激光固化快速成形系统研究与开发

摘要

光固化快速成形法涉及到机械、激光、数控、高分子材料和软件等多种技术.该论文着眼于光固化快速成形系统的研究与开发,论述了HRPLA-Ⅰ型快速成形系统的总体结构设计,包括激光器的选型、振镜扫描系统的光路设计与安装调整、树脂再涂层系统的设计及计算机控制系统硬件框架和上层控制软件设计等.扫描路径规划研究方面,在分析各种扫描路径填充方法的基础上,采用了分区变向平行线填充扫描方式,并对其作了进一步的优化,实现了单向扫描、隔行扫描、层间交错扫描、两次扫描等多种填充扫描方式,有效地减小了制作过程中的翘曲变形.采用填充后再进行轮廓线扫描的方法提高了制件的表面精度.扫描系统误差控制研究方面,在对光固化快速成形系统中激光扫描的控制及各种误差进行分析的基础上,设计了一种通过扫描矩阵的小孔测量法检测激光光斑的光强和位置,并对激光扫描系统的漂移误差进行补偿,使系统精度得到提高.作者还对光固化成形机理和树脂固化规律进行了实验研究,分析了成形过程中的工艺参数及其对制作工艺和制件精度的影响,找到了光固化成形过程中的误差来源,并提出一套相应的解决对策.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1激光固化快速成形技术综述

1.2课题研究的目的和意义

1.3本文的主要工作及章节划分

2硬件系统

2.1激光固化快速成形的基本过程

2.2光固化快速成形系统功能设计和硬件总体框架

2.3激光器

2.4激光扫描系统

2.5树脂再涂层系统

2.6计算机控制系统

2.7本章小结

3软件系统

3.1 HRPLA软件体系结构

3.2虚拟机

3.3 ZIF文件的读取

3.4激光扫描路径生成算法研究

3.5工艺参数设定系统

3.6激光光斑检测模块

3.7本章小结

4激光扫描系统的控制与校正

4.1振镜扫描系统的控制思想与实现

4.2激光振镜扫描系统的矢量扫描控制和激光控制

4.3振镜扫描系统的误差分析及其校正

4.4激光光斑的在线检测与位置补偿原理

4.5激光光斑在线检测与位置补偿系统的实现

4.6本章小结

5光固化快速成形机理及工艺实验研究

5.1激光固化成形机理及固化规律

5.2激光扫描固化模型

5.3单线扫描固化和平面扫描固化的实验研究

5.4制作工艺实验研究

5.5精度影响因素分析及其对策

5.6本章小结

6总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录1攻读硕士学位期间发表的论文目录

附录2激光单线扫描固化深度和宽度数据

附录3HRPLA-I型快速成形系统及部分制件照片