【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造，涉及一种用于三维打印过程中粉料的精确铺设系统及使用方法。
技术介绍
1、3d打印技术，也称为增材制造技术，是一种依据三维cad模型数据将材料逐层连接起来形成实体零件的先进制造技术。3d打印技术的核心在于它能够将复杂的几何结构直接从数字模型转化为现实，以减少传统制造工艺中的材料浪费和制造时间。本专利技术采取的是选区激光烧结(sls)技术，通常使用细粉末作为打印材料，通过激光或其他热源选择性地熔化粉末，逐层累积成形。选区激光烧结主要使用塑料粉末、金属粉末或陶瓷粉末，因此对粉层的铺设质量有极高的要求。粉层的均匀性、厚度控制和整体铺设质量会直接影响到最终零件的精度和性能。
2、面对3d打印设备的成形幅面不断增加，意味着铺粉装置在覆盖更大的面积的同时，更要保持或提高铺设精度和效率。董耀卿等人【董耀卿,车军.电子束3d打印铺粉系统的研究[j].科技与创新,2024,(12):47-50+54.】提出的铺粉装置由v形供粉箱、辊轮和粉末回收箱等部分组成。v型供粉箱加工难度大、且安装时难以保证漏口与打印面平行，容易造成粉料供给不足或过量的问题，增加材料的浪费和制造成本。
3、为了解决这些问题，3d打印设备中的铺粉装置应加入自动化控制技术。例如利用精密的电机控制系统来调节刮板的运动速度和压力，确保每一层的粉末都能均匀铺设。同时，结合传感器技术实时监测粉层的高度和重量，配合先进的算法如pid控制，可以实现落粉量的精确控制。此外，现代铺粉装置还集成了故障检测与报警系统，能在铺设出现问题时及时提醒操作者或自
技术实现思路
1、本专利技术为实现对粉料落放和平铺过程的精确控制，提供一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，该系统能够实时监测料车中的物料质量变化，通过控制器(plc)对落料量进行调控，同时具备故障检测与报警功能，确保粉层铺设的均匀性和准确性。本专利技术提供的技术特别适用于增材制造过程中的粉末材料供给与控制，核心在于涉及一种智能称重料车组件，通过控气动球阀的开启与关闭，以及控制横向与纵向驱动机构的协同作业，实现粉末材料的精准投放与均匀铺展。在该智能称重料车系统中，一旦气动球阀位于料车底部接收到启动信号并开启，粉料随即在重力作用下自然下落至打印平台。此过程中，高精度称重传感器不间断地监测料车总重量变化，并将数据输入至pid算法进行实时处理，以精确调控横向驱动机构的运行速度，确保粉料投放量严格符合预设标准。此外，刮板装置安装于横向驱动机构下方，受纵向驱动机构控制沿既定轨迹移动，实现粉末在加工平台上的均匀铺展。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，所述的精确粉料铺设系统包括智能称重料车组件1、刮板2、铺粉平台3、横向驱动机构4、纵向驱动机构5、控制器plc，如图1所示。所述控制器plc是精确粉料铺设系统的控制中心，通过接收来自智能称重料车组件1、横向驱动机构4和纵向驱动机构5的反馈信号，进行数据处理并发出指令，以实现对整个系统的精确控制。各部分描述如下：
4、所述的智能称重料车组件1与刮板2、横向驱动机构4、纵向驱动机构5进行连接配合；所述刮板2固定连接在横向驱动机构4下方，横向驱动机构4的导轨42与纵向驱动机构5的连接架58固定连接；所述铺粉平台3是激光选区熔化技术中的关键组件，用于在增材制造过程中铺设粉料；智能称重料车组件1、刮板2和横向驱动机构4由纵向驱动机构5带动，在铺粉平台3上进行平铺动作，将粉末均匀铺展至铺粉平台3。
5、所述智能称重料车组件1主要包括料斗11、称重传感器12、气动球阀13、连接架一14、连接架二15，如图2所示。具体的：
6、所述料斗11上下开口，用于存储待铺粉的粉料；所述连接架一14作为支撑结构固定连接在料斗11的下方，用于传递料斗11内的重量信息；所述气动球阀13安装在料斗11的出料口，并与控制器plc连接，用于控制粉料的排放；所述称重传感器12固定连接在连接架一14的下方，用于通过控制器plc输出料斗11内的重量信息；所述连接架二15固定连接在横向驱动机构4的滑台41上，同时和称重传感器12底部固定连接，用于将带动智能称重料车组件1固定连接在滑台41上。
7、进一步的，通过称重传感器12采集粉料的重量信息，发送至控制器plc，进而修正滑台41的移速，实现落料量的精准控制；进一步的，所述称重传感器12的工作原理为：当料斗11中的粉料质量发生变化时，称重传感器12中的弹性元件发生形变，进而改变其内部的电阻值；称重传感器12将电阻值的变化转化为电信号输出，经过数据采集模块的放大滤波，转换为控制器plc可读的模拟信号，被实时读取并记录；进一步的，所述称重传感器12选用压阻式称重传感器，因其具有高精度、高稳定性以及良好的线性特性。
8、所述横向驱动机构4用于承载和实现智能称重料车组件1的横向往复移动，从而实现移动落粉操作，即智能称重料车组件1能够沿导轨42做横向移动，如图3所示。
9、横向驱动机构4包括滑台小车41、导轨42、同步带43、伺服电机44、支撑座45；
10、所述的滑台小车41通过同步带43滑动连接，使滑台41实现在导轨42上的平稳运行和精确定位；
11、所述导轨42通过与纵向驱动机构5的连接架58固定连接，为滑台小车41提供稳定的直线运动路径。所述导轨42与刮板2固定连接；
12、进一步的，所述导轨42能直接影响到滑台小车41的运行平稳性和精准度。设计上追求最小的摩擦系数和最高的刚性，确保滑台小车41在其上能够平滑移动，避免因振动或偏移影响称重精度；
13、所述同步带43，通过与支撑座45内的同步轮451啮合型连接，用以保证滑台小车41的高速稳定的运动；进一步的，所述同步带43将伺服电机44的旋转动力转换为滑台小车41的直线运动；
14、进一步的，所述同步带43的传动在智能铺粉快速移动中成为更佳选择。同时，同步带43的维护相对简单，更换成本较低；
15、所述伺服电机44通过输出轴与支撑座45上同步轮451的转动连接，用以伺服电机44精确控制同步带43的位置和速度；进一步的，所述伺服电机44是智能称重料车组件1中的执行元件，通过plc的脉冲指令精确控制转速，实现对滑台小车41速度和位置的精确控制；
16、所述的支撑座45包括同步轮451；联轴器452；连接轴453，具体的：所述同步轮451在导轨42两侧上相对设置，同步带43分别套在两端支撑座45上的同步轮451上，同步带43与支撑座45中的同步轮451啮合型连接；滑台小车41和同步带43滑动连接，在导轨42上进行滑动；伺服电机44的输出轴与联轴器452、连接轴453、同步轮451转动连接，如图5所示；当伺服电机44转动时，连接轴453通过联轴器452传递扭矩，利用支撑座45中同步轮451的传动，可以带动滑台小车41在导轨42上进行滑动；因此带动智能称本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，其特征在于，所述的精确粉料铺设系统包括智能称重料车组件(1)、刮板(2)、铺粉平台(3)、横向驱动机构(4)、纵向驱动机构(5)、控制器PLC；所述铺粉平台(3)用于在增材制造过程中铺设粉料；所述横向驱动机构(4)用于承载和实现智能称重料车组件(1)的横向往复移动，实现移动落粉操作；所述控制器PLC通过接收来自智能称重料车组件(1)、横向驱动机构(4)和纵向驱动机构(5)的反馈信号，进行数据处理并发出指令，实现对整个系统的精确控制；
2.根据权利要求1所述的一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，其特征在于，所述智能称重料车组件(1)包括料斗(11)、称重传感器(12)、气动球阀(13)、连接架一(14)、连接架二(15)，具体的：所述料斗(11)上下开口，用于存储待铺粉的粉料；所述连接架一(14)作为支撑结构固定连接在料斗(11)下方，用于传递料斗(11)内的重量信息；所述气动球阀(13)安装在料斗(11)的出料口，与控制器PLC连接，用于控制粉料的排放；所述称重传感器(12)固定连接在连接架一(14)下方，用于通过控制器PLC输
3.根据权利要求2所述的一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，其特征在于，所述称重传感器(12)选用压阻式称重传感器，通过称重传感器(12)采集粉料的重量信息，发送至控制器PLC，进而修正滑台小车(41)的移速，实现落料量的精准控制。
4.根据权利要求1所述的一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，其特征在于，所述的横向驱动机构(4)包括滑台小车(41)、导轨(42)、同步带(43)、伺服电机(44)、支撑座(45)；具体的：
5.根据权利要求4所述的一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，其特征在于，所述的支撑座(45)包括同步轮(451)、联轴器(452)、连接轴(453)，具体的：
6.根据权利要求1所述的一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，其特征在于，所述纵向驱动机构(5)包括纵向滑台小车(51)、导轨(52)、同步带(53)、伺服电机(54)、支撑座(55)、连接轴(56)、联轴器(57)、连接架(58)和底座(59)；具体的：
7.根据权利要求6所述的一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，其特征在于，所述的支撑座(55)包括同步轮(551)、联轴器(552)、连接轴(553)，其中同步轮(551)在导轨(52)两侧上相对设置；同步带(53)分别套在支撑座(55)两端上的同步轮(551)上，同步带(53)与支撑座(55)中的同步轮(551)啮合型连接；
8.一种权利要求1-7任一所述的用于增材制造的精确粉料铺设系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，其特征在于，所述的精确粉料铺设系统包括智能称重料车组件(1)、刮板(2)、铺粉平台(3)、横向驱动机构(4)、纵向驱动机构(5)、控制器plc；所述铺粉平台(3)用于在增材制造过程中铺设粉料；所述横向驱动机构(4)用于承载和实现智能称重料车组件(1)的横向往复移动，实现移动落粉操作；所述控制器plc通过接收来自智能称重料车组件(1)、横向驱动机构(4)和纵向驱动机构(5)的反馈信号，进行数据处理并发出指令，实现对整个系统的精确控制；
2.根据权利要求1所述的一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，其特征在于，所述智能称重料车组件(1)包括料斗(11)、称重传感器(12)、气动球阀(13)、连接架一(14)、连接架二(15)，具体的：所述料斗(11)上下开口，用于存储待铺粉的粉料；所述连接架一(14)作为支撑结构固定连接在料斗(11)下方，用于传递料斗(11)内的重量信息；所述气动球阀(13)安装在料斗(11)的出料口，与控制器plc连接，用于控制粉料的排放；所述称重传感器(12)固定连接在连接架一(14)下方，用于通过控制器plc输出料斗(11)内的重量信息；所述连接架二(15)固定连接在横向驱动机构(4)的滑台小车(41)上，同时与称重传感器(12)底部固定连接，用于将智能称重料车组件(1)固定连接在滑台小车(41)上。
3.根据权利要求2所述的一种用于增材制造的精确粉料铺设系统，其特...
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