激光掃描路徑控制
立體光固化技術的成型精度依賴激光掃描的控制方式, 對于掃描路徑系統而言, 系統的掃描精度、重復定位精度、穩定性和激光的強度控制非常關鍵。
激光掃描特點: 掃描速度快、轉角范圍大、精度高、易于控制等, 是立體光固化技術理想的掃描器. 激光掃描的關鍵性能指標分別是漂移誤差、光束強度檢測、激光準確定位精度. 針對這三個性能指標, 美國3D Systems公司設計了一種立體光固化技術的漂移定期校正裝置和方法, 該裝置采用光束傳感器和光電探測器確定漂移誤差, 并通過漂移校正算法補償漂移誤差和指針機構重復性掃描的精度問題；還設計了一種立體光固化技術的光束強度和功率檢測裝置和方法, 設備通過光束分析傳感器對光束移動進行檢測, 計算機借助相關軟件控制光束掃描機構的運動, 使光束傳過設備分析傳感器小孔檢測出光束寬度和深度分布強度情況. 表示如下:
式中, k 為功率校正因子. element為點在(m，n)陣列上光束測量部分, 每個element(m，n) 有一個強度讀數I(m，n) 在單位功率或強度下,element(m，n)為
當光束以v(mm/s)勻速沿著y軸移動時,總行程為s, 曝光和能量均勻的情況下:
式中,SS和SP為速度V 的相應參數,
當曝光在(m，z = 0)條件下時,
對于任意位置x(m), 固化深度Zc(m) 如下所示:
Spence ST 和Almquist TA設計了一種用于立體光固化技術激光校準和規范化的裝置和方法，該裝置帶有多個傳感器并固定在工作介質指定表面,利用線性內插技術指定特定工作表面, 該定位方式使激光準確定位在指定的工作區域表面. 隨著科技發展, 更多的研究人員加入到提高激光掃描的性能指標研究中, 文獻提出了激光光斑位置漂移校正方法, 目的是補償掃描系統零點漂移和增益漂移誤差, 并且設計了一整套檢測系統, 該系統采用反饋調節, 使激光光斑位置漂移得到及時校正. 文獻提出了在加式制造中的激光性能控制的實現方法, 工業制造過程中, 對產品的品質要求非常高,產品制造過程中有許多品質管理模塊(如粉末質量、溫度控制、激光路徑分析與控制、氣體過程控制等),文章根據內聯過程控制提供先進性決策來提供實時可靠的激光路徑分析與控制.
文獻消除加速度變化引起的過固化影響,在振鏡掃描系統加速、減速階段的掃描特性研究的基礎上, 提出了勻速掃描固化概念. 通過實驗實現了不同掃描速度下勻速掃描的時間范圍、空間區域以及向量端點外延距離的計算公式, 隨后, 用控制軟件實現了勻速掃描固化. 文獻設計了提高激光掃描路徑精度和效率的方法. 文獻首先分析激光掃描路徑出現的4 個問題: 1) 相關端點模糊(激光掃描時由于路徑跳轉存在空行程, 在空行程路徑上由于激光光束關閉不及時造成的光束影響); 2) 慣性效應(在使用旋轉鏡頭時慣性影響, 最終使需要的尖角成為了弧線段); 3) 閃爍效應(激光不能在屏幕上形成穩定的圖形); 4) 激光強度不規律變化(激光光束能量和速度調節不合理造成)。針對上述問題通過空行程的優化、減少空行程路徑、拐角行走路徑優化、增加激光開關所需的延時等手段, 同時采用深度優先搜索算法以及Hierholzer算法, 經過實驗, 驗證了該方法提高激光掃描路徑的精度和效率。
未完待續；
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