校准激光功率的装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光功率校准领域，具体涉及一种用于激光烧结技术的校准激光功率的装置及其方法。
【背景技术】
[0002]随着社会科技的不断发展，激光已广泛应用到工业领域中，以目前新型的增材制造技术为例，其是一项分层加工制造技术，首先需将待制造制件的三维数据通过切片处理转化为一整套切片，每个切片描述了确定高度的零件横截面，其次通过激光能量对每一层的粉末进行熔化得到固化层，最后通过将所有已固化的层逐层累积起来，从而得到待制造制件。
[0003]由以上可知，激光烧结在整个增材制造技术中起着至关重要的作用，激光功率的控制精准度对于成型制件的烧结质量有着很大的影响，因此，保证激光功率的稳定性对增材制造技术起着至关重要的作用，然而随着激光器的长期使用，激光器的出光功率会出现衰减，从而使得激光器使用一段时间后需要进行保养和维护，重新进行激光扫描功率的校准。现有技术中，一般通过实时检测激光功率，并通过与设定激光功率进行比较而确定是否需要调整激光器的出光功率，但该方法需要实时检测激光功率，而检测激光功率的装置成本高，结构复杂，从而大大限制了用户使用的广泛度。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、使用方便、成本低的校准激光功率的装置及其方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种校准激光功率的装置，包括:
分束镜，用于将激光器发出的激光进行分束处理；
吸收体，用于吸收通过分束镜进行分束处理的激光，并将该激光的能量转换成热能；温度检测器，用于检测激光器在每次开启的前一时刻时，吸收体未吸收激光时对应的第一温度，以及用于检测激光器在每次开启时，吸收体吸收激光时对应的第二温度；
计算单元，用于根据温度检测器的检测数据求得第二温度减去第一温度的差值;以及处理单元，用于根据设定功率在预存表格中查找对应的温度差，并根据查找的温度差与计算单元所求的差值的比较而增加或减小激光器的输出功率，使得计算单元计算的差值趋近于预存表格中设定功率对应的温度差。
[0006]作为本发明的进一步优选方案，所述装置还包括连接座、具有中空的支撑体以及具有中空的帽状体，所述支撑体的一端固定设置在连接座的一侧，所述分束镜搁置在支撑体的另一端面上，所述帽状体的一端面向内延伸形成凸台，通过所述帽状体套设在搁置有分束镜的支撑体，以及套设后的帽状体的另一端固定在连接座上，使得凸台将分束镜固定压在支撑体上，所述吸收体设置在连接座的中部，用于吸收通过分束镜进行分束处理的激光。
[0007]作为本发明的进一步优选方案，所述凸台为一环形条，或者所述凸台由若干个凸起构成，所述若干个凸起均匀位于帽状体一端面的周围。
[0008]作为本发明的进一步优选方案，所述装置还包括隔热板、外壳以及内置于外壳内的散热器，所述装有散热器的外壳、隔热板自上而下依次设置在连接座的另一侧，且所述隔热板位于吸收体和散热器之间。
[0009]作为本发明的进一步优选方案，所述凸台与分束镜之间，以及分束镜与支撑体之间均设有缓冲垫。
[0010]作为本发明的进一步优选方案，所述外壳为网状结构，或者所述外壳上设有若干个散热孔。
[0011]作为本发明的进一步优选方案，通过分束镜分束处理后的激光垂直照射到吸收体上。
[0012]—种校准激光功率的方法，包括以下步骤:
检测激光器在每次开启的前一时刻时，吸收体未吸收激光时对应的第一温度，以及用于检测激光器在每次开启时，吸收体吸收激光时对应的第二温度；
根据温度检测器的检测数据求得第二温度减去第一温度的差值；
根据设定功率在预存表格中查找对应的温度差，并根据查找的温度差与计算单元所求的差值的比较而增加或减小激光器的输出功率，使得计算单元计算的差值趋近于预存表格中设定功率对应的温度差。
[0013]作为本发明的进一步优选方案，所述预存表格通过以下方式得到:
通过多次实验分别获取激光器在每次开启的前一时刻时，吸收体未吸收激光时对应的第一温度，激光器在每次开启时，吸收体吸收激光时对应的第二温度；
分别计算第二温度减去第一温度的差值，以及获取每次烧结的设定功率；
将上述分别求得的差值、以及每次烧结的设定功率对应填写在预存表格中。
[0014]作为本发明的进一步优选方案，所述方法还包括:
当计算单元所求的差值大于查找的温度差时，通过减小激光器的输出功率，使得计算单元计算的差值趋近于预存表格中设定功率对应的温度差；
当计算单元所求的差值小于查找的温度差时，通过增加激光器的输出功率，使得计算单元计算的差值趋近于预存表格中设定功率对应的温度差。
[0015]本发明的校准激光功率的装置，通过包括:分束镜，用于将激光器发出的激光进行分束处理;吸收体，用于吸收通过分束镜进行分束处理的激光，并将该激光的能量转换成热能;温度检测器，用于检测激光器在每次开启的前一时刻时，吸收体未吸收激光时对应的第一温度，以及用于检测激光器在每次开启时，吸收体吸收激光时对应的第二温度;计算单元，用于根据温度检测器的检测数据求得第二温度减去第一温度的差值；以及处理单元，用于根据设定功率在预存表格中查找对应的温度差，并根据查找的温度差与计算单元所求的差值的比较而增加或减小激光器的输出功率，使得计算单元计算的差值趋近于预存表格中设定功率对应的温度差，使得本发明不仅能够自动校准激光器的输出功率，以保证激光输出功率稳定，从而确保了成型制件的烧结质量;而且本发明装置简单而且造价费用低，同时，由于其直接以激光能量所转换的温度为判断依据，无需其它的中间参数转换，减少了由于中间参数转换而产生的误差，进而提高了本发明的准确率。
[0016]本发明的校准激光功率的方法，包括步骤:检测激光器在每次开启的前一时刻时，吸收体未吸收激光时对应的第一温度，以及用于检测激光器在每次开启时，吸收体吸收激光时对应的第二温度；根据温度检测器的检测数据求得第二温度减去第一温度的差值;根据设定功率在预存表格中查找对应的温度差，并根据查找的温度差与计算单元所求的差值的比较而增加或减小激光器的输出功率，使得计算单元计算的差值趋近于预存表格中设定功率对应的温度差，使得本发明方法不仅能够自动校准激光器的输出功率，以保证激光输出功率稳定，从而确保了成型制件的烧结质量;而且由于其直接以激光能量所转换的温度为判断依据，无需其它的中间参数转换，减少了由于中间参数转换而产生的误差，进而提高了本发明方法的准确率。
【附图说明】
[0017]图1为本发明校准激光功率的装置提供的一实施例的结构框图；
图2为本发明校准激光功率的装置提供的一实施例的立体结构示意图；
图3为图2的侧视图；
图4为图3的A-A#lj视图;
图5为本发明校准激光功率的方法提供的一实施例的方法流程图。
[0018]图中部件标记如下:
1、分束镜;2、支撑体;3、帽状体;4吸收体;5、散热器;6、隔热板;7、外壳;8、散热孔;9、连接座;10、支架;31、凸台。
【具体实施方式】
[0019]为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发明的技术方案，以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。
[0020]如图1所示，校准激光功率的装置，包括:
分束镜I，用于将激光器发出的激光进行分束处理；
具体实施中，分束镜I与激光器发出的激光可呈45度夹角，当然还可以呈其它夹角，具体情况根据设计需求而定。另外，所述分束镜I可将激光器发出的激光经折射和反射后分束成两束光，其中一束光用于被下述吸收体4吸收，用于监测并校准激光输出功率;另外一束光用于对待成型制件进行激光烧结处理。
[0021]吸收体4，用于吸收通过分束镜I进行分束处理的激光，并将该激光的能量转换成热能；
温度检测器11，用于检测激光器在每次开启的前一时刻时，吸收体4未吸收激光时对应的第一温度，以及用于检测激光器在每次开启时，吸收体4吸收激光时对应的第二温度；具体实施中，所述第二温度可为激光器在每次开启的当前时刻，此时通过温度检测器11检测的吸收体4的温度，当然，优选地，所述第二温度还可为激光器在每次开启后的一段时间内，通过温度检测器11检测的吸收体4温度的平均值，例如，从开启开始计时，待一段时间(如1s)后停止，将温度检测器11在这一段时间内检测的吸收体4的所有温度进行求平均计算，从而得到第二温度。
[0022]计算单元12，用于根据温度检测器11的检测数据求得第二温度减去第一温度的差值；以及
处理单元13，用于根据设定功率在预存表格中查找对应的温度差，并根据查找的温度差与计算单元所求的差值的比较而增加或减小激光器的输出功率，使得计算单元计算的差值趋近于预存表格中设定功率对应的温度差，如当计算单元所求的差值大于查找的温度差时，通过减小激光器的输出功率，使得计算单元计算的差值趋近于预存表格中设定功率对应的温度差；当计算单元所求的差值小于查找的温度差时，通过增加激光器的输出功率，使得计算单元计算的差值趋近于预存表格中设定功率对应的温度差。可以理解的是，上述所述的设定功率是指每次烧结中设定的参数，其可直接获取。例如，当设定功率为5W时，在预存表格中查找到设定功率为5W的数值，再查找该5W的设定功率具体对应的温度差(例如3摄氏度)，此时将其与计算单元计算的差值(例如4摄氏度)进行比较，此时应减小激光器的输出功率，使得计算单元的差值趋近于3摄氏度。在此需说明的是，减小激光器的输出功率的具体数值可根据经验值确定，或者也可以进行分级调节，先减小一定量输出功率，然后通过计算单元重新计算差值，并根据差值进行判断是否继续减小输出功率，以此类推，直到计算单元的差值趋近于预存表格中设定功率对应的温度差。
[0023]具体实施中，所述预存表格通过以下