一种多光束金属3D打印喷头及其闭环控制方法

本发明涉及3d打印，具体涉及一种多光束金属3d打印喷头及其闭环控制方法。

背景技术：

1、激光熔覆作为一种新型技术，利用高能激光束作为热源，使基材表面与粉末快速熔化形成熔池，当激光束脱离熔池后，熔池快速凝固冷却形成熔覆层，根据工程的实际需要，可以制备新材料、零件表面强化与修复，且熔覆层致密、无缺陷，性能通常优于铸造和锻造等工艺。

2、目前专利授权公告号为：cn111020569a一种单光束双光斑复合能场激光熔覆头，此发明中揭示的喷头必须依靠机床导轨或机器人带动喷头实现零件立体空间位置的变化，当遇到狭小空间的金属零件3d成形时，由于导轨或机器人占用空间较大，无法将喷头输送到狭小空间区域展开零件成形工作，同时，针对不同工况需求变化，也没有闭环控制系统，无法展开高精密、高质量金属3d零件成形。

3、又如专利授权公开号为：cn215799897u一种内孔熔覆激光头，其结构包括：透镜、延长筒、聚焦镜、冷却管，所述透镜安装在延长筒中，将激光光纤中的激光束进行反射，聚焦镜将激光束集中，照射到工件待加工部分，对待加工部分进行加热，延长筒能够通过伸缩进行长度调节，从而可以对不同深度的深孔件进行加工，其主要是通过伸缩杆实现单一方向激光熔覆头位置的变化，适应不同长度深腔熔覆工作需求，但其不能满足立体零件成形的要求，且公开号分别为cn219731058u、cn116240542a、cn217127536u的中国专利亦然如此，不能满足立体零件成形的要求。

4、综上所述，现有技术存在着无法将喷头输送到狭小空间区域展开零件成形工作，同时也不能满足立体零件成形的要求，并且针对不同工况需求变化，也没有闭环控制系统，无法展开高精密、高质量金属3d零件成形，存在一致性差、精度低、便利性差以及效率低等问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种多光束金属3d打印喷头及其闭环控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种多光束金属3d打印喷头，包括连接板、上定支组件、下定支组件、安装板以及多光束喷头，所述连接板和安装板的一端分别对应转动连接在上定支组件的两端上，所述连接板和安装板的另一端分别对应转动连接在下定支组件的两端上，且所述多光束喷头固定安装于安装板的表面；

4、所述上定支组件包括两个分别与连接板和安装板连接的上支板架、固定连接于其中一个上支板架上的上连杆轴以及连接于上连杆轴一端的第一电机，且两个所述上支板架的一端通过上连杆轴转动连接；

5、所述下定支组件包括两个分别与连接板和安装板连接的下支板架、固定连接于其中一个下支板架上的下连杆轴以及连接于下连杆轴一端的第二电机，且两个所述下支板架的一端通过下连杆轴转动连接。

6、优选的，所述安装板的表面固定安装有l型板，所述多光束喷头固定安装在l型板上，且所述多光束喷头与安装板为相互平行状态。

7、优选的，所述连接板与安装板相向的一侧分别连接有对应设置的第一支座组，两个所述下支板架的一端分别对应与两个第一支座组转动连接。

8、优选的，所述连接板和安装板远离第一支座组的一端分别连接有对应设置的第二支座组，两个所述上支板架的一端分别对应与两个第二支座组转动连接。

9、优选的，两个所述上支板架的展开长度值大于两个下支板架的展开长度值，且两个所述上支板架与两个所述下支板架完全展开时相互平行。

10、优选的，两个所述第一支座组与两个所述第二支座组上分别转动连接有定位连杆。

11、优选的，两个所述上支板架的一端及两个所述下支板架的一端分别固定连接在对应的定位连杆上。

12、优选的，所述喷头调节装置还包括用于观测所述多光束喷头喷射端的视觉摄像头以及用于对视觉摄像头观测数据接收，并对第一电机和第二电机进行控制的控制装置。

13、本申请技术方案还提供了一种多光束金属3d打印喷头的闭环控制方法，包括以下步骤：

14、s1、将各个机器设备启动，使其控制视觉摄像头进行数据采集工作，并将采集数据传输到控制装置的数据处理中心，并依据工况对第一电机和第二电机发出指令；

15、s2、通过第一电机驱使上连杆轴的转动，使其上连杆轴可带动其中一个上支板架进行转动，促使两个上支板架依据控制装置发出的指令产生角度变化，进而配合第二电机驱使上连杆轴的转动，使其下连杆轴可带动一个下支板架进行转动时，两个下支板架也可依据控制装置发出的指令进行角度变化，从而使其上支板架和下支板架发生角度变化后，喷头调节装置可形成不同形态并带动多光束喷头发生角度和位置变化；

16、s3、当多光束喷头角度和位置变化处于舒展的位置后，多光束喷头可完成在不同位置及角度的打印工作，实现复杂零件的成形。

17、通过采用上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

18、本发明中，通过视觉摄像头可对空间区域及零件成形中进行实时观测，并将观测数据传输至控制装置处理中心，实现控制装置控制双电机进行工作，进而在满足上支板架和下支板架发生角度变化时，可实现多光束喷头在不同空间位置及角度进行零件打印成形工作，并依据六连杆结构配合控制装置和视觉摄像头形成闭环控制系统，促使多光束喷头展开高精密、高质量的打印，使其3d零件成形后精度及质量均得到提升，满足生产需求。

技术特征：

1.一种多光束金属3d打印喷头，其特征在于，包括连接板（1）、上定支组件、下定支组件、安装板（2）以及多光束喷头（3），所述连接板（1）和安装板（2）的一端分别对应转动连接在上定支组件的两端上，所述连接板（1）和安装板（2）的另一端分别对应转动连接在下定支组件的两端上，且所述多光束喷头（3）固定安装于安装板（2）的表面；

2.根据权利要求1所述的一种多光束金属3d打印喷头，其特征在于，所述安装板（2）的表面固定安装有l型板（10），所述多光束喷头（3）固定安装在l型板（10）上，且所述多光束喷头（3）与安装板（2）为相互平行状态。

3.根据权利要求1所述的一种多光束金属3d打印喷头，其特征在于，所述连接板（1）与安装板（2）相向的一侧分别连接有对应设置的第一支座组（11），两个所述下支板架（7）的一端分别对应与两个第一支座组（11）转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种多光束金属3d打印喷头，其特征在于，所述连接板（1）和安装板（2）远离第一支座组（11）的一端分别连接有对应设置的第二支座组（12），两个所述上支板架（4）的一端分别对应与两个第二支座组（12）转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种多光束金属3d打印喷头，其特征在于，两个所述上支板架（4）的展开长度值大于两个下支板架（7）的展开长度值，且两个所述上支板架（4）与两个所述下支板架（7）完全展开时相互平行。

6.根据权利要求4所述的一种多光束金属3d打印喷头，其特征在于，两个所述第一支座组（11）与两个所述第二支座组（12）上分别转动连接有定位连杆（13）。

7.根据权利要求7所述的一种多光束金属3d打印喷头，其特征在于，两个所述上支板架（4）的一端及两个所述下支板架（7）的一端分别固定连接在对应的定位连杆（13）上。

8.根据权利要求1所述的一种多光束金属3d打印喷头，其特征在于，还包括用于观测所述多光束喷头（3）喷射端的视觉摄像头（14）以及用于对视觉摄像头（14）观测数据接收，并对第一电机（6）和第二电机（9）进行控制的控制装置。

9.一种如权利要求1-8任一所述的多光束金属3d打印喷头的闭环控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及一种多光束金属3D打印喷头，包括连接板、上定支组件、下定支组件、安装板以及多光束喷头，连接板和安装板的一端分别对应转动连接在上定支组件的两端上，连接板和安装板的另一端分别对应转动连接在下定支组件的两端上。本发明通过视觉摄像头可对空间区域及零件成形中进行实时观测，并将观测数据传输至控制装置处理中心，实现控制装置控制双电机进行工作，进而可满足上支板架和下支板架发生角度变化后，可实现多光束喷头在不同空间位置及角度进行零件打印成形工作，并依据六连杆结构配合控制装置和视觉摄像头形成闭环控制系统，促使多光束喷头展开高精密、高质量的打印，使其3D零件成形后精度及质量均得到提升，满足生产需求。技术研发人员：石皋莲,吉绍山,刘凡,周成浩,华韬,李旺兵,陈浦司宇,马圣淏,赵硕受保护的技术使用者：苏州工业职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/6/13