用于制造三维物体的激光扫描装置及其方法制造方法及图纸

一种用于制造三维物体的激光扫描装置及其方法，激光扫描装置包括激光器、振镜系统、控制系统和光束调节系统，所述控制系统将制件每一截面的待扫描点分为轮廓区和填充区，当扫描轮廓区时，控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较小的第一光斑进行扫描；当扫描填充区时，控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较大的第二光斑进行扫描，本发明专利技术的用于制造三维物体的激光扫描装置及其方法通过采用分区扫描的方式，在保证制得的三维物体精度的前提下，提高了三维物体的成型速度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，激光扫描装置包括激光器、振镜系统、控制系统和光束调节系统，所述控制系统将制件每一截面的待扫描点分为轮廓区和填充区，当扫描轮廓区时，控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较小的第一光斑进行扫描；当扫描填充区时，控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较大的第二光斑进行扫描，本专利技术的通过采用分区扫描的方式，在保证制得的三维物体精度的前提下，提高了三维物体的成型速度。【专利说明】
本专利技术属于三维物体制造领域，具体涉及一种用于制造三维物体的激光扫描装置 及其方法。
技术介绍
三维物体的制造方法主要包括分层切片、送铺粉、激光扫描工艺步骤，其中激光扫 描是影响三维物体的精度以及成型速度的关键因素。现有三维物体的制造方法，激光扫描 步骤一般采用相同尺寸的单一光斑进行扫描，该激光扫描方法可以实现三维物体的制造， 但由于采用较小尺寸的光斑进行扫描，提高了三维物体的精度，同时却减慢了三维物体的 成型速度；而若采用较大尺寸的光斑进行扫描时，提高了三维物体的成型速度，同时可能影 响了三维物体的成型精度，因此，采用现有技术的单一光斑扫描方法制造三维物体，很难达 到高精度、高成型速度的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术存在的问题，提供一种用于制造三维物体的激 光扫描装置及其方法，该激光扫描装置及其方法在保证制得的三维物体精度的前提下，提 高了三维物体的成型速度。 为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于制造三维物体的激光扫描装置，包 括激光器、振镜系统、控制系统和光束调节系统，所述控制系统将制件每一截面的待扫描点 分为轮廓区和填充区，当扫描轮廓区时，控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束 调节系统，选择尺寸较小的第一光斑进行扫描；当扫描填充区时，控制系统通过振镜系统控 制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较大的第二光斑进行扫描。 优选地，所述光束调节系统包括固定倍率扩束镜、F-Theta透镜和光阑，所述激光 器、固定倍率扩束镜、振镜系统和F-Theta透镜组成第一光路单元，所述F-Theta透镜用于 将通过振镜系统反射的激光束在工作平面上形成均匀大小的聚焦光斑，所述固定倍率扩束 镜设置在激光器和振镜系统之间，当扫描轮廓区时，上升光阑，使得光阑设置在固定倍率扩 束镜和振镜系统之间，当扫描填充区时，下降光阑，使得光阑未出现在第一光路单元。 优选地，所述光束调节系统包括动态聚焦模块和光阑，所述动态聚焦模块包括动 态发散镜和聚焦镜，所述激光器、动态发散镜、聚焦镜和振镜系统组成第二光路单元，所述 动态发散镜、聚焦镜依次设置在激光器和振镜系统之间，当扫描轮廓区时，上升光阑，使得 光阑设置在动态发散镜和聚集镜之间，当扫描填充区时，下降光阑，使得光阑未出现在第二 光路单元。 优选地，所述光束调节系统包括可变倍率扩束镜和F-Theta透镜，所述可变倍率 扩束镜设置在激光器和振镜系统之间，所述F-Theta透镜用于将通过振镜系统反射的激光 束在工作平面上形成均匀大小的聚焦光斑，所述第一光斑和第二光斑通过调节可变倍率扩 束镜的倍率分别获得。 优选地，所述第一光斑和第二光斑满足公式：d2 < 2(^，其中4为第一光斑尺寸，d2 为第二光斑尺寸。 本专利技术又提供了一种用于制造三维物体的设备，包括分层切片系统和送铺粉装 置，其中，该设备还包括上述用于制造三维物体的激光扫描装置。 本专利技术还提供了一种用于制造三维物体的激光扫描方法，包括以下步骤： 步骤一：控制系统将制件每一截面的待扫描点分为轮廓区和填充区； 步骤二：当扫描轮廓区时，控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束调节系 统，选择尺寸较小的第一光斑进行扫描；当扫描填充区时，控制系统通过振镜系统控制激光 器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较大的第二光斑进行扫描； 步骤三：重复执行步骤一和步骤二直到三维物体成型。 优选地，采用相同扫描间距对填充区进行逐行扫描。 优选地，扫描填充区具体包括以下步骤： 控制系统根据公式A=W/B计算并判断A是否为整数； 当A为整数时，控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸 较大的第二光斑对填充区进行逐行扫描； 当A为非整数时，将A的整数部分记作Z，第1行至第Z行，控制系统通过振镜系统控制 激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较大的第二光斑进行逐行扫描；第Z+1行，控制 系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较小的第一光斑进行扫 描； 其中，w为制件每一截面内垂直于扫描方向的长度，B为扫描光斑间距，所述第i行的行 距等于B，第Z+1行的行距小于B。 优选地，所述激光扫描方法由上述激光扫描装置实现。 本专利技术的用于制造三维物体的激光扫描装置，在扫描轮廓区时，控制系统通过振 镜系统控制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较小的第一光斑进行扫描，从而保证 了三维物体的精度；而在扫描填充区时，控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束 调节系统，选择尺寸较大的第二光斑进行扫描，这样便提高了三维物体的成型速度，因此， 本专利技术的用于制造三维物体的激光扫描装置通过采用分区扫描的方式，在保证制得的三维 物体精度的前提下，提高了三维物体的成型速度。 本专利技术的用于制造三维物体的设备，包括激光扫描装置，该装置在扫描轮廓区时， 控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较小的第一光斑进 行扫描，从而保证了三维物体的精度；而在扫描填充区时，控制系统通过振镜系统控制激光 器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较大的第二光斑进行扫描，这样便提高了三维物体的 成$速度，因此，本专利技术的用于制造三维物体的设备通过采用分区扫描的方式，在保证制得 的三维物体精度的前提下，提高了三维物体的成型速度。 本专利技术的用于制造三维物体的激光扫描方法，在扫描轮廓区时，控制系统通过振 镜系统控制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较小的第一光斑进行扫描，从而保证 了三维物体的精度；而在扫描填充区时，控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束 调节系统，选择尺寸较大的第二光斑进行扫描，这样便提高了三维物体的成型速度，因此， 本专利技术的用于制造三维物体的激光扫描方法通过采用分区扫描的方式，在保证制得的三维 物体精度的前提下，提高了三维物体的成型速度。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术用于制造三维物体的激光扫描方法提供的一实施例的扫描示意图； 图2为本专利技术用于制造三维物体的激光扫描方法提供的一实施例的扫描光斑 #^量分 布图； 图3为本专利技术用于制造三维物体的激光扫描装置提供的实施例一的结构图； 图4为本专利技术用于制造三维物体的激光扫描装置提供的实施例二的结构图； 图5为实施例二中一种光路图； ' 图6为实施例二中另一种光路图； 图7为本专利技术用于制造三维物体的激光扫描装置提供的实施例三的结构图； 图8为本专利技术用于制造三维物体的激光扫描方法提供的实施例四的方法流程图。 图例说明： 1、〇02激光器；2、动态发散镜；3、聚焦镜 ；4、「-1^^3透镜；5、固定倍率扩束镜；6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造三维物体的激光扫描装置，其特征在于，包括激光器、振镜系统、控制系统和光束调节系统，所述控制系统将制件每一截面的待扫描点分为轮廓区和填充区，当扫描轮廓区时，控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较小的第一光斑进行扫描；当扫描填充区时，控制系统通过振镜系统控制激光器，同时控制光束调节系统，选择尺寸较大的第二光斑进行扫描。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍光，许小曙，
申请(专利权)人：湖南华曙高科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43