校準(zhǔn)激光功率的裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光功率校準(zhǔn)領(lǐng)域，具體涉及一種用于激光燒結(jié)技術(shù)的校準(zhǔn)激光功率的裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)科技的不斷發(fā)展，激光已廣泛應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域中，以目前新型的增材制造技術(shù)為例，其是一項(xiàng)分層加工制造技術(shù)，首先需將待制造制件的三維數(shù)據(jù)通過(guò)切片處理轉(zhuǎn)化為一整套切片，每個(gè)切片描述了確定高度的零件橫截面，其次通過(guò)激光能量對(duì)每一層的粉末進(jìn)行熔化得到固化層，最后通過(guò)將所有已固化的層逐層累積起來(lái)，從而得到待制造制件。
[0003]由以上可知，激光燒結(jié)在整個(gè)增材制造技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用，激光功率的控制精準(zhǔn)度對(duì)于成型制件的燒結(jié)質(zhì)量有著很大的影響，因此，保證激光功率的穩(wěn)定性對(duì)增材制造技術(shù)起著至關(guān)重要的作用，然而隨著激光器的長(zhǎng)期使用，激光器的出光功率會(huì)出現(xiàn)衰減，從而使得激光器使用一段時(shí)間后需要進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)，重新進(jìn)行激光掃描功率的校準(zhǔn)。現(xiàn)有技術(shù)中，一般通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)激光功率，并通過(guò)與設(shè)定激光功率進(jìn)行比較而確定是否需要調(diào)整激光器的出光功率，但該方法需要實(shí)時(shí)檢測(cè)激光功率，而檢測(cè)激光功率的裝置成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從而大大限制了用戶使用的廣泛度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、成本低的校準(zhǔn)激光功率的裝置及其方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種校準(zhǔn)激光功率的裝置，包括:
分束鏡，用于將激光器發(fā)出的激光進(jìn)行分束處理；
吸收體，用于吸收通過(guò)分束鏡進(jìn)行分束處理的激光，并將該激光的能量轉(zhuǎn)換成熱能；溫度檢測(cè)器，用于檢測(cè)激光器在每次開(kāi)啟的前一時(shí)刻時(shí)，吸收體未吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第一溫度，以及用于檢測(cè)激光器在每次開(kāi)啟時(shí)，吸收體吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第二溫度；
計(jì)算單元，用于根據(jù)溫度檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)求得第二溫度減去第一溫度的差值;以及處理單元，用于根據(jù)設(shè)定功率在預(yù)存表格中查找對(duì)應(yīng)的溫度差，并根據(jù)查找的溫度差與計(jì)算單元所求的差值的比較而增加或減小激光器的輸出功率，使得計(jì)算單元計(jì)算的差值趨近于預(yù)存表格中設(shè)定功率對(duì)應(yīng)的溫度差。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述裝置還包括連接座、具有中空的支撐體以及具有中空的帽狀體，所述支撐體的一端固定設(shè)置在連接座的一側(cè)，所述分束鏡擱置在支撐體的另一端面上，所述帽狀體的一端面向內(nèi)延伸形成凸臺(tái)，通過(guò)所述帽狀體套設(shè)在擱置有分束鏡的支撐體，以及套設(shè)后的帽狀體的另一端固定在連接座上，使得凸臺(tái)將分束鏡固定壓在支撐體上，所述吸收體設(shè)置在連接座的中部，用于吸收通過(guò)分束鏡進(jìn)行分束處理的激光。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述凸臺(tái)為一環(huán)形條，或者所述凸臺(tái)由若干個(gè)凸起構(gòu)成，所述若干個(gè)凸起均勻位于帽狀體一端面的周?chē)?br>[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述裝置還包括隔熱板、外殼以及內(nèi)置于外殼內(nèi)的散熱器，所述裝有散熱器的外殼、隔熱板自上而下依次設(shè)置在連接座的另一側(cè)，且所述隔熱板位于吸收體和散熱器之間。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述凸臺(tái)與分束鏡之間，以及分束鏡與支撐體之間均設(shè)有緩沖墊。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述外殼為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或者所述外殼上設(shè)有若干個(gè)散熱孔。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，通過(guò)分束鏡分束處理后的激光垂直照射到吸收體上。
[0012]—種校準(zhǔn)激光功率的方法，包括以下步驟:
檢測(cè)激光器在每次開(kāi)啟的前一時(shí)刻時(shí)，吸收體未吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第一溫度，以及用于檢測(cè)激光器在每次開(kāi)啟時(shí)，吸收體吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第二溫度；
根據(jù)溫度檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)求得第二溫度減去第一溫度的差值；
根據(jù)設(shè)定功率在預(yù)存表格中查找對(duì)應(yīng)的溫度差，并根據(jù)查找的溫度差與計(jì)算單元所求的差值的比較而增加或減小激光器的輸出功率，使得計(jì)算單元計(jì)算的差值趨近于預(yù)存表格中設(shè)定功率對(duì)應(yīng)的溫度差。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述預(yù)存表格通過(guò)以下方式得到:
通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)分別獲取激光器在每次開(kāi)啟的前一時(shí)刻時(shí)，吸收體未吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第一溫度，激光器在每次開(kāi)啟時(shí)，吸收體吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第二溫度；
分別計(jì)算第二溫度減去第一溫度的差值，以及獲取每次燒結(jié)的設(shè)定功率；
將上述分別求得的差值、以及每次燒結(jié)的設(shè)定功率對(duì)應(yīng)填寫(xiě)在預(yù)存表格中。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述方法還包括:
當(dāng)計(jì)算單元所求的差值大于查找的溫度差時(shí)，通過(guò)減小激光器的輸出功率，使得計(jì)算單元計(jì)算的差值趨近于預(yù)存表格中設(shè)定功率對(duì)應(yīng)的溫度差；
當(dāng)計(jì)算單元所求的差值小于查找的溫度差時(shí)，通過(guò)增加激光器的輸出功率，使得計(jì)算單元計(jì)算的差值趨近于預(yù)存表格中設(shè)定功率對(duì)應(yīng)的溫度差。
[0015]本發(fā)明的校準(zhǔn)激光功率的裝置，通過(guò)包括:分束鏡，用于將激光器發(fā)出的激光進(jìn)行分束處理;吸收體，用于吸收通過(guò)分束鏡進(jìn)行分束處理的激光，并將該激光的能量轉(zhuǎn)換成熱能;溫度檢測(cè)器，用于檢測(cè)激光器在每次開(kāi)啟的前一時(shí)刻時(shí)，吸收體未吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第一溫度，以及用于檢測(cè)激光器在每次開(kāi)啟時(shí)，吸收體吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第二溫度;計(jì)算單元，用于根據(jù)溫度檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)求得第二溫度減去第一溫度的差值；以及處理單元，用于根據(jù)設(shè)定功率在預(yù)存表格中查找對(duì)應(yīng)的溫度差，并根據(jù)查找的溫度差與計(jì)算單元所求的差值的比較而增加或減小激光器的輸出功率，使得計(jì)算單元計(jì)算的差值趨近于預(yù)存表格中設(shè)定功率對(duì)應(yīng)的溫度差，使得本發(fā)明不僅能夠自動(dòng)校準(zhǔn)激光器的輸出功率，以保證激光輸出功率穩(wěn)定，從而確保了成型制件的燒結(jié)質(zhì)量;而且本發(fā)明裝置簡(jiǎn)單而且造價(jià)費(fèi)用低，同時(shí)，由于其直接以激光能量所轉(zhuǎn)換的溫度為判斷依據(jù)，無(wú)需其它的中間參數(shù)轉(zhuǎn)換，減少了由于中間參數(shù)轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的誤差，進(jìn)而提高了本發(fā)明的準(zhǔn)確率。
[0016]本發(fā)明的校準(zhǔn)激光功率的方法，包括步驟:檢測(cè)激光器在每次開(kāi)啟的前一時(shí)刻時(shí)，吸收體未吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第一溫度，以及用于檢測(cè)激光器在每次開(kāi)啟時(shí)，吸收體吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第二溫度；根據(jù)溫度檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)求得第二溫度減去第一溫度的差值;根據(jù)設(shè)定功率在預(yù)存表格中查找對(duì)應(yīng)的溫度差，并根據(jù)查找的溫度差與計(jì)算單元所求的差值的比較而增加或減小激光器的輸出功率，使得計(jì)算單元計(jì)算的差值趨近于預(yù)存表格中設(shè)定功率對(duì)應(yīng)的溫度差，使得本發(fā)明方法不僅能夠自動(dòng)校準(zhǔn)激光器的輸出功率，以保證激光輸出功率穩(wěn)定，從而確保了成型制件的燒結(jié)質(zhì)量;而且由于其直接以激光能量所轉(zhuǎn)換的溫度為判斷依據(jù)，無(wú)需其它的中間參數(shù)轉(zhuǎn)換，減少了由于中間參數(shù)轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的誤差，進(jìn)而提高了本發(fā)明方法的準(zhǔn)確率。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明校準(zhǔn)激光功率的裝置提供的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明校準(zhǔn)激光功率的裝置提供的一實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2的側(cè)視圖；
圖4為圖3的A-A#lj視圖;
圖5為本發(fā)明校準(zhǔn)激光功率的方法提供的一實(shí)施例的方法流程圖。
[0018]圖中部件標(biāo)記如下:
1、分束鏡;2、支撐體;3、帽狀體;4吸收體;5、散熱器;6、隔熱板;7、外殼;8、散熱孔;9、連接座;10、支架;31、凸臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]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(shū)附圖和具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，校準(zhǔn)激光功率的裝置，包括:
分束鏡I，用于將激光器發(fā)出的激光進(jìn)行分束處理；
具體實(shí)施中，分束鏡I與激光器發(fā)出的激光可呈45度夾角，當(dāng)然還可以呈其它夾角，具體情況根據(jù)設(shè)計(jì)需求而定。另外，所述分束鏡I可將激光器發(fā)出的激光經(jīng)折射和反射后分束成兩束光，其中一束光用于被下述吸收體4吸收，用于監(jiān)測(cè)并校準(zhǔn)激光輸出功率;另外一束光用于對(duì)待成型制件進(jìn)行激光燒結(jié)處理。
[0021]吸收體4，用于吸收通過(guò)分束鏡I進(jìn)行分束處理的激光，并將該激光的能量轉(zhuǎn)換成熱能；
溫度檢測(cè)器11，用于檢測(cè)激光器在每次開(kāi)啟的前一時(shí)刻時(shí)，吸收體4未吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第一溫度，以及用于檢測(cè)激光器在每次開(kāi)啟時(shí)，吸收體4吸收激光時(shí)對(duì)應(yīng)的第二溫度；具體實(shí)施中，所述第二溫度可為激光器在每次開(kāi)啟的當(dāng)前時(shí)刻，此時(shí)通過(guò)溫度檢測(cè)器11檢測(cè)的吸收體4的溫度，當(dāng)然，優(yōu)選地，所述第二溫度還可為激光器在每次開(kāi)啟后的一段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)溫度檢測(cè)器11檢測(cè)的吸收體4溫度的平均值，例如，從開(kāi)啟開(kāi)始計(jì)時(shí)，待一段時(shí)間(如1s)后停止，將溫度檢測(cè)器11在這一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)的吸收體4的所有溫度進(jìn)行求平均計(jì)算，從而得到第二溫度。
[0022]計(jì)算單元12，用于根據(jù)溫度檢測(cè)器11的檢測(cè)數(shù)據(jù)求得第二溫度減去第一溫度的差值；以及
處理單元13，用于根據(jù)設(shè)定功率在預(yù)存表格中查找對(duì)應(yīng)的溫度差，并根據(jù)查找的溫度差與計(jì)算單元所求的差值的比較而增加或減小激光器的輸出功率，使得計(jì)算單元計(jì)算的差值趨近于預(yù)存表格中設(shè)定功率對(duì)應(yīng)的溫度差，如當(dāng)計(jì)算單元所求的差值大于查找的溫度差時(shí)，通過(guò)減小激光器的輸出功率，使得計(jì)算單元計(jì)算的差值趨近于預(yù)存表格中設(shè)定功率對(duì)應(yīng)的溫度差；當(dāng)計(jì)算單元所求的差值小于查找的溫度差時(shí)，通過(guò)增加激光器的輸出功率，使得計(jì)算單元計(jì)算的差值趨近于預(yù)存表格中設(shè)定功率對(duì)應(yīng)的溫度差?？梢岳斫獾氖?，上述所述的設(shè)定功率是指每次燒結(jié)中設(shè)定的參數(shù)，其可直接獲取。例如，當(dāng)設(shè)定功率為5W時(shí)，在預(yù)存表格中查找到設(shè)定功率為5W的數(shù)值，再查找該5W的設(shè)定功率具體對(duì)應(yīng)的溫度差(例如3攝氏度)，此時(shí)將其與計(jì)算單元計(jì)算的差值(例如4攝氏度)進(jìn)行比較，此時(shí)應(yīng)減小激光器的輸出功率，使得計(jì)算單元的差值趨近于3攝氏度。在此需說(shuō)明的是，減小激光器的輸出功率的具體數(shù)值可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定，或者也可以進(jìn)行分級(jí)調(diào)節(jié)，先減小一定量輸出功率，然后通過(guò)計(jì)算單元重新計(jì)算差值，并根據(jù)差值進(jìn)行判斷是否繼續(xù)減小輸出功率，以此類(lèi)推，直到計(jì)算單元的差值趨近于預(yù)存表格中設(shè)定功率對(duì)應(yīng)的溫度差。
[0023]具體實(shí)施中，所述預(yù)存表格通過(guò)以下