本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種用于三維物體制造的激光光斑校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)系統(tǒng)。
背景技術(shù):
增材制造技術(shù)(additivemanufacturing,簡(jiǎn)稱am)是一項(xiàng)具有數(shù)字化制造、高度柔性和適應(yīng)性、直接cad模型驅(qū)動(dòng)、快速、材料類型豐富多樣等鮮明特點(diǎn)的先進(jìn)制造技術(shù),由于其不受零件形狀復(fù)雜程度的限制,不需要任何的工裝模具,因此應(yīng)用范圍非常廣。選區(qū)激光熔融技術(shù)(selectivelasermelting,簡(jiǎn)稱slm)是近年來(lái)發(fā)展迅速的增材制造技術(shù)之一,其以粉末材料為原料,采用激光對(duì)三維實(shí)體的截面進(jìn)行逐層掃描完成原型制造,不受零件形狀復(fù)雜程度的限制,不需要任何的工裝模具,應(yīng)用范圍廣。選擇性激光熔融(也稱slm)工藝的基本過(guò)程是:送粉裝置將一定量粉末送至工作臺(tái)面,鋪粉裝置將一層粉末材料平鋪在成型缸底板或已成型零件的上表面,激光振鏡系統(tǒng)控制激光以一個(gè)近似不變的光斑大小和光束能量按照該層的截面輪廓對(duì)實(shí)心部分粉末層進(jìn)行掃描,使粉末熔化并與下面已成型的部分實(shí)現(xiàn)粘接;當(dāng)一層截面燒結(jié)完后,工作臺(tái)下降一個(gè)層的厚度,鋪粉裝置又在上面鋪上一層均勻密實(shí)的粉末,進(jìn)行新一層截面的掃描燒結(jié),經(jīng)若干層掃描疊加,直至完成整個(gè)原型制造。
為了保證激光在掃描工作平面時(shí)光斑聚焦,即光斑大小不變,現(xiàn)有技術(shù)一般采用以下兩種手段實(shí)現(xiàn):一種實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)f-θ鏡,但此方法限制了燒結(jié)的成型面積,此外,由于此方式會(huì)產(chǎn)生畸變,從而會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)平面中心光斑最小,而越到邊界光斑越大,且該畸變不可調(diào)節(jié)。對(duì)于中等幅面的工業(yè)級(jí)的slm設(shè)備,采用此方法僅可燒結(jié)一些對(duì)激光功率密度敏感度低的材料(如不銹鋼),但對(duì)于鋁合金等一些敏感度高的材料就不適用;另一種實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦的方式,這種方法可以使激光在整個(gè)燒結(jié)平面的任意位置都是聚焦的,但是需要采用光斑校準(zhǔn)。傳統(tǒng)的光斑校準(zhǔn)方法是通過(guò)光斑分析儀,測(cè)量幾個(gè)不同的發(fā)散鏡位置下的光斑隨光程的變化,再通過(guò)擬合做差值,找到不同光程下激光聚焦時(shí)發(fā)散鏡的位置。而燒結(jié)平面上不同的位置均對(duì)應(yīng)一個(gè)光程,于是找到燒結(jié)平面的不同位置對(duì)應(yīng)發(fā)散鏡位置的關(guān)系。但是激光熔融設(shè)備的激光功率一般較高,而光斑分析儀屬于精密儀器,容易受到干擾,測(cè)量波動(dòng)幅度大,導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種校準(zhǔn)更精確的用于三維物體制造的激光光斑校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)系統(tǒng)。
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種用于三維物體制造的激光光斑校準(zhǔn)方法,包括以下步驟:
根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,計(jì)算得到理論聚焦校準(zhǔn)表,以使設(shè)備理論上通過(guò)該理論聚焦校準(zhǔn)表控制發(fā)散鏡的位置實(shí)現(xiàn)激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置;
調(diào)整聚焦鏡和發(fā)散鏡的位置,使激光在燒結(jié)平面中心基本聚焦;
調(diào)整x鏡片、y鏡片使激光垂直打在燒結(jié)平面中心;
在燒結(jié)平面的上下分別獲取至少一個(gè)平行于燒結(jié)平面的截面,采用相同激光在燒結(jié)平面和所有截面的中心位置或附近,以及中心之外的位置進(jìn)行線掃描;通過(guò)對(duì)所有平面的中心位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,并得到該平面與燒結(jié)平面之間的距離,且根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,得到要將激光聚焦在燒結(jié)平面中心發(fā)散鏡需變化的位置值δ1;通過(guò)對(duì)所有平面的中心之外的同一位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,并得到該平面與燒結(jié)平面之間的距離,且根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)散鏡移動(dòng)距離與聚焦光程變化距離間的關(guān)系,得到要將激光聚焦在燒結(jié)平面中心之外的所選位置發(fā)散鏡需變化的位置值δ2;
將理論聚焦校準(zhǔn)表進(jìn)行線性變換,以使理論聚焦校準(zhǔn)表中的中心的位置值移動(dòng)δ1,以及中心之外所選位置的位置值移動(dòng)δ2,線性變換后得到的校準(zhǔn)表即為新校準(zhǔn)表。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案,所述理論聚焦校準(zhǔn)表通過(guò)以下方式得到:
根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,計(jì)算出當(dāng)聚焦鏡的位置一定時(shí),激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置時(shí)發(fā)散鏡所對(duì)應(yīng)的位置,并在燒結(jié)平面均勻取一個(gè)n*n的點(diǎn)位置,將每個(gè)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的發(fā)散鏡位置形成一個(gè)n*n的方陣,該n*n的方陣即為理論聚焦校準(zhǔn)表。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案,所述調(diào)整聚焦鏡和發(fā)散鏡的位置,使激光在燒結(jié)平面中心基本聚焦具體包括:
將發(fā)散鏡的位置固定,通過(guò)移動(dòng)聚焦鏡的位置,保持激光能量不變,觀察燒結(jié)平面中心的激光最亮?xí)r將聚焦鏡固定;或者
將聚焦鏡的位置固定,通過(guò)移動(dòng)發(fā)散鏡的位置,保持激光能量不變,觀察燒結(jié)平面中心的激光最亮?xí)r將發(fā)散鏡固定。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案,所述激光聚焦的平面為掃描線最窄的平面或者掃描線最亮的平面。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案,所述δ2通過(guò)以下方式得到:
通過(guò)對(duì)所有平面的同一角落附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,并得到該平面與燒結(jié)平面之間的距離;
根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)散鏡移動(dòng)距離與聚焦光程變化距離間的關(guān)系,得到要將激光聚焦在燒結(jié)平面中心之外的同一角落發(fā)散鏡需要變化的位置值δ2。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案,所述平行于燒結(jié)平面的截面通過(guò)以下方式獲?。?/p>
將測(cè)試件置于成型缸底板上,通過(guò)移動(dòng)活塞帶動(dòng)測(cè)試件進(jìn)行上或下移動(dòng),使測(cè)試件的上表面與燒結(jié)平面之間存在一定的距離,該測(cè)試件的上表面即為平行于燒結(jié)平面的截面。
本發(fā)明還提供了一種用于三維物體制造的激光光斑校準(zhǔn)系統(tǒng),包括:
計(jì)算理論聚焦校準(zhǔn)表模塊,用于根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,計(jì)算得到理論聚焦校準(zhǔn)表,以使設(shè)備理論上通過(guò)該理論聚焦校準(zhǔn)表控制發(fā)散鏡的位置實(shí)現(xiàn)激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置;
第一調(diào)整模塊,用于調(diào)整聚焦鏡和發(fā)散鏡的位置,使激光在燒結(jié)平面中心基本聚焦;
第二調(diào)整模塊,用于調(diào)整x鏡片、y鏡片使激光垂直打在燒結(jié)平面中心;
獲取偏移參數(shù)模塊,用于在燒結(jié)平面的上下分別獲取至少一個(gè)平行于燒結(jié)平面的截面,采用相同激光在燒結(jié)平面和所有截面的中心位置或附近,以及中心之外的位置進(jìn)行線掃描;通過(guò)對(duì)所有平面的中心位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,并得到該平面與燒結(jié)平面之間的距離,且根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,得到要將激光聚焦在燒結(jié)平面中心發(fā)散鏡需變化的位置值δ1;通過(guò)對(duì)所有平面的中心之外的同一位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,并得到該平面與燒結(jié)平面之間的距離,且根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)散鏡移動(dòng)距離與聚焦光程變化距離間的關(guān)系,得到要將激光聚焦在燒結(jié)平面中心之外的所選位置發(fā)散鏡需變化的位置值δ2;以及
獲取新校準(zhǔn)表模塊,用于將理論聚焦校準(zhǔn)表進(jìn)行線性變換,以使理論聚焦校準(zhǔn)表中的中心的位置值移動(dòng)δ1,以及中心之外所選位置的位置值移動(dòng)δ2,線性變換后得到的校準(zhǔn)表即為新校準(zhǔn)表。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案,所述計(jì)算理論聚焦校準(zhǔn)表模塊包括:
計(jì)算單元,用于根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,計(jì)算出當(dāng)聚焦鏡的位置一定時(shí),激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置時(shí)發(fā)散鏡所對(duì)應(yīng)的位置;以及
方陣選取單元,用于在燒結(jié)平面均勻取一個(gè)n*n的點(diǎn)位置,將每個(gè)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的發(fā)散鏡位置形成一個(gè)n*n的方陣,該n*n的方陣即為理論聚焦校準(zhǔn)表。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案,所述獲取偏移參數(shù)模塊中,激光聚焦的平面為掃描線最窄的平面或者掃描線最亮的平面。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案,所述方獲取偏移參數(shù)模塊中,用于在燒結(jié)平面的上下分別獲取至少一個(gè)平行于燒結(jié)平面的截面,采用相同激光在燒結(jié)平面和所有截面的中心位置或附近以及同一角落附近進(jìn)行線掃描。
本發(fā)明的用于三維物體制造的激光光斑校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)系統(tǒng)具有以下有益效果:
1、采用動(dòng)態(tài)聚焦的方式,避免了畸形帶的光斑不均勻性。用理論聯(lián)系實(shí)際的方法,假定一個(gè)特殊的聚焦鏡和發(fā)散鏡位置使激光聚焦在燒結(jié)平面中心,推導(dǎo)出在此特定條件下的校準(zhǔn)表。再根據(jù)實(shí)際的測(cè)量,對(duì)校準(zhǔn)表進(jìn)行比例縮放和平移,這樣使得不改變理論關(guān)系的前提下得到新校準(zhǔn)表,從而設(shè)備便可通過(guò)該新校準(zhǔn)表控制發(fā)散鏡的位置以實(shí)現(xiàn)激光聚焦在燒結(jié)平面,即保持光斑不變;
2、采用激光在測(cè)試件表面作用的線寬來(lái)替代激光的光斑大小,而均勻測(cè)試件表面激光掃描的線寬的波動(dòng)很小,從而避免了光斑分析儀的敏感性,減小了測(cè)量帶來(lái)的誤差,使得校準(zhǔn)結(jié)果更精確。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明用于三維物體制造的激光光斑校準(zhǔn)方法提供的一優(yōu)選實(shí)施例的方法流程圖;
圖2為本發(fā)明用于三維物體制造的激光光斑校準(zhǔn)系統(tǒng)提供的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解并實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案,以下將結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明提供的用于三維物體制造的激光光斑校準(zhǔn)方法,包括以下步驟:
步驟一、根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,計(jì)算得到理論聚焦校準(zhǔn)表,以使設(shè)備理論上通過(guò)該理論聚焦校準(zhǔn)表控制發(fā)散鏡的位置實(shí)現(xiàn)激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置;
該步驟中,所述理論聚焦校準(zhǔn)表可由技術(shù)人員根據(jù)其實(shí)現(xiàn)目的(控制發(fā)散鏡的位置實(shí)現(xiàn)激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置)以及實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算得到,在本發(fā)明中對(duì)此不作任何限制。作為本發(fā)明的一種具體實(shí)現(xiàn)方式,其可通過(guò)以下方式得到:
根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,計(jì)算出當(dāng)聚焦鏡的位置一定時(shí),激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置時(shí)發(fā)散鏡所對(duì)應(yīng)的位置,并在燒結(jié)平面均勻取一個(gè)n*n的點(diǎn)位置,將每個(gè)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的發(fā)散鏡位置形成一個(gè)n*n的方陣,該n*n的方陣即為理論聚焦校準(zhǔn)表。例如,可獲取65*65的方陣作為理論聚焦校準(zhǔn)表。
步驟二、聚焦鏡和發(fā)散鏡的位置,使激光在燒結(jié)平面中心基本聚焦;
該步驟具體通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn):
將發(fā)散鏡的位置固定,通過(guò)移動(dòng)聚焦鏡的位置,保持激光能量不變,觀察燒結(jié)平面中心的激光最亮?xí)r將聚焦鏡固定;或者
將聚焦鏡的位置固定,通過(guò)移動(dòng)發(fā)散鏡的位置,保持激光能量不變,觀察燒結(jié)平面中心的激光最亮?xí)r將發(fā)散鏡固定。
在此需說(shuō)明的是,除了上述兩種實(shí)現(xiàn)方式,具體實(shí)施中,還可通過(guò)將聚焦鏡和發(fā)散鏡相互移動(dòng)來(lái)保持激光能量不變,并觀察燒結(jié)平面中心的激光最亮?xí)r將聚焦鏡固定,從而實(shí)現(xiàn)激光在燒結(jié)平面中心基本聚焦的目的。
步驟三、調(diào)整x鏡片、y鏡片使激光垂直打在燒結(jié)平面中心;
步驟四、在燒結(jié)平面的上下分別獲取至少一個(gè)平行于燒結(jié)平面的截面,采用相同激光在燒結(jié)平面和所有截面的中心位置或附近,以及中心之外的位置進(jìn)行線掃描;通過(guò)對(duì)所有平面的中心位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,并得到該平面與燒結(jié)平面之間的距離,且根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,得到要將激光聚焦在燒結(jié)平面中心發(fā)散鏡需變化的位置值δ1;通過(guò)對(duì)所有平面的中心之外的同一位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,并得到該平面與燒結(jié)平面之間的距離,且根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)散鏡移動(dòng)距離與聚焦光程變化距離間的關(guān)系,得到要將激光聚焦在燒結(jié)平面中心之外的所選位置發(fā)散鏡需變化的位置值δ2;該步驟中,所有平面包括燒結(jié)平面和所有截面,且所有平面是指在該平面內(nèi)振鏡擺動(dòng)所能掃描的最大范圍所形成的區(qū)域。
可以理解的是,該步驟對(duì)于δ1和δ2的獲取沒有先后順序限制,也可同時(shí)限制。另外,該步驟中,在燒結(jié)平面的上下分別獲取至少一個(gè)平行于燒結(jié)平面的截面,如可向上獲取至少一個(gè)平行于燒結(jié)平面的截面,向下獲取至少一個(gè)平行于燒結(jié)平面的截面,在此需說(shuō)明的是,向上和向下獲取的截面數(shù)量可以不相等,以及其與燒結(jié)平面的距離可以不相等。具體實(shí)施中,所述平行于燒結(jié)平面的截面通過(guò)以下方式獲取:
將測(cè)試件置于成型缸底板上,通過(guò)移動(dòng)活塞帶動(dòng)測(cè)試件進(jìn)行上或下移動(dòng),使測(cè)試件的上表面與燒結(jié)平面之間存在一定的距離,該測(cè)試件的上表面即為平行于燒結(jié)平面的截面。本文中的測(cè)試件為激光能在上面打出印跡的物體,例如,該物體可為發(fā)黑的鋁片,當(dāng)然其還可以為其它物件,在此不做具體闡述。
具體實(shí)施中,相同激光是指具有相同激光功率、相同掃描速度的激光,當(dāng)然,根據(jù)設(shè)計(jì)需要,其還可以為具有其它相同參數(shù),在此不做一一例舉。
優(yōu)選地,上述通過(guò)對(duì)所有平面的中心之外的同一位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面中,其中心之外的同一位置或附近優(yōu)選采用燒結(jié)平面的同一角落位置。
在此需說(shuō)明的是,上述通過(guò)對(duì)所有平面的中心位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,具體地,可認(rèn)為掃描線最窄的平面或者掃描線最亮的平面為激光聚焦平面,當(dāng)然,設(shè)計(jì)人員還可以通過(guò)表面特征的其它參數(shù)來(lái)判斷其是否為激光聚焦平面,在此不做一一例舉。另外,可通過(guò)帶有測(cè)量功能的儀器或設(shè)備(如可帶放大功能)測(cè)量物體上表面處于不同平面時(shí)的掃描線的線寬從而找出掃描線最窄的平面。
步驟五、將理論聚焦校準(zhǔn)表進(jìn)行線性變換,以使理論聚焦校準(zhǔn)表中的中心的位置值移動(dòng)δ1,以及中心之外所選位置的位置值移動(dòng)δ2,線性變換后得到的校準(zhǔn)表即為新校準(zhǔn)表。
在此需說(shuō)明的是,該步驟可以通過(guò)線性變換先使中心聚焦,再通過(guò)線性變換使中心之外位置聚焦;也可以通過(guò)線性變換先將中心之外位置聚焦,再將中心聚焦;當(dāng)然,也可以通過(guò)線性變換將中心和中心之外位置同時(shí)聚焦。
本發(fā)明通過(guò)采用上述技術(shù)方案獲得新校準(zhǔn)表后,設(shè)備便可通過(guò)該新校準(zhǔn)表控制發(fā)散鏡的位置以實(shí)現(xiàn)激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置,從而實(shí)現(xiàn)了激光光斑校準(zhǔn)目的。
圖1為本發(fā)明用于三維物體制造的激光光斑校準(zhǔn)方法提供的一優(yōu)選實(shí)施例的方法流程圖,如圖1所示,該方法包括以下步驟:
步驟11、計(jì)算理論聚焦校準(zhǔn)表:根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,計(jì)算出當(dāng)聚焦鏡的位置一定時(shí),激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置時(shí)發(fā)散鏡所對(duì)應(yīng)的位置,并在燒結(jié)平面均勻取一個(gè)n*n的點(diǎn)位置,將每個(gè)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的發(fā)散鏡位置形成一個(gè)n*n的方陣,該n*n的方陣即為理論聚焦校準(zhǔn)表。例如,可獲取65*65的方陣作為理論聚焦校準(zhǔn)表;
步驟12、調(diào)整聚焦鏡和發(fā)散鏡的位置,使激光在燒結(jié)平面中心基本聚焦;
步驟13、調(diào)整x鏡片、y鏡片使激光垂直打在燒結(jié)平面中心;
步驟14、計(jì)算要將激光聚焦在燒結(jié)平面中心發(fā)散鏡需變化的位置值δ1:在燒結(jié)平面的上下分別獲取至少一個(gè)平行于燒結(jié)平面的截面,采用相同激光在燒結(jié)平面和所有截面的中心位置或附近進(jìn)行線掃描,通過(guò)對(duì)所有平面的中心位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,并得到該平面與燒結(jié)平面之間的距離,且根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,得到要將激光聚焦在燒結(jié)平面中心發(fā)散鏡需變化的位置值δ1;
步驟15、計(jì)算要將激光聚焦在燒結(jié)平面的同一角落發(fā)散鏡需變化的位置值δ2:在燒結(jié)平面的上下分別獲取至少一個(gè)平行于燒結(jié)平面的截面,采用相同激光在燒結(jié)平面和所有截面的同一角落附近進(jìn)行線掃描,通過(guò)對(duì)所有平面的同一角落附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,并得到該平面與燒結(jié)平面之間的距離,且根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)散鏡移動(dòng)距離與聚焦光程變化距離間的關(guān)系,得到要將激光聚焦在燒結(jié)平面所選的同一角落發(fā)散鏡需變化的位置值δ2;
步驟16、獲取新校準(zhǔn)表:將理論聚焦校準(zhǔn)表進(jìn)行線性變換,以使理論聚焦校準(zhǔn)表中的中心的位置值移動(dòng)δ1,以及所選角落的位置值移動(dòng)δ2,線性變換后得到的校準(zhǔn)表即為新校準(zhǔn)表。
如圖2所示,本發(fā)明還提供了一種用于三維物體制造的激光光斑校準(zhǔn)系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:
計(jì)算理論聚焦校準(zhǔn)表模塊21,用于根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,計(jì)算得到理論聚焦校準(zhǔn)表,以使設(shè)備理論上通過(guò)該理論聚焦校準(zhǔn)表控制發(fā)散鏡的位置實(shí)現(xiàn)激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置;
第一調(diào)整模塊22,用于調(diào)整聚焦鏡和發(fā)散鏡的位置,使激光在燒結(jié)平面中心基本聚焦;
第二調(diào)整模塊23,用于調(diào)整x鏡片、y鏡片使激光垂直打在燒結(jié)平面中心;
獲取偏移參數(shù)模塊24,用于在燒結(jié)平面的上下分別獲取至少一個(gè)平行于燒結(jié)平面的截面,采用相同激光在燒結(jié)平面和所有截面的中心位置或附近,以及中心之外的位置進(jìn)行線掃描;通過(guò)對(duì)所有平面的中心位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,并得到該平面與燒結(jié)平面之間的距離,且根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,得到要將激光聚焦在燒結(jié)平面中心發(fā)散鏡需變化的位置值δ1;通過(guò)對(duì)所有平面的中心之外的同一位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,并得到該平面與燒結(jié)平面之間的距離,且根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)散鏡移動(dòng)距離與聚焦光程變化距離間的關(guān)系,得到要將激光聚焦在燒結(jié)平面中心之外的所選位置發(fā)散鏡需變化的位置值δ2;以及
獲取新校準(zhǔn)表模塊25,用于將理論聚焦校準(zhǔn)表進(jìn)行線性變換,以使理論聚焦校準(zhǔn)表中的中心的位置值移動(dòng)δ1,以及中心之外所選位置的位置值移動(dòng)δ2,線性變換后得到的校準(zhǔn)表即為新校準(zhǔn)表。
具體實(shí)施中,所述計(jì)算理論聚焦校準(zhǔn)表模塊21可由技術(shù)人員根據(jù)其實(shí)現(xiàn)目的(控制發(fā)散鏡的位置實(shí)現(xiàn)激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置)以及實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算得到,在本發(fā)明中對(duì)此不作任何限制。作為本發(fā)明的一種具體實(shí)現(xiàn)方式,其可通過(guò)以下方式得到:
計(jì)算單元,用于根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)中聚焦鏡、發(fā)散鏡間的距離與聚焦光程之間的關(guān)系,計(jì)算出當(dāng)聚焦鏡的位置一定時(shí),激光聚焦在燒結(jié)平面任一位置時(shí)發(fā)散鏡所對(duì)應(yīng)的位置;以及
方陣選取單元,用于在燒結(jié)平面均勻取一個(gè)n*n的點(diǎn)位置,將每個(gè)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的發(fā)散鏡位置形成一個(gè)n*n的方陣,該n*n的方陣即為理論聚焦校準(zhǔn)表。
上述第一調(diào)整模塊22具體可通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn):
將發(fā)散鏡的位置固定,通過(guò)移動(dòng)聚焦鏡的位置,保持激光能量不變,觀察燒結(jié)平面中心的激光最亮?xí)r將聚焦鏡固定;或者
將聚焦鏡的位置固定,通過(guò)移動(dòng)發(fā)散鏡的位置,保持激光能量不變,觀察燒結(jié)平面中心的激光最亮?xí)r將發(fā)散鏡固定。
在此需說(shuō)明的是,除了上述兩種實(shí)現(xiàn)方式,具體實(shí)施中,還可通過(guò)將聚焦鏡和發(fā)散鏡相互移動(dòng)來(lái)保持激光能量不變,并觀察燒結(jié)平面中心的激光最亮?xí)r將聚焦鏡固定,從而實(shí)現(xiàn)激光在燒結(jié)平面中心基本聚焦的目的。
所述獲取偏移參數(shù)模塊24中,在燒結(jié)平面的上下分別獲取至少一個(gè)平行于燒結(jié)平面的截面,其中,向上和向下獲取的截面數(shù)量可以不相等,以及其與燒結(jié)平面的距離可以不相等。具體實(shí)施中,所述平行于燒結(jié)平面的截面通過(guò)以下方式獲?。?/p>
將測(cè)試件置于成型缸底板上,通過(guò)移動(dòng)活塞帶動(dòng)測(cè)試件進(jìn)行上或下移動(dòng),使測(cè)試件的上表面與燒結(jié)平面之間存在一定的距離,該測(cè)試件的上表面即為平行于燒結(jié)平面的截面??梢岳斫獾氖?,燒結(jié)平面即測(cè)試件的上表面位于燒結(jié)區(qū)域位置。
具體實(shí)施中,相同激光是指具有相同激光功率、相同掃描速度的激光,當(dāng)然,根據(jù)設(shè)計(jì)需要,其還可以為具有其它相同參數(shù),在此不做一一例舉。
優(yōu)選地,上述通過(guò)對(duì)所有平面的中心之外的同一位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面中,其中心之外的同一位置或附近優(yōu)選采用燒結(jié)平面的同一角落。
在此需說(shuō)明的是,上述通過(guò)對(duì)所有平面的中心位置或附近掃描線的表面特征分析找到激光聚焦的平面,具體地,可認(rèn)為掃描線最窄的平面或者掃描線最亮的平面為激光聚焦平面,當(dāng)然,設(shè)計(jì)人員還可以通過(guò)表面特征的其它參數(shù)來(lái)判斷其是否為激光聚焦平面,在此不做一一例舉。另外,可通過(guò)帶有測(cè)量功能的儀器或設(shè)備(如可帶放大功能)測(cè)量物體上表面處于不同平面時(shí)的掃描線的線寬從而找出掃描線最窄的平面。
以上實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例,凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出,在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干修改和修飾,應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。