一种粉末增材制造用旋转盘的增材制造方法及系统

本发明涉及增材制造，具体而言，涉及一种粉末增材制造用旋转盘的增材制造方法及系统。

背景技术：

1、增材制造即3d打印（3dp），是快速成型技术的一种，它是一种以3d模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。增材制造改变了产品生产制造的工艺方法，并且大大提高了对于产品的质量的控制以及生产效率的控制，进一步改善了生产加工领域的生产模式和效率。

2、当前增材制造的方式多样，其中粉末增材制造通过旋转盘进行喷粉的增材制造，对于用于进行增材制造的旋转盘通常也是采用机械加工的形式取得，在增材制造完善的当下也可以采用增材制造的形式生产，但考虑旋转盘复杂的三维结构，需要对旋转盘的增材制造过程进行合理的参数控制和调整以调整生产处的旋转盘具有更加优秀的性能和质量，而对于如何进行合理的参数控制和调整是当前需要重点考虑的方面。

3、因此，设计一种粉末增材制造用旋转盘的增材制造方法及系统，通过实时采集增材制造过程中旋转盘的生产数据，并结合通过初期三维模型提取的特征信息进行对比分析实现对增材制造过程参数的合理控制和调整，有效确保了旋转盘增材制造的质量和性能，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种粉末增材制造用旋转盘的增材制造方法，通过获取旋转盘增材制造的三维模型进行基于制造特征的信息提取，取得初期增材制造所设定的目标效果数据。同时，在实时增材制造的过程中采集与旋转盘相关的增材制造参数，并与从三维模型上提取到的目标效果数据进行合理的对比分析，确定当前增材制造的实时制造情况是否符合预期，进而及时的发现增材制造过程中存在的偏差，提供进行生产参数调整的引导数据，一方面实时的对比分析和调整引导可以保证增材制造参数调整的及时性，另一方面可以有效的确保增材制造过程中旋转盘的成型始终处于预期的参数控制范围，有效保证了旋转盘的性能和质量。

2、本发明的目的还在于提供一种粉末增材制造用旋转盘的增材制造系统，通过将系统配置为能够充分提取旋转盘制造三维模型特征信息以及实时采集旋转盘增材制造过程实时制造参数信息的形式，一方面能够快速的进行实时增材制造信息的获取，另一方面也能够及时的完成数据的对比分析，为参数数据的及时性调整提供了保证，使得旋转盘的增材制造更滑高效合理，为保证旋转盘增材制造的质量提供了重要的物质基础。

3、第一方面，本发明提供一种粉末增材制造用旋转盘的增材制造方法，包括获取旋转盘的制造三维模型，进行制作特征信息的提取分析，形成目标增材制造数据；采集实时增材制造数据，并结合目标增材制造数据，进行增材制造作业调整分析，形成增材制造作业调整数据。

4、在本发明中，该方法通过获取旋转盘增材制造的三维模型进行基于制造特征的信息提取，取得初期增材制造所设定的目标效果数据。同时，在实时增材制造的过程中采集与旋转盘相关的增材制造参数，并与从三维模型上提取到的目标效果数据进行合理的对比分析，确定当前增材制造的实时制造情况是否符合预期，进而及时的发现增材制造过程中存在的偏差，提供进行生产参数调整的引导数据，一方面实时的对比分析和调整引导可以保证增材制造参数调整的及时性，另一方面可以有效的确保增材制造过程中旋转盘的成型始终处于预期的参数控制范围，有效保证了旋转盘的性能和质量。

5、作为一种可能的实现方式，获取旋转盘的制造三维模型，进行制作特征信息的提取分析，形成目标增材制造数据，包括：对制造三维模型进行铺粉分层分析，形成目标增材制造分层数据；根据目标增材制造分层数据，并结合制造三维模型，进行分层制造的制造参数信息提取，形成目标分层制造参数变化数据。

6、在本发明中，增材制造的基础是根据被打印的三维模型并结合产品的性能参数要求进行合理的打印分层，因而在进行特征信息的提取分析时，需要首先对旋转盘的三维模型进行打印的分层分析处理，形成增材制造分层数据，进而在结合分层数据的基础上提取增材制造的特征参数，形成针对旋转盘的合理目标参数，有效的确保了后续实时增材制造过程中数据对比分析的合理性和准确性。

7、作为一种可能的实现方式，根据目标增材制造分层数据，并结合制造三维模型，进行分层制造的制造参数信息提取，形成目标分层制造参数变化数据，包括：根据目标增材制造分层数据，并结合制造三维模型，确定每层制造用料量，形成目标分层制造用料变化数据；根据目标增材制造分层数据，并结合制造三维模型，确定每层制造重量，形成目标分层制造重量变化数据；根据目标增材制造分层数据，并结合制造三维模型，确定每层制造体积量，形成目标分层制造体积变化数据；根据目标增材制造分层数据，并结合制造三维模型，确定每层制造高度信息，形成目标分层制造高度变化数据；根据目标分层制造重量变化数据和目标分层制造体积变化数据，确定每层制造密度信息，形成目标分层制造密度变化数据。

8、在本发明中，对于旋转盘的增材制造，考虑其结构的复杂性，对于增材制造的参数控制需要分类重点进行把控。本技术中，对于旋转盘的增材制造过程考虑需要重点分析把控的方面有增材制造过程中的粉末用料信息、增材制造过程中每次分层打印形成的重量信息、增材制造过程中每次分层打印后的形成的体积信息、增材制造过程中每次分层打印后形成的高度信息，以及增材制造过程中每次分层打印后形成的密度数据。对于粉末用料，其是实现增材制造的基础，粉末用料使用多少决定了增材制造产品的重量、体积、密度等信息，对于重量信息，则是在粉末用量的基础上确定出增材制造过程对于用料的利用率，以及是否符合预期的产品目标重量数据，对于体积信息也是在粉末用量的基础上确定出增材制造过程中打印参数对粉末材料堆积的情况，毕竟除开用料对体积具有较大的影响，压力、温度等参数数据也起着决定性的影响。对于高度信息，则是在体积信息的基础上更加细化的进行参数调整分析，毕竟打印高度数据在增材制造过程中是重要的打印质量评定参数。对于密度信息，可以理解的是，即使是在体积和重量均能保证控制在预期的范围内的情况下，由于重量和体积均是宏观的参数数据信息，密度也会因为重量分布不均以及体积形状不合理造成密度的不合理，所以密度信息的提取分析也是重要的分析方面。另外，可以理解的是，增材制造是一个不断进行用料堆积的过程，因而为了保证提取的特征数据能够进行实时增材过程的对比分析，所取得的数据均是基于分层数据建立的变化信息。

9、作为一种可能的实现方式，根据目标增材制造分层数据，并结合制造三维模型，确定每层制造高度信息，形成目标分层制造高度变化数据，包括：根据目标增材制造分层数据和制造三维模型，确定每层上最小的高度值，标定为分层基准高度；设定分层控制高度差，以为高度区域划分指标，确定在每个分层上相对对应的分层基准高度所存在的分层高度控制区域，其中，，n为正整数；在每个分层高度控制区域，任意确定一个位置点，并标定为高度控制位置点；提取所有分层上每个高度控制位置点的高度信息，形成目标分层制造高度变化数据。

10、在本发明中，对于用料信息是总体上进行总用料量的统计，对于重量、体积信息来说考虑密度信息的分析存在密度分布不均匀，需要进行多个位置处的重量和体积信息提取，以保证重量和体积在不同区域分布的合理性以及密度分布的均匀性。而对于高度信息来说，由于增材制造的分层打印工艺，每个分层上高度信息在不同的位置是存在不一致的变化的，即如果某个打印位置上出现了高度的偏差，但可能在下一个分层打印时该位置对应在本分层上的位置的高度可能恢复正常，并且考虑旋转盘结构的复杂性，在不同的分层上相同垂直线上的位置高度也可能发生较大的变化。因而基于此高度信息的提取是在不同的分层上进行不同位置点的高度信息采集形成的。这里，通过设定高度差来进行每层上不同高度区域的划分，进而确定出不同的高度控制点位置，采集到合理的高度信息数据。

11、作为一种可能的实现方式， 采集实时增材制造数据，并结合目标增材制造数据，进行增材制造作业调整分析，形成增材制造作业调整数据，包括：采集实时增材制造分层用量信息，并结合目标分层制造用料变化数据和目标分层制造重量变化数据，进行用量信息对比调整分析，形成用量信息对比调整结果数据；采集实时增材制造分层体积信息，并结合目标分层制造体积变化数据和目标分层制造高度变化数据，进行体积信息对比调整分析，形成体积信息对比调整结果数据；采集实时增材制造分层密度信息，并结合目标分层制造密度变化数据，进行密度信息对比调整分析，形成密度信息对比调整结果数据。

12、在本发明中，在根据旋转盘的制造三维模型提取到合理的目标参数控制数据后，就需要对旋转盘在实时增材制造过程中对应的参数进行实时数据采集，以进行合理的对比控制分析。这里，需要说明的是，考虑用料和重量信息的联系密切，因此进行对比调整分析时将用料信息和重量信息进行同步的分析。同样地，考虑高度信息是体积信息的细化，因此进行对比调整分析时将体积信息和高度信息进行同步分析。密度信息是基于重量信息和体积信息进行的，因此在完成重量和体积的对比调整分析后进行。本技术考虑密度的分析是一个重要的分析点，尤其对于旋转盘这样的复杂的结构产品，因此密度信息的分析逻辑不是建立的体积和重量分析之后，而是在取得体积和重量信息后就可以直接进行分析，这样可以进一步保证旋转盘增材制造的质量。

13、作为一种可能的实现方式，采集实时增材制造分层用量信息，并结合目标分层制造用料变化数据和目标分层制造重量变化数据，进行用量信息对比调整分析，形成用量信息对比调整结果数据，包括：设定分层制造用料允许偏量范围，采集实时增材制造分层用料数据，并结合目标分层制造用料变化数据，进行以下对比调整分析：当存在连续层实时增材制造分层用料与对应的目标分层制造用料的用料差量不属于分层制造用料允许偏量范围，则形成用料超偏调整信息，并输出用料差量；设定分层制造重量允许偏量范围，当实时增材制造分层用料与对应的目标分层制造用料的用料差量属于分层制造用料允许偏量范围时，采集实时增材制造分层重量数据，并结合目标分层制造重量变化数据，进行以下对比调整分析：当存在连续层实时增材制造分层重量与对应的目标分层制造重量的重量差量不属于分层制造重量允许偏量范围，则形成重量超偏调整信息，并输出重量差量。

14、在本发明中，对于重量信息和用料信息的对比调整分析，考虑用料信息是增材制造起始的参数数据，因而用料信息的对比调整分析是先于重量信息的对比调整分析的。在用料信息的对比调整分析出现偏差的情况下，旋转盘增材制造产生的重量必然也会产生影响，因而在用料信息和重量信息进行顺序对比调整分析下，只有当用量信息的对比调整分析结果显示正常才进行重量信息的对比调整分析。需要说明的是，对于用料和重量的对比调整分析，考虑增材制造过程存在出现偶然的参数偏差的可能，因此用料和重量的对比调整分析是在多层对比调整分析的基础上形成的确切结果。当然，对于层的确定可以基于大数据分析，也可以根据实际情况进行确定。

15、作为一种可能的实现方式，采集实时增材制造分层体积信息，并结合目标分层制造体积变化数据和目标分层制造高度变化数据，进行体积信息对比调整分析，形成体积信息对比调整结果数据，包括：设定分层制造体积允许偏量范围，采集实时增材制造分层体积数据，并结合目标分层制造体积变化数据，进行以下对比调整分析：当存在连续m层实时增材制造分层体积与对应的目标分层制造体积的体积差量不属于分层制造体积允许偏量范围，则形成体积超偏调整信息，并输出体积差量；设定分层制造高度允许偏量范围，当实时增材制造分层体积与对应的目标分层制造体积的体积差量属于分层制造体积允许偏量范围时，采集实时增材制造分层高度数据，并结合目标分层制造重量变化数据，进行调整分析，形成分层高度对比调整结果数据。

16、在本发明中，对于体积信息和高度信息的调整对比分析同样具有现有的分析顺序，由于高度信息是体积信息的细化的一个方面，因而体积信息的调整对比分析是先于高度信息的调整对比分析的。当然，也是考虑体积信息对比调整的分析存在参数偶然偏差的可能，因此需要通过多层的分析以准确确定实时增材制造的偏差。对于m层的确定可以基于大数据分析，也可以根据实际情况进行确定。

17、作为一种可能的实现方式，设定分层制造高度允许偏量范围，当实时增材制造分层体积与对应的目标分层制造体积的体积差量属于分层制造体积允许偏量范围时，采集实时增材制造分层高度数据，并结合目标分层制造重量变化数据，进行调整分析，形成分层高度对比调整结果数据，包括：当每层上存在高度控制位置点的实时增材制造分层高度与对应的目标分层制造高度的高度差量不属于分层制造高度允许偏量范围时，形成高度超偏调整信息，标定超偏的高度控制位置点，并输出高度控制位置点对应的高度差量。

18、在本发明中，可以理解的是，高度信息数据在三维模型中的提取方式区别于其他参数信息的提取，因此在进行分析时采用异于其他参数的对比调整分析方式，考虑高度信息在增材制造过程中具有重要的意义，因而进行调整分析对比时是对每层上确定的高度控制点进行逐一的对比分析。当然，考虑旋转盘的结构复杂性以及使用性能的要求，进行高度控制点的逐一对比有利于提高旋转盘的质量和性能，也可以结合旋转盘使用的情况进行提供一定数量的高度控制点允许偏差的对比，以在基本满足质量和使用要求的情况下完成旋转盘的增材制造，也有效的节约了生产资料。

19、作为一种可能的实现方式，采集实时增材制造分层密度信息，并结合目标分层制造密度变化数据，进行密度信息对比调整分析，形成密度信息对比调整结果数据，包括：设定分层制造密度允许偏量范围，根据实时增材制造分层重量数据和实时增材制造分层体积数据，形成实时增材制造分层密度数据；根据实时增材制造分层密度数据和目标分层制造密度变化数据，进行以下调整分析：当存在p层实时增材制造分层密度与对应的目标分层制造密度的密度差量不属于分层制造密度允许偏量范围则形成密度超偏调整信息，并输出密度差量。

20、在本发明中，对于密度信息的对比调整分析，同样也是采用和重量、用量以及体积参数相同的对比调整分析方式，区别在于密度信息是基于重量信息和体积信息取得的。当然，为了保证密度的一致性，重量信息和体积信息可以按位置区域进行提取已形成多个区域的密度信息，充分保证旋转盘的密度的均匀性分布。

21、第二方面，本发明提供一种粉末增材制造用旋转盘的增材制造系统，粉末增材制造用旋转盘的增材制造系统被配置为获取旋转盘的制造三维模型，进行制作特征信息的提取分析，形成目标增材制造数据；采集实时增材制造数据，并结合目标增材制造数据，进行增材制造作业调整分析，形成增材制造作业调整数据。

22、在本发明中，该系统通过将系统配置为能够充分提取旋转盘制造三维模型特征信息以及实时采集旋转盘增材制造过程实时制造参数信息的形式，一方面能够快速的进行实时增材制造信息的获取，另一方面也能够及时的完成数据的对比分析，为参数数据的及时性调整提供了保证，使得旋转盘的增材制造更滑高效合理，为保证旋转盘增材制造的质量提供了重要的物质基础。

23、本发明提供的一种粉末增材制造用旋转盘的增材制造方法及系统的有益效果有：

24、该方法通过获取旋转盘增材制造的三维模型进行基于制造特征的信息提取，取得初期增材制造所设定的目标效果数据。同时，在实时增材制造的过程中采集与旋转盘相关的增材制造参数，并与从三维模型上提取到的目标效果数据进行合理的对比分析，确定当前增材制造的实时制造情况是否符合预期，进而及时的发现增材制造过程中存在的偏差，提供进行生产参数调整的引导数据，一方面实时的对比分析和调整引导可以保证增材制造参数调整的及时性，另一方面可以有效的确保增材制造过程中旋转盘的成型始终处于预期的参数控制范围，有效保证了旋转盘的性能和质量。

25、该系统通过将系统配置为能够充分提取旋转盘制造三维模型特征信息以及实时采集旋转盘增材制造过程实时制造参数信息的形式，一方面能够快速的进行实时增材制造信息的获取，另一方面也能够及时的完成数据的对比分析，为参数数据的及时性调整提供了保证，使得旋转盘的增材制造更滑高效合理，为保证旋转盘增材制造的质量提供了重要的物质基础。