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申请/专利权人：武汉科技大学

摘要：本发明属于增材制造技术领域，具体为一种原位在线监测大区域熔池飞溅的纹影系统，包括平行光制造部分、平行光偏转部分和采集图像部分，能够实现多层打印时熔池飞溅等物理现象的监测，并且可以在实验中调节监测区域扩大监测范围。通过对多个平面镜构成的反射镜组进行多方向的布置，使光路远离粉尘区域，避免纹影系统与成形腔室的固有装置发生干涉；通过激光路径控制器与光路偏转镜振镜电机控制器建立通讯，自动控制平面镜偏转改变监测区域，自动跟踪熔池，实现在线监测，同时保证了整个纹影系统在改变监测区域后的精度，实现大区域的高清成像。

主权项：1.一种原位在线监测大区域熔池飞溅的纹影系统，用于监测选区激光熔化成形工作台上的熔池飞溅现象，所述选区激光熔化成形工作台包括：沿刮粉方向y依次布置在打印腔室12底面12a的粉仓4、成形平台5、收粉仓7，以及设置在成形平台5上方的激光发射器13，激光发射器13被配置为受激光振镜电机控制器22控制，根据激光路径规划器23输出的激光扫描路径信息将激光束21投影至成形平台5的指定位置区域沿激光扫描路径扫描，其特征在于，所述纹影系统包括：产生初始光束19c的光源，包括平面镜五9、光路偏转镜17和反射镜组的光束引导系统；其中平面镜五9被配置为引导反射镜组反射来的任一引导光束19a经平面镜五9反射后，形成沿垂直于刮粉方向y且平行于底面的左右方向x穿过抵近成形平台5上表面的溅射区域到达平面镜六6的纹影光束19b，所述平面镜五9在刮粉方向y上的投影长度为L1，L1不小于溅射区域在沿刮粉方向y上的长度L2，平面镜六6被配置为引导纹影光束19b反射至经过透镜组3聚焦到照相机2中，平面镜六6沿刮粉方向y上的投影长度L3不小于L2，平面镜五9和平面镜六6分别沿左右方向x设置在成形平台5左右两侧；反射镜组被配置为由至少两块可枢转方向改变反射镜组成，所有反射镜均被配置在安装平面上且反射镜镜面可绕垂直于安装平面的枢转轴枢转，各反射镜、光路偏转镜17和平面镜五9均配置在成形平台5左右侧中的同一侧，所有反射镜枢转到引导角度时，各反射镜镜面朝向光路偏转镜17和平面镜五9之间，各反射镜反射至平面镜五9的引导光束19a均平行；光路偏转镜17被配置为能绕垂直于安装平面的轴18枢转至与所述反射镜组中已枢转至引导角度的一块反射镜的相对平行的工作位置，从而将来自光源的初始光束19c反射至已枢转至引导角度所述反射镜，在引导光束19a方向上光路偏转镜17的轴18到成形平台5的投影距离不大于任一个反射镜的枢转轴到成形平台5的投影距离；以及同步控制器24，所述同步控制器24被配置为与激光路径规划器23信号连接，接收激光扫描路径信息后，同步发送至激光振镜电机控制器22和光路偏转镜振镜电机控制器25，光路偏转镜振镜电机控制器25使光路偏转镜17的镜面枢转至工作位置，使已枢转至引导角度的所述反射镜反射的引导光束19a经平面镜五9反射后穿过所述指定位置区域；所述反射镜根据安装平面的位置按以下方式布置：所述安装平面为打印腔室12在刮粉方向y左右侧靠近平面镜五9的侧壁12b，所述侧壁与刮粉方向y平行并与底面12a存在大于0°且小于180°的倾斜角，引导角度指各反射镜镜面被枢转至与刮粉方向y处于大于0°且小于等于45°的夹角αI，各反射镜镜面引导角度的大小排序与各反射镜的枢转轴沿引导光束19a到所述底面的投影距离的排序相反，所有引导光束19a的并集沿刮粉方向y的投影长度不小于L1，在刮粉方向y上所有反射镜枢转轴与收粉仓7在左右方向x的延伸面的投影距离均小于所述轴18与收粉仓7在左右方向x的延伸面的投影距离，在引导光束方向上所有反射镜的枢转轴到成形平台5投影距离不小于光路偏转镜17的轴18到成形平台5的投影距离，所述平面镜五9的镜面与刮粉方向y平行，且所述引导光束19a和纹影光束19b相对平面镜五9的镜面法向量对称；所述安装平面为所述底面，所述平面镜五9的镜面垂直于底面，且所述引导光束19a和纹影光束19b相对平面镜五9的镜面法向量对称，引导光束方向与刮粉方向y相同，引导角度指各反射镜镜面被枢转至与左右方向x处于大于0°且小于等于45°的夹角αII，各反射镜镜面引导角度的大小排序与各反射镜的枢转轴沿引导光束19a到所述成形平台5在左右方向x上的延伸体的投影距离的排序相反，所有引导光束19a的并集沿左右方向x在平面镜五9的投影长度不小于平面镜五9沿左右方向x的投影长度L4，在引导光束方向上所有反射镜的枢转轴到成形平台5在左右方向x上的延伸体的投影距离不小于光路偏转镜17的轴18到成形平台5在左右方向x上的延伸体的投影距离，所述光路偏转镜17的轴18在底面上相较反射镜组在左右方向x上更靠近成形平台5沿刮粉方向y的延伸体，或所述光路偏转镜17的轴18在底面上相较反射镜组在左右方向x上更远离成形平台5沿刮粉方向y的延伸体；所述光路偏转镜振镜电机控制器25用于根据激光扫描路径对应的指定位置区域，查找处于枢转至引导角度时能将引导光束19a经平面镜五9反射后穿过所述指定位置区域的反射镜，光路偏转镜振镜电机控制器25控制查找到的反射镜枢转到引导角度，光路偏转镜振镜电机控制器25根据查找到的反射镜的引导角度的余角与当前光路偏转镜17镜面相对引导光束方向的夹角之差发出电机转动指令，使光路偏转镜17枢转至与查找到的反射镜处于枢转至引导角度时的镜面平行。

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百度查询： 武汉科技大学 一种原位/在线监测大区域熔池飞溅的纹影系统