用于增材制造的现场对准检测的设备、系统和方法技术方案

一种设备(300)，可以包括处理器(305)、存储器模块(340)和存储在存储器模块中的机器可读指令。当由处理器执行时，指令可以使设备接收正在构建零件时构建平面上的一个或多个激光照射的图像数据，图像数据指示由第一激光器(120)在构建平面上进行的第一组基准照射的位置和由第二激光器(121)在构建平面上进行的第二组基准照射的位置，由接收到的图像数据确定第一组基准照射和第二组基准照射的相对位置，将所确定的第一组基准照射和第二组基准照射的相对位置与预期相对位置进行比较，并且基于该比较确定第一激光器和第二激光器是否相对于彼此未对准。于彼此未对准。于彼此未对准。

【技术实现步骤摘要】
用于增材制造的现场对准检测的设备、系统和方法


[0001]本公开涉及增材制造，并且更具体地，涉及用于增材制造的现场对准检测。

技术介绍

[0002]直接金属激光熔化(DMLM)是一种增材制造工艺，它使用激光熔化金属粉末的超薄层以构建三维物体或零件。在包括多个激光器的DMLM机器的操作期间，一个或多个激光器可能变得相对于一个或多个其他激光器未对准。如果发生这种情况，可能会在正在构建的零件中引入接缝或其他材料缺陷。
附图说明
[0003]图1示意性地描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的用于通过增材制造构建零件的示例增材制造机器；
[0004]图2示意性地描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的用于执行增材制造的现场对准的系统；
[0005]图3示意性地描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的对准设备；
[0006]图4描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的可由图1的增材制造机器构建的零件的层的示例横截面；
[0007]图5描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的可由图1的增材制造机器构建的零件的层的另一个示例横截面；
[0008]图6描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的可由图2的系统使用以执行现场对准的图像；和
[0009]图7描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的用于执行增材制造的现场对准的说明性方法的流程图。
具体实施方式
[0010]本公开大体上涉及用于增材制造的现场对准。在所示示例中，本公开涉及直接金属激光熔化(DMLM)。然而，在其他示例中，本公开可以与其他类型的增材制造一起使用。
[0011]直接金属激光熔化(DMLM)是一种增材制造工艺，它使用激光熔化金属粉末的超薄层以构建三维物体或零件。在包括多个激光器的DMLM机器的操作期间，一个或多个激光器可能变得相对于一个或多个其他激光器未对准。如果发生这种情况，可能会在正在构建的零件中引入接缝或其他材料缺陷。
[0012]计算机辅助设计(CAD)软件可用于设计三维零件。然后可以将由CAD软件生成的输出文件转换为表示零件的不同层的多个切片文件。然后将切片文件加载到DMLM机器上以构建该零件。
[0013]在操作期间，重涂机在构建平台上移动并均匀地铺展一层薄的精细金属粉末。然后激光熔化粉末，以基于切片文件针对一层形成零件的横截面。然后降低构建平台，并针对
零件的下一层重复该过程。在一些示例中，DMLM机器可以包括多个激光器。每个激光器可以在构建平台的不同部分上操作。因此，待构建的零件可以由多个区段缝合在一起，每个激光器用于构建不同的区段。这可以允许构建比使用单个激光器可能的更大的零件和/或允许相对于单个激光器工艺更快地形成零件。
[0014]然而，如果DMLM机器的多个激光器相对于彼此未对准，则零件可能无法正确缝合在一起。因此，在本文公开的实施例中，相机可以定位成沿着一个激光器的视线捕获图像。因此，相机可以捕获DMLM机器的构建平台上由激光器进行的激光照射的图像。如果相机还能够在同一帧内捕获由DMLM机器的另一个激光器进行的一个或多个激光照射的图像，则可以将两个激光器的激光照射之间的预期相对位置与两个激光器的激光照射之间的实际相对位置进行比较。如果来自两个激光器的照射之间的相对位置不是预期的那样，则可以确定激光器相对于彼此未对准，并且可以采取校正动作以正确地对准激光器。
[0015]图1示出了用于执行DMLM增材制造的说明性设备的示意图。如本文所用，该设备可称为DMLM机器100。DMLM机器100通过使用由一个或多个源(例如激光器120和121)产生的能量束136和137烧结或熔化粉末材料，以逐层方式构建物体，例如零件122。如上所述，多个激光器可用于构建零件122的不同区段。在图1的示例中，DMLM机器100包括两个激光器120、121。然而，应当理解，在其他示例中，DMLM机器100可以包括两个以上的激光器。此外，虽然本公开主要涉及使用DMLM机器100进行增材制造的现场对准，但是本文描述的各种方法和过程也可以用代替DMLM机器100的另一种类型的增材制造设备来实施。
[0016]要被能量束熔化的粉末由储存器126供应，并使用在方向134上行进的重涂机116(例如，重涂机臂)将粉末均匀地铺展在构建板114上，以将粉末保持在一定水平118和/或将延伸到粉末水平118以上的多余粉末材料移除到废物容器128。能量束136、137在振镜扫描仪132和133的控制下烧结或熔化正在构建的物体的横截面层。然后构建板114被降低，并且另一层粉末铺展在正在构建的零件122上，随后通过激光器120、121连续熔化/烧结粉末。重复该过程，直到零件122完全由熔化/烧结的粉末材料构建而成。
[0017]由于零件122的每一层都由DMLM机器100构建，因此在任何给定时间正在构建的零件的最顶层在本文中被称为构建平面。因此，随着构建零件122的每个连续层，一层粉末铺展在零件122的当前构建平面上。
[0018]激光器120、121可以由包括处理器和存储器的计算机系统控制。计算机系统可以确定每一层的扫描图案并且可以根据扫描图案控制激光器120、121和振镜扫描仪132、133来照射粉末材料。每个激光器120、121可以在构建板114的不同部分上操作，并且可以用于构建零件122的不同区段。在实施例中，激光器120和振镜扫描仪132可以包括第一激光通道124，而激光器121和振镜扫描仪133可以包括第二激光通道125。激光通道124、125还可以包括反射镜、透镜或控制能量束136、137的其他光学设备。
[0019]在零件122的制造完成之后，可以对零件122应用各种后处理程序。后处理程序可以包括通过例如吹扫或抽真空去除多余的粉末。其他后处理程序可以包括应力释放过程。此外，可以使用热和化学后处理程序来完成零件122。
[0020]为了使用激光器120、121在多个区段中构建零件122，激光通道最好相对于彼此被校准。也就是说，来自激光器120、121的激光照射理想地发生在零件122的构建平面上的预期位置，使得零件122的由激光器120构建的区段和零件122的由激光器121构建的区段被正
确地对准。如果激光通道124、125之间的校准或对准受到干扰，则零件122的由激光器120和121构建的区段可能无法正确地对准，并且零件122中可能会出现材料缺陷。
[0021]因此，本文公开的实施例提供DMLM机器100的现场对准。具体而言，本文公开的实施例提供DMLM机器100的激光通道124、125的对准。然而，在其他示例中，本文公开的实施例可以提供具有多于两个激光通道的DMLM机器的对准。
[0022]在本文公开的实施例中，相机可以监测由激光器120、121进行的激光照射的位置。通过监测激光器120、121的激光照射的位置，激光通道124、125相对于彼此的对准可以被确定，如本文所公开的。如果激光通道124本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备(300)，其特征在于，包括：一个或多个处理器(305)；一个或多个存储器模块(340)；和存储在所述一个或多个存储器模块(340)中的机器可读指令，所述机器可读指令当由所述一个或多个处理器(305)执行时使所述设备(300)：接收正在构建平面上构建零件时所述构建平面上的一个或多个激光照射的图像数据，所述图像数据指示由第一激光器(120)在所述构建平面上进行的第一组基准照射的位置和由第二激光器(121)在所述构建平面上进行的第二组基准照射的位置；由接收到的图像数据确定所述第一组基准照射和所述第二组基准照射的相对位置；将所确定的所述第一组基准照射和所述第二组基准照射的相对位置与预期相对位置进行比较；和基于所述比较，确定所述第一激光器和所述第二激光器是否相对于彼此未对准。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述图像数据包括多个图像，所述多个图像包括在多个时间步长处进行的所述第一组基准照射和所述第二组基准照射。3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，其中所述第一组基准照射包括两条平行线，并且所述第二组基准照射包括所述两条平行线之间的一个或多个基准照射。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，其中所述指令进一步使所述设备：接收与所述零件相关联的构建文件，所述构建文件指示将由所述第一激光器进行的第一多个激光照射和将由所述第二激光器进行的第二多个激光照射；和基于所述构建文件，从所述第一多个激光照射中确定所述第一组基准照射并且从所述第二多个激光照射中确定所述第二组基准照射。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，其中所述第一组基准照射和所述第二组基准照射在相机的视野内，所述相机具有沿着所述第一激光器(120)或所述第二激光器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：