一种激光式自反馈增材控制机器人

本发明涉及增材制造，具体是一种激光式自反馈增材控制机器人。

背景技术：

1、激光选区熔化技术(selective laser melting，slm)是根据层级切割与堆叠原理，将铺平粉末利用高能激光束进行选择性熔化，以达到粉末金属逐层堆积成型，从而获得具有较低孔隙率、良好的力学性能制件的新型制造方式。

2、其中，铺粉是选择性激光熔化(slm)工艺的关键工艺，现有slm成形设备多以单程单刮刀铺粉为主，铺粉空程时间较长、铺粉质量较差；少数设备使用双向铺粉机构，但存在结构复杂、稳定性差等问题。同时，相关设备采用固定运动量程或定点撞块触发的方式控制运动状态切换与行进，使得状态切换慢、运动累计误差大、系统无自校位性能。为解决上述问题，本发明提供了一种结构简单的双刀双向激光式自反馈增材控制机器人。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种激光式自反馈增材控制机器人。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、一种激光式自反馈增材控制机器人，包括基台，所述基台上设有成型腔，所述基台顶部设有刮刀铺粉机构，所述刮刀铺粉机构上方设有储粉落料机构，所述基台与所述刮刀铺粉机构之间设有用于驱动所述刮刀铺粉机构的往复驱动机构，所述刮刀铺粉机构包括顶部开口的储粉容器，所述储粉容器底部设有落粉口，所述储粉容器上设有与所述落粉口相配合的落粉门组件，所述储粉容器底部设有升降刮刀组件和升降压辊组件，所述储粉容器沿所述刮刀铺粉机构运动方向的一侧设有第一激光测距仪，所述第一激光测距仪沿所述刮刀铺粉机构运动方向设置，所述基台顶部一侧设有与所述第一激光测距仪相对设置的挡板；所述激光式自反馈增材控制机器人还包括控制器，所述第一激光测距仪、储粉落料机构、往复驱动机构、落粉门组件、升降刮刀组件和升降压辊组件分别与所述控制器信号连接，所述控制器能够根据所述第一激光测距仪的信号控制所述往复驱动机构，以及所述升降刮刀组件和升降压辊组件交替升降。

4、优选地，所述往复驱动机构为电动直线导轨机构。

5、优选地，所述落粉门组件包括落粉门，所述储粉容器上设有与所述落粉门滑动连接的滑槽，所述滑槽内设有第一弹簧和第一凸轮，所述第一弹簧两端分别与所述落粉门和滑槽内壁连接，所述第一凸轮与所述落粉门相抵，所述第一凸轮连接有用于驱动所述第一凸轮的第一电机。

6、优选地，所述升降刮刀组件包括刮刀和第一连接杆，所述储粉容器底部设有第一容纳腔，所述第一容纳腔内固定有与所述第一连接杆滑动配合的第一导向板，所述刮刀固定在所述第一连接杆底端，所述第一连接杆顶端设有第一滚子，所述第一容纳腔内设有第二凸轮，所述第二凸轮与所述第一滚子相抵，且连接有与用于驱动所述第二凸轮的第二电机。

7、优选地，所述升降压辊组件包括压辊和第二连接杆，所述储粉容器底部设有第二容纳腔，所述第二容纳腔内固定有与所述第二连接杆滑动配合的第二导向板，所述辊轴设置在所述第二连接杆底端，所述第二连接杆顶端设有第二滚子，所述第二容纳腔内设有第三凸轮，所述第三凸轮与所述第二滚子相抵，且连接有与用于驱动所述第三凸轮的第三电机。

8、优选地，所述储粉落料机构包括储料斗，所述储料斗底端设有电动阀门。

9、优选地，所述储粉容器上还设有第二激光测距仪和第三激光测距仪，所述第二激光测距仪和第三激光测距仪位于同一高度且均竖直朝下设置，所述第二激光测距仪和第三激光测距仪沿垂直于所述刮刀铺粉机构运动方向的水平方向间隔设置，所述第二激光测距仪和第三激光测距仪分别与所述控制器信号连接。

10、优选地，所述成型腔内设有升降底板，所述升降底板底部连接有伸缩元件，所述伸缩元件底端与所述基台固定连接。

11、优选地，所述基台上还设有回收腔，所述回收腔底端延伸至所述基台一侧，所述基台一侧铰接有回收腔门。

12、优选地，所述激光式自反馈增材控制机器人还包括设置在所述基台顶部的罩体，所述挡板为所述罩体的一部分。

13、对比现有技术，本发明的有益效果在于：

14、本发明的激光式自反馈增材控制机器人通过第一激光测距仪实时检测与挡板之间的距离，控制器根据距离信号控制往返驱动机构往返，以及升降刮刀组件和升降压辊组交替升降，实现增材控制工作状态的简单快速切换，稳定性好且运动累计误差小。并且通过第二激光测距仪和第三激光测距实时检测，能够反应粉末铺层的平整度，提高打印件成型质量。

技术特征：

1.一种激光式自反馈增材控制机器人，其特征在于，包括基台，所述基台上设有成型腔，所述基台顶部设有刮刀铺粉机构，所述刮刀铺粉机构上方设有储粉落料机构，所述基台与所述刮刀铺粉机构之间设有用于驱动所述刮刀铺粉机构的往复驱动机构，所述刮刀铺粉机构包括顶部开口的储粉容器，所述储粉容器底部设有落粉口，所述储粉容器上设有与所述落粉口相配合的落粉门组件，所述储粉容器底部设有升降刮刀组件和升降压辊组件，所述储粉容器沿所述刮刀铺粉机构运动方向的一侧设有第一激光测距仪，所述第一激光测距仪沿所述刮刀铺粉机构运动方向设置，所述基台顶部一侧设有与所述第一激光测距仪相对设置的挡板；所述激光式自反馈增材控制机器人还包括控制器，所述第一激光测距仪、储粉落料机构、往复驱动机构、落粉门组件、升降刮刀组件和升降压辊组件分别与所述控制器信号连接，所述控制器能够根据所述第一激光测距仪的信号控制所述往复驱动机构，以及所述升降刮刀组件和升降压辊组件交替升降。

2.根据权利要求1所述的一种激光式自反馈增材控制机器人，其特征在于：所述往复驱动机构为电动直线导轨机构。

3.根据权利要求1所述的一种激光式自反馈增材控制机器人，其特征在于：所述落粉门组件包括落粉门，所述储粉容器上设有与所述落粉门滑动连接的滑槽，所述滑槽内设有第一弹簧和第一凸轮，所述第一弹簧两端分别与所述落粉门和滑槽内壁连接，所述第一凸轮与所述落粉门相抵，所述第一凸轮连接有用于驱动所述第一凸轮的第一电机。

4.根据权利要求1所述的一种激光式自反馈增材控制机器人，其特征在于：所述升降刮刀组件包括刮刀和第一连接杆，所述储粉容器底部设有第一容纳腔，所述第一容纳腔内固定有与所述第一连接杆滑动配合的第一导向板，所述刮刀固定在所述第一连接杆底端，所述第一连接杆顶端设有第一滚子，所述第一容纳腔内设有第二凸轮，所述第二凸轮与所述第一滚子相抵，且连接有与用于驱动所述第二凸轮的第二电机。

5.根据权利要求1所述的一种激光式自反馈增材控制机器人，其特征在于：所述升降压辊组件包括压辊和第二连接杆，所述储粉容器底部设有第二容纳腔，所述第二容纳腔内固定有与所述第二连接杆滑动配合的第二导向板，所述辊轴设置在所述第二连接杆底端，所述第二连接杆顶端设有第二滚子，所述第二容纳腔内设有第三凸轮，所述第三凸轮与所述第二滚子相抵，且连接有与用于驱动所述第三凸轮的第三电机。

6.根据权利要求1所述的一种激光式自反馈增材控制机器人，其特征在于：所述储粉落料机构包括储料斗，所述储料斗底端设有电动阀门。

7.根据权利要求所述的一种激光式自反馈增材控制机器人，其特征在于：所述储粉容器上还设有第二激光测距仪和第三激光测距仪，所述第二激光测距仪和第三激光测距仪位于同一高度且均竖直朝下设置，所述第二激光测距仪和第三激光测距仪沿垂直于所述刮刀铺粉机构运动方向的水平方向间隔设置，所述第二激光测距仪和第三激光测距仪分别与所述控制器信号连接。

8.根据权利要求1所述的一种激光式自反馈增材控制机器人，其特征在于：所述成型腔内设有升降底板，所述升降底板底部连接有伸缩元件，所述伸缩元件底端与所述基台固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种激光式自反馈增材控制机器人，其特征在于：所述基台上还设有回收腔，所述回收腔底端延伸至所述基台一侧，所述基台一侧铰接有回收腔门。

10.根据权利要求1所述的一种激光式自反馈增材控制机器人，其特征在于：所述激光式自反馈增材控制机器人还包括设置在所述基台顶部的罩体，所述挡板为所述罩体的一部分。

技术总结
本发明提供了一种激光式自反馈增材控制机器人，基台顶部设有刮刀铺粉机构，基台与刮刀铺粉机构之间设有用于驱动刮刀铺粉机构的往复驱动机构，刮刀铺粉机构包括顶部开口的储粉容器，储粉容器上设有落粉门组件，储粉容器底部设有升降刮刀组件和升降压辊组件，储粉容器沿刮刀铺粉机构运动方向的一侧设有第一激光测距仪，基台顶部一侧设有挡板；还包括控制器，控制器根据第一激光测距仪的信号控制往复驱动机构，以及升降刮刀组件和升降压辊组交替升降。本发明通过第一激光测距仪实时检测与挡板之间的距离，控制器根据距离信号控制往返驱动机构，以及升降刮刀组件和升降压辊组件，实现增材控制工作状态的简单快速切换，稳定性好且运动累计误差小。

技术研发人员：赵黎鸣,时岩,李伟庆
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15