谢恒畅
湖南华曙高科技有限责任公司
摘要：本文涉及三维物体制造技术，特别是涉及一种用于增材制造的双激光扫描拼接校正装置。
关键字：增材制造；双激光；扫描；拼接校正，技术研究
一、项目背景
增材制造技术（Additive Manufacturing，简称AM）是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。作为增材制造技术之一的选择性激光烧结技术，其近年来的发展也是非常迅速，其主要工艺是：送粉装置将一定量粉末送至工作台面，铺粉刮刀将一层粉末材料平铺在机构已成型零件的上表面，加热装置将粉末加热至设定的温度，振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺粉辊筒又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个制件制造。
传统的选择性激光烧结设备，一般采用单个激光器为粉末熔化提供能量，激光器配套相应扫描系统，但由于一个激光器能覆盖的扫描面积有限，无法实现大型零件或小批量零件的持续成型。现阶段，采用多个激光器作为能量源完成零件成型已成为趋势，因此，如何精准实现多个激光对应扫描位置拼合，扩大扫描幅面成为了技术关键。目前，多激光扫描拼接一般采用多个高能激光束在特制校准板上扫描固定位置，经扫描仪扫描并通过模块处理，输出图像文件进行位置比对，通过调整扫描系统实现不同激光对应扫描位置的重合程度来实现。该方法在校正前需经过定位、调平等一系列复杂操作，校正过程中采集信息往往通过人工测量，主观性强，误差较大，无法满足精度要求。
二、主要内容
为了解决现有技术存在的上述技术问题，文章提供了一种结构简单，操作简单，且自动化程度高的用于增材制造的双激光扫描拼接校正装置。
为实现上述目的，本文提供了一种用于增材制造的双激光扫描拼接校正装置，包括由底壳和盒盖形成的盒体，所述底壳上沿长度方向放置有两个用于分别检测两个激光器发射的激光的探测器，以及位于两个探测器之间的至少一个控制模块，所述盒盖上沿长度方向开设有两个分别与探测器呈对应关系的用于接收激光的第一通孔，以及位于两个第一通孔之间的至少一个用于接收激光器发射的红光以实现粗校准的第二个通孔，所有第一通孔和第二通孔均在一条直线上，所述第一通孔内设有用于衰减激光能量的镜片组件。主要内容包括：
1.所述装置还包括隔套，用于安装在底壳上并嵌入第二通孔内。
2.所述两个第一通孔分别位于盒体的两端。
3.所述盒体的两端部分别设有激光反射挡块。
4.所述第二通孔的数量为两个，且每个第二通孔用于接收对应激光器发射的红光；或者所述第二通孔为一个，用于接收任一个激光器发射的红光。
5.所述底壳的靠近控制模块的侧边开设有一个或两个通孔，用于将控制模块的信号输出。
6.所述底壳的沿长度方向的任一端的底部设有弹性定位珠。
7.所述探测器为光电传感器。
8.所述底壳和盒盖通过卡扣或螺栓固定连接。
9.所述控制模块或一个或两个，当控制模块为一个时，该控制模块用于接收两个探测器检测的数据；而当控制模块为两个时，每个控制模块用于接收对应的探测器检测的数据。
用于增材制造的双激光扫描拼接校正装置，通过包括由底壳和盒盖形成的盒体，所述底壳上沿长度方向放置有两个用于分别检测两个激光器发射的激光的探测器，以及位于两个探测器之间的至少一个控制模块，所述盒盖上沿长度方向开设有两个分别与探测器呈对应关系的用于接收激光的第一通孔，以及位于两个第一通孔之间的至少一个用于接收激光器发射的红光以实现粗校准的第二个通孔，所有第一通孔和第二通孔均在一条直线上，所述第一通孔内设有用于衰减激光能量的镜片组件，使得本技术可对双激光扫描拼接进行校正，整个过程操作简单，自动化程度高，避免大量人工操作而引入的误差，具有良好的稳定性及精度；而且，本文的技术装置结构紧凑简单。
三、具体实施方式
如图1至图3所示，用于增材制造的双激光扫描拼接校正装置包括由底壳4和盒盖6形成的盒体12，所述底壳4上沿长度方向放置有两个用于分别检测两个激光8器发射的激光8的探测器3，以及位于两个探测器3之间的至少一个控制模块1，所述盒盖6上沿长度方向开设有两个分别与探测器3呈对应关系的用于接收激光8的第一通孔13，以及位于两个第一通孔13之间的至少一个用于接收激光8器发射的红光以实现粗校准的第二个通孔11，所有第一通孔13和第二通孔14均在一条直线上，所述第一通孔13内设有用于衰减激光8能量的镜片组件2。所述控制模块1用于接收两个探测器3检测的数据，以实现双激光扫描位置的无缝拼接。在此需说明的是，所述控制模块1可通过对探测的数据处理实现双激光扫描位置的无缝拼接，当然，也可由控制模块1将探测的数据输出，由外部计算机实现双激光扫描位置的无缝拼接，由于双激光扫描位置的无缝拼接的具体校正方法属于本领域的现有技术，因此在本申请中对其不做详细阐述。
优选地，为了防止灰尘及外部赃物通过第二通孔14掉落盒体12内，影响盒体12器件的工作，所述装置还包括隔套5，用于安装在底壳4上并嵌入第二通孔14内。
优选地，由于两个第二通孔14距离越近，探测准确度越低，而距离越远，探测准确度越高。因此，为了提高探测精度，所述两个第一通孔13分别位于盒体12的两端。
所述第二通孔14的数量为两个，且每个第二通孔14用于接收对应激光8器发射的红光。
进一步优选地，如6所示，所述盒体12的两端部分别设有激光反射挡块15，以防止激光8经镜片组件2反射出来后重新反射至镜片组件2上，破坏探测器3。
具体地，所述第二通孔14的数量为两个，且每个第二通孔14用于接收对应激光8器发射的红光。当然，所述第二通孔14还可为一个，用于接收任一个激光8器发射的红光。
在一具体实施中，所述底壳4的靠近控制模块1的侧边开设有一个或两个通孔11，用于将控制模块1的信号输出。所述探测器3为光电传感器。
优选地，为了便于安装，所述底壳4的沿长度方向的任一端的底部设有弹性定位珠7。
在另一具体实施中，所述底壳4和盒盖6通过卡扣或螺栓固定连接，当然还可以通过其它现有方式固定连接，在此不做一一例举。
具体地，所述控制模块1或一个或两个，当控制模块1为一个时，该控制模块1用于接收两个探测器3检测的数据；而当控制模块1为两个时，每个控制模块1用于接收对应的探测器3检测的数据。
为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，下面以一优选实施例对本技术方案进行详细描述。
如图4所示，铺粉刮刀组件沿X方向进行铺粉动作，手动微调烧结基板9的高度，人工操作塞尺插入在烧结基板9与铺粉刮刀组件之间测量两者间的间隙，并手动配合微调基板调平机构，最终用塞尺检测铺粉刮刀组件下平面与烧结基板9平行度满足打印要求，找到实际铺粉面，即烧结焦平面。
调整烧结基板9下降固定值L1，再将本技术方案的用于增材制造的双激光扫描拼接校正装置的左侧Y方向定位面A先与腔体底板10中内框左侧接触，轻压校正装置卡入腔体底板10内框中（此时校正装置后侧的弹性定位珠7正好与腔体底板10右内框抵接），与烧结基板9上平面贴合，调整至腔体底板10内框中间位置，并且下平面与烧结基板9上平面全部接触，用塞尺检查校正装置的Y方向定位面A和Z方向定位面B是否完全到位，打开任一个或两个激光8器发射红光射至校正装置上的第二通孔14，观察红光是否在第二通孔14的正中心，手动操作给校正装置左下方向的力，沿X方向推动校正装置，使红光正好落在第二通孔14的正中心，实现粗校准，以保证激光8打在探测器3的接收区域；再控制两个激光8器分别发射激光8射入两个第一通孔13，控制模块1通过两个探测器3检测的数据进行处理，从而判断两个相邻激光8器的激光8拼接是否正常，不正常的话通过调整扫描系统对激光8器进行调整，最终实现两个激光8器的无缝拼接。
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四、结论
增材制造的双激光扫描拼接校正技术，包括由底壳和盒盖形成的盒体，底壳上沿长度方向放置有两个用于分别检测两个激光器发射的激光的探测器，以及位于两个探测器之间的至少一个控制模块，盒盖上沿长度方向开设有两个分别与探测器呈对应关系的用于接收激光的第一通孔，以及位于两个第一通孔之间的至少一个用于接收激光器发射的红光以实现粗校准的第二个通孔，所有第一通孔和第二通孔均在一条直线上，第一通孔内设有用于衰减激光能量的镜片组件。本技术用于增材制造的双激光扫描拼接校正装置可对双激光扫描拼接进行校正，整个过程操作简单，自动化程度高，避免大量人工操作而引入的误差，具有良好的稳定性及精度。。