激光扫描路径控制

 立体光固化技术的成型精度依赖激光扫描的控制方式, 对于扫描路径系统而言, 系统的扫描精度、重复定位精度、稳定性和激光的强度控制非常关键。

 激光扫描特点: 扫描速度快、转角范围大、精度高、易于控制等, 是立体光固化技术理想的扫描器. 激光扫描的关键性能指标分别是漂移误差、光束强度检测、激光准确定位精度. 针对这三个性能指标, 美国3D Systems公司设计了一种立体光固化技术的漂移定期校正装置和方法, 该装置采用光束传感器和光电探测器确定漂移误差, 并通过漂移校正算法补偿漂移误差和指针机构重复性扫描的精度问题；还设计了一种立体光固化技术的光束强度和功率检测装置和方法, 设备通过光束分析传感器对光束移动进行检测, 计算机借助相关软件控制光束扫描机构的运动, 使光束传过设备分析传感器小孔检测出光束宽度和深度分布强度情况. 表示如下:

式中, k 为功率校正因子. element为点在(m，n)阵列上光束测量部分, 每个element(m，n) 有一个强度读数I(m，n) 在单位功率或强度下,element(m，n)为

当光束以v(mm/s)匀速沿着y轴移动时,总行程为s, 曝光和能量均匀的情况下:

式中,SS和SP为速度V 的相应参数,

当曝光在(m，z = 0)条件下时,

对于任意位置x(m), 固化深度Zc(m) 如下所示:

 Spence ST 和Almquist TA设计了一种用于立体光固化技术激光校准和规范化的装置和方法，该装置带有多个传感器并固定在工作介质指定表面,利用线性内插技术指定特定工作表面, 该定位方式使激光准确定位在指定的工作区域表面. 随着科技发展, 更多的研究人员加入到提高激光扫描的性能指标研究中, 文献提出了激光光斑位置漂移校正方法, 目的是补偿扫描系统零点漂移和增益漂移误差, 并且设计了一整套检测系统, 该系统采用反馈调节, 使激光光斑位置漂移得到及时校正. 文献提出了在加式制造中的激光性能控制的实现方法, 工业制造过程中, 对产品的品质要求非常高,产品制造过程中有许多品质管理模块(如粉末质量、温度控制、激光路径分析与控制、气体过程控制等),文章根据内联过程控制提供先进性决策来提供实时可靠的激光路径分析与控制.

 文献消除加速度变化引起的过固化影响,在振镜扫描系统加速、减速阶段的扫描特性研究的基础上, 提出了匀速扫描固化概念. 通过实验实现了不同扫描速度下匀速扫描的时间范围、空间区域以及向量端点外延距离的计算公式, 随后, 用控制软件实现了匀速扫描固化. 文献设计了提高激光扫描路径精度和效率的方法. 文献首先分析激光扫描路径出现的4 个问题: 1) 相关端点模糊(激光扫描时由于路径跳转存在空行程, 在空行程路径上由于激光光束关闭不及时造成的光束影响); 2) 惯性效应(在使用旋转镜头时惯性影响, 最终使需要的尖角成为了弧线段); 3) 闪烁效应(激光不能在屏幕上形成稳定的图形); 4) 激光强度不规律变化(激光光束能量和速度调节不合理造成)。针对上述问题通过空行程的优化、减少空行程路径、拐角行走路径优化、增加激光开关所需的延时等手段, 同时采用深度优先搜索算法以及Hierholzer算法, 经过实验, 验证了该方法提高激光扫描路径的精度和效率。

未完待续；