[发明专利]一种用于激光熔覆的在线式层厚补偿系统

说明书

本发明涉及一种用于激光熔覆的在线式层厚补偿系统，包括分光模块、滤光模块、激光测距模块、数据处理模块四个部分；分光模块安装在熔覆头上、且位于熔覆头下方、与熔覆头同轴设置，用于将整个检测光路引入主加工激光光轴；滤光模块安装在激光测距模块与分光模块之间，用于过滤杂光；激光测距模块用于发射检测光，使检测光到达加工平面后进行折返，并沿原光路返回激光测距模块，激光测距模块再对接收到的折返光进行处理，并输出距离信号；数据处理模块与激光测距模块连接，用于接收距离信号并将其处理为层厚数据，将检测的层厚值与预设的层厚值比对来自动进行工艺微调。本发明实现了加工层厚的实时监控及全自动补偿，可适配绝大多数激光熔覆系统。

技术领域

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在线式层厚补偿系统。

背景技术

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。

发明内容

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在线式层厚补偿系统，该系统在加工过程中能实现加工间距的实时自动测量等基础功能，同时还能自动将距离信号反馈至数据处理模块中，自动将其处理为层厚数据，数据处理模块再根据层厚测量值与预设的预期值比对来进行工艺微调，以实现层厚实时自动补偿的目的；解决了现有的激光熔覆加工工艺无法得到闭环反馈，需要操作人员现场干预的问题。

本发明是这样实现的，一种用于激光熔覆的在线式层厚补偿系统，包括分光模块、滤光模块、激光测距模块、数据处理模块四个部分；所述分光模块安装在熔覆头上、且位于熔覆头下方、与熔覆头同轴设置，所述分光模块用于将整个检测光路引入主加工激光光轴；所述滤光模块安装在激光测距模块与分光模块之间，所述滤光模块用于过滤杂光；所述激光测距模块用于发射检测光，使检测光到达加工平面后进行折返，并沿原光路返回激光测距模块，激光测距模块再对接收到的折返光进行处理，并输出距离信号；所述数据处理模块与激光测距模块连接，所述数据处理模块用于接收距离信号，并将其处理为层厚数据，将检测的层厚值与预设的层厚值比对来自动进行工艺微调，从而实现层厚的自动补偿。

在上述技术方案中，优选的，所述分光模块内设置有分光镜，所述分光镜与激光测距模块发出的检测光成45°设置，使经分光镜反射后的检测光与主加工激光同轴。

在上述技术方案中，优选的，所述滤光模块为波长200nm的紫外窄带滤光片。

在上述技术方案中，优选的，所述激光测距模块发射的检测光为波长200nm的紫外光。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明提供的用于激光熔覆的在线式层厚补偿系统，利用分光模块、滤光模块、激光测距模块、数据处理模块实现了加工层厚的实时监控及全自动补偿，解决了传统加工工艺无法实现的多种问题。

2、本发明通过同轴分光镜将检测光路引入主光路，直接在源头上避免了现有旁路测量、间接测量等非同轴直接测量因为角度、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的打印工况下，也能有良好的数据采集、处理、反馈能力。

3、本发明的检测光选择特定的检测光源，从波长上避开主加工激光的波段，同时激光测距模块前方安装适配的窄带滤光模块实现了杂光干扰信号的过滤去除，保证了激光测距模块的正常工作。

4、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

图1是本发明实施例提供的用于激光熔覆的在线式层厚补偿系统的结构示意图。