[发明专利]一种选择性激光熔融3D打印机的熔池温度检测系统及方法

权利要求书

1.一种选择性激光熔融3D打印机的熔池温度检测系统，包括激光发射器、扩束镜、振镜、场镜、同轴分光镜、3D打印工控机、通信模块和打印工作台，其特征在于，还包括窄带滤光片、光电检测电路模块和数据采集与处理模块；所述窄带滤光片连接同轴分光镜，锁定待打印金属的特征光谱，通过光电检测电路对该波长的金属熔池辐射光进行检测，并通过数据采集与处理模块将数字电压信号传输至3D打印工控机；所述光电检测电路模块包括光电检测管和放大电路模块。

2.根据权利要求1所述的一种选择性激光熔融3D打印机的熔池温度检测系统，其特征在于，所述放大电路模块设计如下：

选取A₁、A₂两个具有参数互补特点的运算放大器，其中A₁为高速器件，A₂为低噪声器件；输入信号中的低频分量经A₂通道传送至输出端，使得整个电路的失调、漂移等主要取决于A₂的器件参数；输入信号中的高频分量则主要经A₁通道放大，使整个电路的高频响应主要取决于A₁的器件参数，且将A₁输入端的失调电压、失调电流及其温度漂移的影响置于A₂的负反馈环路中，使其得到有效抑制。

3.根据权利要求1所述的一种选择性激光熔融3D打印机的熔池温度检测系统，其特征在于，所述放大电路模块的输入端直接联接光电管检测辐射光谱的电流信号。

4.根据权利要求1所述的一种选择性激光熔融3D打印机的熔池温度检测系统，其特征在于，所述窄带滤光片的带宽为以特征线谱为中心波长的±5nm范围内。

5.一种采用如权利要求1所述系统的选择性激光熔融3D打印机的熔池温度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)激光发射器发射的激光首先通过扩束镜进行扩束，然后经振镜调整激光的入射方向，经场镜汇聚至打印工作台，对金属粉末进行熔融，产生的金属熔池辐射光与反射的激光通过振镜系统原路返回至激光入射点，通过同轴分光镜将激光与金属熔池辐射光分离，得到单独的金属熔池辐射光；

(2)依据所打印金属的特征光谱特性，选择合适波长的窄带滤光片锁定该特征光谱，通过光电检测电路对该波长的金属熔池辐射光进行检测；

(3)通过数据采集与处理模块进行A/D转换及数据采集，将数字信号进行均值滤波后存储至存储器中，利用以太网，采用UDP协议，将数字电压信号传输至3D打印工控机；3D打印工控机对激光发射器进行驱动控制，改变激光功率和激光扫描速度，并记录打印过程中的实时参数。