【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于激光3d金屬打印設備，尤其涉及一種激光3d金屬打印設備的焦距熱效應補償方法。
技術介紹
1、激光3d金屬打印slm，通常使用數百瓦至幾千瓦光纖激光器進行掃描打印，激光3d金屬打印的光學成像系統如授權公告號為cn215867306u的技術專利公開的一種3d打印機調焦裝置，其包括依次設置于外殼內部的光源、聚焦鏡組、調焦透鏡組以及將擴散的光束調整為平行光束或聚焦光束的光束調整透鏡組；光源、聚焦鏡組、調焦透鏡組和光束調整透鏡組的中心位于同一條直線上；所述的光源、聚焦鏡組和光束調整透鏡組均與外殼固定，調焦透鏡組與外殼滑動連接。
2、上述光學成像系統中，光學器件的玻璃材料對大功率激光都有一定的吸收率，激光通過成像鏡頭等光學器件時會有小部分光功率損耗，損耗的激光導致光路上相關的鏡片發熱溫度升高。任何光學鏡片玻璃材料均有折射率溫度系數常數（constants?of?dn/dt），該系數常數表示，溫度變化會導致光學鏡片焦距發生改變，最終引起成像焦點溫度漂移。
3、熔融石英玻璃材料以其良好的物理特性，較低的光吸收率，以及很低的熱膨脹系數，是金屬激光3d金屬打印最常用的玻璃材料。目前無論是使用f-theta鏡頭的二軸振鏡系統還是使用動態對焦的三軸振鏡系統，均使用熔融石英做為光路中的鏡片材料。熔融石英的折射率溫度系數常數為2.2370e^-005，在一個典型的三軸振鏡系統中，在焦距500mm，溫差為100℃時，由于光學材料特性隨溫度變化，引起成像焦點漂移值大約為4mm，該值已經嚴重降低打印質量。
4、為
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種激光3d金屬打印設備的焦距熱效應補償方法，以解決現有光學成像系統中鏡片溫度變化會引起成像焦點溫度漂移、為補償像焦點漂移導致的光路系統結構復雜、調焦過程繁瑣等問題。
2、為解決上述技術問題，本專利技術提供的技術方案為：
3、本專利技術涉及一種激光3d金屬打印設備的焦距熱效應補償方法，激光3d金屬打印設備的光路系統包括沿著激光光路方向依次設置的調焦鏡片、聚焦鏡片、反射振鏡和打印工作面，調焦鏡片和聚焦鏡片上均設有溫度傳感器，調焦鏡片通過音圈電機驅動使之沿著光路方向移動；激光3d打印時進行焦距熱效應補償，具體包括以下步驟：
4、s1.通過溫度傳感器實時監測調焦鏡片和聚焦鏡片的溫度變化；
5、s2.基于實時的調焦鏡片和聚焦鏡片的溫度變化計算調焦鏡片和聚焦鏡片的間距，并通過音圈電機調整調焦鏡片，使得調焦鏡片和聚焦鏡片的間距滿足計算結果；調焦鏡片和聚焦鏡片的間距的計算公式為：
6、??（1），
7、公式中，△t1為調焦鏡片的溫度變化量，△t2為聚焦鏡片的溫度變化量，d為計算所得的調焦鏡片和聚焦鏡片的間距，f1為調焦鏡片的焦距，f2為聚焦鏡片的焦距。
8、優選地，所述的調焦鏡片為凹透鏡，聚焦鏡片為凸透鏡，所述的調焦鏡片和聚焦鏡片均采用熔融石英鏡片。
9、優選地，所述的聚焦鏡片安裝在控溫底座上，調節調焦鏡片和聚焦鏡片的間距時，根據調焦鏡片的溫度變化，通過控溫底座以固定比例調節聚焦鏡片的溫度。
10、優選地，所述的控溫底座為半導體制冷器或水冷底座。
11、優選地，所述的調焦鏡片和聚焦鏡片的厚度滿足：
12、（4），
13、公式中，h1為調焦鏡片的厚度，h2為聚焦鏡片的厚度，d0為調焦鏡片和聚焦鏡片的間距。
14、優選地，所述的調焦鏡片和聚焦鏡片均安裝于散熱基座上，用于安裝調焦鏡片和聚焦鏡片的散熱基座的熱導率滿足：
15、（5），
16、公式中，λ1為調焦鏡片的熱導率，λ2為聚焦鏡片的熱導率，w1為調焦鏡片的吸光功率，w2為聚焦鏡片的吸光功率，d0為調焦鏡片和聚焦鏡片的間距。
17、采用本專利技術提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果：
18、1.本專利技術涉及的激光3d金屬打印設備的光路系統包括沿著激光光路方向依次設置的調焦鏡片、聚焦鏡片、反射振鏡和打印工作面，焦鏡片和聚焦鏡片上均設有溫度傳感器，調焦鏡片通過音圈電機驅動使之沿著光路方向移動，激光3d打印時進行焦距熱效應補償，通過溫度傳感器實時監測調焦鏡片和聚焦鏡片的溫度變化；基于實時的調焦鏡片和聚焦鏡片的溫度變化計算調焦鏡片和聚焦鏡片的間距，并通過音圈電機調整調焦鏡片，使得調焦鏡片和聚焦鏡片的間距滿足計算結果，該溫度補償方法能夠解決溫度變化導致光學鏡片焦距發生改變而引起的成像焦點漂移的問題，結構簡單，調整過程簡單。
19、2.本專利技術涉及的激光3d金屬打印設備的焦距熱效應補償方法通過溫度傳感器實時監測調焦鏡片和聚焦鏡片的溫度變化；再基于實時的調焦鏡片和聚焦鏡片的溫度變化計算調焦鏡片和聚焦鏡片的間距，并通過音圈電機調整調焦鏡片，使得調焦鏡片和聚焦鏡片的間距滿足計算結果。在此基礎上，可通過設定相同材質調焦鏡片和聚焦鏡片的厚度比或設定調焦鏡片和聚焦鏡片的散熱基座的熱導率的方式，使得結構無需設置額外的控溫底座來調節調焦鏡片和聚焦鏡片的溫度，進一步簡化結構，簡化熱補償的方法。
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1.一種激光3D金屬打印設備的焦距熱效應補償方法，其特征在于：激光3D金屬打印設備的光路系統包括沿著激光光路方向依次設置的調焦鏡片、聚焦鏡片、反射振鏡和打印工作面，調焦鏡片和聚焦鏡片上均設有溫度傳感器，調焦鏡片通過音圈電機驅動使之沿著光路方向移動；激光3D打印時進行焦距熱效應補償，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的激光3D金屬打印設備的焦距熱效應補償方法，其特征在于：所述的調焦鏡片為凹透鏡，聚焦鏡片為凸透鏡，所述的調焦鏡片和聚焦鏡片均采用熔融石英鏡片。
3.根據權利要求1所述的激光3D金屬打印設備的焦距熱效應補償方法，其特征在于：所述的聚焦鏡片安裝在控溫底座上，調節調焦鏡片和聚焦鏡片的間距時，根據調焦鏡片的溫度變化，通過控溫底座以固定比例調節聚焦鏡片的溫度。
4.根據權利要求3所述的激光3D金屬打印設備的焦距熱效應補償方法，其特征在于：所述的控溫底座為半導體制冷器或水冷底座。
5.根據權利要求1所述的激光3D金屬打印設備的焦距熱效應補償方法，其特征在于：所述的調焦鏡片和聚焦鏡片的厚度滿足：
6.根據權利要求1所
...【技術特征摘要】
1.一種激光3d金屬打印設備的焦距熱效應補償方法，其特征在于：激光3d金屬打印設備的光路系統包括沿著激光光路方向依次設置的調焦鏡片、聚焦鏡片、反射振鏡和打印工作面，調焦鏡片和聚焦鏡片上均設有溫度傳感器，調焦鏡片通過音圈電機驅動使之沿著光路方向移動；激光3d打印時進行焦距熱效應補償，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的激光3d金屬打印設備的焦距熱效應補償方法，其特征在于：所述的調焦鏡片為凹透鏡，聚焦鏡片為凸透鏡，所述的調焦鏡片和聚焦鏡片均采用熔融石英鏡片。
3.根據權利要求1所述的激光3d金屬打印設備的焦距熱效應補償方法，其特征在于：所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李兵濤，唐暉，李明之，吳高達，
申請(專利權)人：愛司凱科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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