本發(fā)明涉及3d增材制造，尤其涉及一種3d金屬粉末打印設(shè)備智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著3d打印技術(shù)的不斷發(fā)展，3d金屬粉末打印設(shè)備在工業(yè)制造、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，選擇性激光熔化是金屬材料增材制造的一種主要技術(shù)。該技術(shù)將激光作為能量源，按照三維模型規(guī)劃好的路徑在金屬粉末床層進(jìn)行逐層掃描，通過熔化、凝固達(dá)到冶金結(jié)合的效果，最終形成金屬零件。在3d金屬粉末打印過程中，刮刀作為關(guān)鍵部件之一，其主要作用是均勻鋪設(shè)粉末，保證打印層厚的均勻性。然而，由于打印過程中粉末顆粒的堆積、刮刀磨損、打印件翹曲變形等因素，刮刀與打印平臺之間的距離可能會發(fā)生變化，導(dǎo)致打印層厚不均勻、誤觸到打印件，從而影響打印質(zhì)量甚至導(dǎo)致打印件、刮刀報廢。

2、為了保證刮刀與工作臺面相對水平，通常采用人工調(diào)試刮刀的方法，但人工調(diào)試受操作限制，容易產(chǎn)生誤差，并且在打印過程中若打印件發(fā)生翹曲變形人工無法及時發(fā)現(xiàn)和干預(yù)。此外，設(shè)備在打印過程中刮刀需將粉倉中的金屬粉末刮至工作臺面上，反復(fù)如此前后兩側(cè)的粉末容易堆疊直至漫過工作平面，該情況容易對移動模組造成機(jī)械性損傷，并對打印完成后的金屬粉末清理工作提升難度。

3、因此，開發(fā)一種能夠?qū)崟r智能調(diào)節(jié)刮刀水平、避障及清粉的系統(tǒng)和方法，對于提高3d金屬粉末打印設(shè)備的打印質(zhì)量和效率具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的3d金屬粉末打印設(shè)備自重大、無法實時智能調(diào)節(jié)刮刀水平、實時避障及自主清粉。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種3d金屬粉末打印設(shè)備智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括刮刀固定架、驅(qū)動裝置、測距儀、刮刀調(diào)節(jié)板、刮刀固定板以及刮刀；所述驅(qū)動裝置設(shè)于所述刮刀固定架上，所述驅(qū)動裝置與所述刮刀調(diào)節(jié)板連接，用于驅(qū)動所述刮刀調(diào)節(jié)板移動，所述刮刀固定板設(shè)于所述刮刀調(diào)節(jié)板上，所述刮刀設(shè)于所述刮刀固定板上，所述測距儀設(shè)于所述刮刀固定板上。

4、進(jìn)一步地，所述驅(qū)動裝置包括刮刀電機(jī)以及調(diào)節(jié)螺桿，所述刮刀電機(jī)的輸出軸與所述調(diào)節(jié)螺桿連接，所述調(diào)節(jié)螺桿與所述刮刀調(diào)節(jié)板連接。

5、進(jìn)一步地，所述驅(qū)動裝置的數(shù)量為2，兩所述驅(qū)動裝置分別連接于所述刮刀調(diào)節(jié)板的兩側(cè)。

6、進(jìn)一步地，所述刮刀固定板通過緊固件與所述刮刀調(diào)節(jié)板連接。

7、進(jìn)一步地，所述刮刀通過緊固件與所述刮刀固定板連接。

8、進(jìn)一步地，還包括刮板固定架、刮板電機(jī)以及刮板，所述刮板固定架與所述刮刀固定架連接，所述刮板電機(jī)設(shè)于所述刮板固定架上，所述刮板電機(jī)與所述刮板連接，用于驅(qū)動所述刮板轉(zhuǎn)動。

9、進(jìn)一步地，所述刮板電機(jī)的數(shù)量為2，兩所述刮板電機(jī)分別連接于所述刮板的兩側(cè)。

10、第二方面，本發(fā)明提供一種3d金屬粉末打印設(shè)備實時智能調(diào)節(jié)方法，應(yīng)用于第一方面所述的3d金屬粉末打印設(shè)備智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：

11、s1，控制刮刀以預(yù)設(shè)的第一速度完成取粉；

12、s2，控制刮刀的速度由所述第一速度降低至預(yù)設(shè)的第二速度，其中所述第一速度大于所述第二速度；

13、s3，控制刮刀以所述第二速度勻速完成鋪粉；

14、s4，控制刮刀以所述第一速度復(fù)位。

15、進(jìn)一步地，所述方法還包括：

16、由測距儀采集刮刀與工作臺面的距離參數(shù)，基于所述距離參數(shù)判斷刮刀是否處于水平狀態(tài)；

17、若刮刀不處于水平狀態(tài)，根據(jù)所述距離參數(shù)調(diào)整刮刀位置，使得刮刀處于水平狀態(tài)。

18、進(jìn)一步地，所述距離參數(shù)包括所述刮刀底側(cè)的多個采樣點距離所述工作臺面的距離值；所述基于所述距離參數(shù)判斷刮刀是否處于水平狀態(tài)包括：

19、判斷所述刮刀底側(cè)的多個采樣點距離所述工作臺面的距離值是否相同；

20、若所述刮刀底側(cè)的多個采樣點距離所述工作臺面的距離值相同，判定所述刮刀處于水平狀態(tài)；

21、若所述刮刀底側(cè)的多個采樣點距離所述工作臺面的距離值不相同，判定所述刮刀不處于水平狀態(tài)。

22、進(jìn)一步地，所述方法還包括：

23、通過測距儀判斷所述刮刀運(yùn)動方向的前側(cè)是否存在障礙物；

24、若所述刮刀運(yùn)動方向的前側(cè)存在障礙物；

25、將所述刮刀抬升到高于所述障礙物的位置，以躲避所述障礙物。

26、進(jìn)一步地，所述方法還包括：

27、控制刮板運(yùn)動至預(yù)設(shè)的清粉位置；在所述清粉位置時，所述刮板與工作臺面擠壓接觸；

28、控制刮板在保持與工作臺面擠壓接觸的狀態(tài)下，完成清粉。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所能達(dá)到的技術(shù)效果包括：

30、本發(fā)明提供的3d金屬粉末打印設(shè)備智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用測距儀檢測刮刀的位置，通過驅(qū)動裝置驅(qū)動所述刮刀調(diào)節(jié)板移動以對刮刀位置進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)可以隨時根據(jù)需求自動調(diào)節(jié)刮刀位置，用于取粉、鋪粉、躲避障礙等場景。

31、進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的3d金屬粉末打印設(shè)備智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，刮刀固定架和刮板固定架均采用輕量化設(shè)計，在不犧牲可靠性或功能的情況下減少組件中的材料量以降低其整體重量。具體包括在材質(zhì)上選自具有高阻尼減震性能及沖擊能量吸收率的鋁泡沫，在帶動刮刀或刮板運(yùn)動的過程中鋁泡沫可以提供很好的減震性，提高粉層的均勻性，并且鋁泡沫還具有高比剛度，其抗彎比剛度是鋼的1.5倍能夠給整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的支撐。在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，通過將豎直方向上的受力直接導(dǎo)入至主承載結(jié)構(gòu)上，并在鏤空處三等分點設(shè)置加強(qiáng)筋進(jìn)行連接，形成閉口結(jié)構(gòu)從而提高刮刀固定架和刮板固定架的承載能力及穩(wěn)定性。

32、進(jìn)一步地，本發(fā)明的3d金屬粉末打印設(shè)備智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)還具有自動清粉的功能，通過驅(qū)動刮板轉(zhuǎn)動至清粉位置，再由刮板固定架帶動刮板進(jìn)行清粉工作，可以直接將粉末通過刮板移動至落料漏斗無需人工干預(yù)，避免了粉末堆疊導(dǎo)致邊緣溢出現(xiàn)象的發(fā)生，提高了運(yùn)行穩(wěn)定性以及設(shè)備的工作效率。最重要的是本系統(tǒng)無需人工操作，通過預(yù)先設(shè)定程序即可實現(xiàn)刮刀調(diào)節(jié)、自動鋪粉及時清粉，極大程度的保護(hù)了設(shè)備操作人員的身體健康。

33、本發(fā)明提供的3d金屬粉末打印設(shè)備智能調(diào)節(jié)方法，應(yīng)用于3d金屬粉末打印設(shè)備智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過控制刮刀在取粉鋪粉階段的運(yùn)動模式，可以有效縮短鋪粉時間，提高設(shè)備工作效率。

34、進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的3d金屬粉末打印設(shè)備智能調(diào)節(jié)方法，還包括及時采集刮刀與工作臺面的距離參數(shù)，根據(jù)所述距離參數(shù)調(diào)整刮刀位置，能夠及時調(diào)整刮刀位置，實現(xiàn)刮刀自動水平、避障的效果。進(jìn)一步地，在鋪粉階段，刮刀自動水平能夠提高鋪粉的均勻性，減少由人工誤差導(dǎo)致的分層厚度不均勻、提高設(shè)備打印件成品率、合格率，刮刀自動避障的功能可有效減少由于刮刀撞打印件所導(dǎo)致的報廢件產(chǎn)生，降低生產(chǎn)成本。

35、進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的3d金屬粉末打印設(shè)備智能調(diào)節(jié)方法，還包括執(zhí)行清粉工序，實現(xiàn)自動清粉功能。本發(fā)明提供的3d金屬粉末打印設(shè)備智能調(diào)節(jié)方法，鋪粉、調(diào)節(jié)刮刀、清粉的工序中無需人工操作，通過預(yù)先設(shè)定程序即可實現(xiàn)刮刀調(diào)節(jié)、自動鋪粉及時清粉，極大程度的保護(hù)了設(shè)備操作人員的身體健康，減少人工參與，保障設(shè)備加工艙室環(huán)境的穩(wěn)定性，提高了打印件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一致性，提高了工作效率和良品率。