CN115138870B - 多振镜拼接打印***及多振镜拼接打印方法 - Google Patents

多振镜拼接打印***及多振镜拼接打印方法 Download PDF

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Abstract

一种多振镜拼接打印***包括控制装置、多个激光发射装置及与多个激光发射装置分别对应的多个扫描振镜装置，每一扫描振镜装置具有一扫描区域，多个扫描区域之间形成有重叠区域，重叠区域至少部分地延伸至待打印区的边缘，控制装置用于控制多个激光发射装置发射的激光束经多个扫描振镜装置后沿与重叠区域对应的预设路径，对待打印区上与重叠区域对应的区域进行扫描打印，每一打印层上与重叠区域对应的预设路径的边界在重叠区域的边界外的预设范围内随机变动。本发明还提供了一种多振镜拼接打印方法。

Description

多振镜拼接打印***及多振镜拼接打印方法
技术领域
本发明涉及3D激光打印成型技术领域，特别涉及一种多振镜拼接打印***及一种多振镜拼接打印方法。
背景技术
3D激光打印技术是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。在激光打印的过程中，在振镜的打印振镜打印的范围小于需打印的范围时，需要采用多振镜打印。在多振镜打印过程中，振镜之间的重叠区域固定，使得多个打印层上的重叠区域的边缘始终处于同一垂直位置，从而使打印后的成型品存在直线状的打印边界，影响产品的外观及质量。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种多振镜拼接打印***及一种多振镜拼接打印方法，使得产品的外观美观及不影响产品的质量。
一种多振镜拼接打印***，包括控制装置、多个激光发射装置及与多个激光发射装置分别对应的多个扫描振镜装置，每一扫描振镜装置具有一扫描区域，多个扫描区域之间形成有重叠区域，重叠区域至少部分地延伸至待打印区的边缘，控制装置用于控制多个激光发射装置发射的激光束经多个扫描振镜装置后沿与重叠区域对应的预设路径，对待打印区上与重叠区域对应的区域进行扫描打印，每一打印层上与重叠区域对应的预设路径的边界在重叠区域的边界外的预设范围内随机变动。
一种多振镜拼接打印方法，通过控制装置控制多个激光束沿与重叠区域对应的预设路径，对待打印区上与重叠区域对应的区域进行扫描打印，其中，所述重叠区域为多个扫描振镜装置对应的多个扫描区域的重叠部分，重叠区域至少部分地延伸至待打印区的边缘，每一打印层上与重叠区域对应的预设路径的边界在重叠区域的边界外的预设范围内随机变动。
上述多振镜拼接打印***及多振镜拼接打印方法通过多个激光束对待打印区上与重叠区域对应的区域进行打印，每一打印层上与重叠区域对应的预设路径的边界位于重叠区域的边界外的预设范围内随机变动，与重叠区域对应的打印边界在每一打印层随机变动，多个打印层的重叠区域在垂直于工件的方向上并非完全重合，在垂直于工件的方向上不会出现直线状痕迹，使得产品的外观美观，提升工件的打印质量。
附图说明
图1为一种多振镜拼接打印***的示意图。
图2为一实施方式中对重叠区域进行扫描打印时的示意图。
图3为另一实施方式中对重叠区域进行扫描打印时的示意图。
图4为对重叠区域进行交替打印的示意图。
图5为一种多振镜拼接打印方法的流程图。
主要元件符号说明
多振镜拼接打印*** 100
控制装置 10
激光发射装置 20
激光束 20a、20b、20c、20d
扫描振镜装置 30
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1，本发明提供了一种多振镜拼接打印***100，所述多振镜拼接打印***100包括用于工件成型。所述多振镜拼接打印***100包括控制装置10、多个激光发射装置20及与多个激光发射装置20分别对应的多个扫描振镜装置30。每一扫描振镜装置30具有一扫描区域，多个扫描区域的集合包含待打印区。所述控制装置10连接所有激光发射装置20及所述扫描振镜装置30，用于控制所述多个激光发射装置20发射激光束及控制所述多个扫描振镜装置30运动，使多个激光束经多个扫描振镜装置30后将加工平台上的金属粉末熔化并经冷却后形成待成型工件的打印层。
多个扫描区域之间形成有重叠区域，重叠区域至少部分地延伸至待打印区的边缘，在打印过程中打印至待打印区上与重叠区域对应的区域时，控制装置10控制与所述重叠区域涉及的多个扫描区域所对应的多个激光发射装置20发射激光束经对应的扫描振镜装置30后，沿与重叠区域对应的预设路径对待打印区上与重叠区域对应的区域进行扫描打印，每一打印层上与重叠区域对应的预设路径的边界在重叠区域的边界外的预设范围内随机变动。如此，与重叠区域对应的打印边界在每一打印层随机变动，多个打印层的重叠区域在垂直于工件的方向上并非完全重合，在垂直于工件的方向上不会出现直线状痕迹，使得产品的外观美观，提升工件的打印质量。
具体地，在一实施方式中，如图2，所述重叠区域包括在扫描方向上排列的两扫描区域abed、fbcd形成的第一重叠区fbed，两扫描区域abed、fbcd分别为两激光发射装置20发射的激光束经两扫描振镜装置30后再待打印区上的扫描范围，第一重叠区fbed包括在扫描方向上排列的第一边界e及第二边界f，第一边界e及第二边界f与待打印区abcd的边界b、d相交，连接于第一边界e与第二边界f之间的边界位于待打印层abcd的边界b、d上。控制装置10控制对应的激光发射装置20发射的激光束对每一打印层进行扫描打印时，每一打印层上位于第一边界e与第二边界f之间的同一位置对应的预设路径的两个端点分别在第一边界e及第二边界f外，且端点与对应的第一边界e或第二边界f之间的距离在所述预设范围内随机变动。如此，使工件在与第一边界及第二边界的相交处在垂直于工件的方向上不会出现直线状痕迹。可以理解，重叠区域的边界线不局限于图2所示的直线，也可为斜线或弧形线或不规则曲线。
在另一实施方式中，如图3，待打印区与四个扫描区域的集合相对应，对应地，多振镜拼接打印***100包括四个扫描振镜装置30及与四个扫描振镜装置30对应的四个激光发射装置20，以通过四个激光束完成工件的打印。四个扫描区域分别为ahed、fhcd、abeg、fbcg组成的区域。所述重叠区域除了包括在扫描方向上排列的两组扫描区域ahed、fhcd及abeg、fbcg形成的第一重叠区fbed外，还包括在垂直于扫描方向上排列的两组扫描区域ahed、abeg及fhcd、fbcg形成的第二重叠区ahcg。所述第二重叠区ahcg包括第三边界g及第四边界h，第三边界g及第四边界h与待打印层的边界a、c相交。控制装置10控制对应的激光发射装置20发射的激光束对每一打印层进行扫描打印时，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度的边界在第二重叠区的边界外的所述预设范围内随机变动。如此，使工件在与第三边界及第四边界的相交处在垂直于工件的方向上不会出现直线状痕迹。
在一实施方式中，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度通过激光束在扫描打印与第三边界及第四边界对应的区域时的扫描次数进行调节。如在一打印层上第三边界及第四边界对应的扫描次数都为2次，在另一打印层上第三边界及第四边界对应的扫描次数都为3。如此，两打印层上的重叠区域在垂直于工件的方向上的实际扫描宽度不处于同一位置，使打印层上的重叠区域在垂直工件的方向不会出现直线状痕迹。进一步地，在同一打印层上用于打印第三边界及第四边界的扫描次数也可不同。
在另一实施方式中，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度通过扫描打印与第三边界及第四边界对应的区域时用于打印的激光束的光斑大小进行调节。如在一打印层上对第三边界及第四边界对应的位置进行打印时，用于扫描打印的激光束的光斑在垂直于扫描方向上的宽度为0.1mm；在另一打印层对第三边界及第四边界对应的位置进行打印时，用于扫描打印的激光束的光斑在垂直于扫描方向上的宽度为0.2mm。进一步地，在同一打印层用于打印第三边界及第四边界的激光束的光斑的大小也可不同。
在对待打印区上与重叠区域对应的区域进行打印时，可由对应的多个激光发射装置20发射的多个激光束同步交替打印，也可由对应的多个激光发射装置20发射的多个激光束异步交替打印。如图4，控制装置10将重叠区域划分为多个子打印区，对重叠区域进行同步交替打印时，以图3中的重叠区域fheg为例，重叠区域fheg由涉及四个激光发射装置20发射的四个激光束20a、20b、20c、20d依次同时对重叠区域的相邻子打印区进行打印，直至打印完重叠区域。对重叠区域进行异步交替打印时，先由激光束20a间隔地扫描多个子打印区，再依次由激光束20b、20c、20d间隔地扫描剩下的多个子打印区。进一步地，由多个激光束对重叠区域进行同步交替打印时，多个激光束的扫描方向可以一致，也可以包括两相反的方向。以图4为例，四个激光束20a、20b、20c、20d对待打印区上与重叠区域对应的区域进行打印时，四个激光束20a、20b、20c、20d的扫描方向可都为第一方向，也可是激光束20a、20b沿第一方向扫描打印，激光束20c、20d沿第二方向扫描打印。在一实施方式中，在由多个激光束对重叠区域进行同步交替打印时且多个激光束的扫描方向一致时，扫描方向与用于净化激光束打印时产生的烟尘的风的方向相反。
为本发明提供的一种多振镜拼接打印方法，请参阅图5，所述多振镜拼接打印方法包括的步骤如下。
步骤S1：提供用于发射激光束的多个激光发射装置20。
步骤S2：提供与多个激光发射装置20对应的多个扫描振镜装置30，每一扫描振镜装置30具有一扫描区域，多个扫描区域具有重叠区域，多个扫描区域的集合包含待打印区。
步骤S3：通过控制装置10控制多个激光束沿与重叠区域对应的预设路径，对待打印区上与重叠区域对应的区域进行扫描打印，其中，重叠区域至少部分地延伸至待打印区的边缘，每一打印层上与重叠区域对应的预设路径的边界在重叠区域的边界外的预设范围内随机变动。
在一实施方式中，所述重叠区域包括在扫描方向上排列的多个扫描区域形成的第一重叠区，第一重叠区包括在扫描方向上排列的第一边界及第二边界，第一边界及第二边界与待打印区的边界相交，连接于第一边界与第二边界之间的边界位于待打印层的边界上。激光束对每一打印层进行扫描打印时，每一打印层上位于第一边界与第二边界之间的同一位置对应的预设路径的两个端点分别在第一边界及第二边界外，且端点与对应的第一边界或第二边界之间的距离在所述预设范围内随机变动。
在另一实施方式中，所述重叠区域包括在垂直于扫描方向上排列的多个扫描区域形成的第二重叠区，所述第二重叠区包括第三边界及第四边界，第三边界及第四边界与待打印层的边界相交，激光束在每一打印层上进行扫描打印时，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度的边界在第二重叠区的边界外的所述预设范围内随机变动。
在一实施方式中，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度通过激光束在扫描打印与第三边界及第四边界对应的区域时的扫描次数进行调节。在另一实施方式中，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度通过扫描打印与第三边界及第四边界对应的区域时用于打印的激光束的光斑大小进行调节。
上述多振镜拼接打印***100及多振镜拼接打印方法通过多个激光束对待打印区上与重叠区域对应的区域进行打印，每一打印层上与重叠区域对应的预设路径的边界位于重叠区域的边界外的预设范围内随机变动，与重叠区域对应的打印边界在每一打印层随机变动，多个打印层的重叠区域在垂直于工件的方向上并非完全重合，在垂直于工件的方向上不会出现直线状痕迹，使得产品的外观美观，提升工件的打印质量。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明所公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种多振镜拼接打印***，包括控制装置、多个激光发射装置及与多个激光发射装置分别对应的多个扫描振镜装置，每一扫描振镜装置具有一扫描区域，其特征在于，多个扫描区域之间形成有重叠区域，重叠区域至少部分地延伸至待打印区的边缘，控制装置用于控制多个激光发射装置发射的激光束经多个扫描振镜装置后沿与重叠区域对应的预设路径，对待打印区上与重叠区域对应的区域进行扫描打印，每一打印层上与重叠区域对应的预设路径的边界在重叠区域的边界外的预设范围内随机变动。
2.如权利要求1所述的多振镜拼接打印***，其特征在于，所述重叠区域包括在扫描方向上排列的多个扫描区域形成的第一重叠区，第一重叠区包括在扫描方向上排列的第一边界及第二边界，第一边界及第二边界与待打印区的边界相交，控制装置控制对应的激光发射装置发射的激光束对每一打印层进行扫描打印时，每一打印层上位于第一边界与第二边界之间的同一位置对应的预设路径的两个端点分别在第一边界及第二边界外，且端点与对应的第一边界或第二边界之间的距离在所述预设范围内随机变动。
3.如权利要求1所述的多振镜拼接打印***，其特征在于，所述重叠区域包括在垂直于扫描方向上排列的多个扫描区域形成的第二重叠区，所述第二重叠区包括第三边界及第四边界，第三边界及第四边界与待打印层的边界相交，控制装置控制对应的激光发射装置发射的激光束对每一打印层进行扫描打印时，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度的边界在第二重叠区的边界外的所述预设范围内随机变动。
4.如权利要求3所述的多振镜拼接打印***，其特征在于，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度通过激光束在扫描打印与第三边界及第四边界对应的区域时的扫描次数进行调节。
5.如权利要求3所述的多振镜拼接打印***，其特征在于，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度通过扫描打印与第三边界及第四边界对应的区域时用于打印的激光束的光斑大小进行调节。
6.一种多振镜拼接打印方法，其特征在于，通过控制装置控制多个激光束沿与重叠区域对应的预设路径，对待打印区上与重叠区域对应的区域进行扫描打印，其中，所述重叠区域为多个扫描振镜装置对应的多个扫描区域的重叠部分，重叠区域至少部分地延伸至待打印区的边缘，每一打印层上与重叠区域对应的预设路径的边界在重叠区域的边界外的预设范围内随机变动。
7.如权利要求6所述的多振镜拼接打印方法，其特征在于，所述重叠区域包括在扫描方向上排列的多个扫描区域形成的第一重叠区，第一重叠区包括在扫描方向上排列的第一边界及第二边界，第一边界及第二边界与待打印区的边界相交，激光束对每一打印层进行扫描打印时，每一打印层上位于第一边界与第二边界之间的同一位置对应的预设路径的两个端点分别在第一边界及第二边界外，且端点与对应的第一边界或第二边界之间的距离在所述预设范围内随机变动。
8.如权利要求6所述的多振镜拼接打印方法，其特征在于，所述重叠区域包括在垂直于扫描方向上排列的多个扫描区域形成的第二重叠区，所述第二重叠区包括第三边界及第四边界，第三边界及第四边界与待打印层的边界相交，激光束在每一打印层上进行扫描打印时，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度的边界在第二重叠区的边界外的所述预设范围内随机变动。
9.如权利要求8所述的多振镜拼接打印方法，其特征在于，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度通过激光束在扫描打印与第三边界及第四边界对应的区域时的扫描次数进行调节。
10.如权利要求8所述的多振镜拼接打印方法，其特征在于，在垂直于扫描方向上与第二重叠区对应的扫描宽度通过扫描打印与第三边界及第四边界对应的区域时用于打印的激光束的光斑大小进行调节。
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