄为该相邻两条激光束通过各自对应的45°条形反射面反射之后的中心间隔，d₄＝s×a；s取正整数。

4.如权利要求1所述的二维面阵激光3D金属打印机，其特征在于，所述列起始位置调节器为阶梯状反射镜，共有n个相平行的反射面；反射面与接收到的激光方向夹角为45°，且每个反射面对应于第二光束间隔压缩整形器的一个反射面，以接收到第二光束间隔压缩整形器的对应反射面上全部的激光光束；相邻两个反射面在激光束行进方向上的距离为a。

5.如权利要求1所述的二维面阵激光3D金属打印机，其特征在于，所述条形同轴送粉喷嘴包括连接支架、两个单侧喷嘴、两个转轴连接器和喷嘴倾角调节装置；所述连接支架用于连接激光器的出光口，所述两个单侧喷嘴对称安装在连接支架两侧，每个单侧喷嘴的顶端与连接支架通过一所述转轴连接器相铰接，单侧喷嘴能够以转轴连接器为轴转动；每个单侧喷嘴的下半部分通过所述喷嘴倾角调节装置与连接支架相连，单侧喷嘴在喷嘴倾角调节装置的调节作用下以转轴连接器为轴转动；所述两个单侧喷嘴的下端围成的激光输出口为条形；单侧喷嘴包括喷嘴外壳，喷嘴外壳内由外向里依次设有外侧冷却水通道、外保护气通道、喷粉通道和内侧冷却水道四个空腔；所述外侧冷却水通道、外保护气通道、喷粉通道和内侧冷却水道均为上大下小的倒梯形柱结构；所述外保护气通道的排气端为条形喷气出口，所述喷粉通道的出粉端设有条形多孔喷粉板。