光固化成形系统光斑检测与坐标漂移校正研究

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1、华中科技大学硕士学位论文光固化成形系统光斑检测与坐标漂移校正研究姓名：祝萍申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：莫健华20060330摘要光固化成形系统中，光敏树脂的固化是通过激光振镜扫描系统来实现的。激光振镜扫描系统包括激光器及光路系统和振镜扫描系统两部分，是设备的硬件主体。激光的输出模式、光强分布、光斑大小、激光功率对光固化成形制件质量的影响很大。激光参数在线实时检测系统是光固化快速成形中的一项非常重要的技术，它不仅可以实现对光固化成形中光敏树脂固化模型起决定性因素的激光参数进行检测与补偿，还可以利用该检测系统对

2、振镜扫描系统的漂移进行检测与校正，对避免错层提高成形精度起着至关重要的作用。基于国内外激光参数测量研究的现状，结合HRPL系列光固化成形系统本身的特点，本文提出了一种新型的光斑轮廓检测方法－小区域针孔矩阵扫描法。基于该检测方法，检测激光束投射在液槽上的光斑，获取激光光斑光强分布的位置和数据；以光强分布数据为基础，采用窗口中值滤波、高斯模型、线性模型等进行后续的数据处理，实现了激光光斑轮廓的可视化和激光光斑直径、激光功率的实时检测。这些关键的激光参数的获得对于光固化成形工艺过程的稳定性起着决定性的作用，通过实时的反馈及时调整激

3、光参数或者通过调整工艺参数来补偿激光参数的变化，使制件的加工处于稳定的状态，对于高精度制件的获得起着重要的作用。此外，利用小区域矩阵扫描获得的光强分布数据，实时检测出了激光光斑的位置。振镜扫描系统的漂移是通过激光光斑位置的变化来体现的，通过在工作平面的对角线上安装两个光斑探头，检测激光束透射在其上方的光斑轮廓，计算得到激光光斑的位置。根据光斑探头检测得到的光斑位置的变化计算出振镜的零点漂移，用两个光斑探头检测得到的光斑位置的变化比例计算出振镜的增益漂移，用漂移参数修正振镜指令映射表，对振镜指令进行校正，从而实现扫描系统漂移的

4、检测与校正，避免错层和尺寸比例不对现象的出现。关键词：光固化成形光斑轮廓检测激光参数光强分布光斑位置错层零点漂移增益漂移IAbstractThephotosensitiveresinusedinHRPLfamilyofStereolithography(SL)systemiscuredbylaserbeamwhichisdirectedbyscanningsystemofthedrawinglaser.Thelasermirrorscanningsystemiscomposedofthelaser,opticsassembl

5、y,mirrorpositioningsystemandpowersuppliesforthelaserandmirrors.ItistheprinciplepartoftheSLsystem.Tobeeffective,aSLsystemmusthaveinformationaboutthefocus,laserbeamoscillationmode,beampower,intensitydistributionorprofile,andscanningsystemdriftofthedrawinglaserinorder

6、tocarryouttheaccurateandefficientproductionofparts.Thusanon-linereal-timedetectingsystemforlaserbeamparametersisveryimportant,whichnotonlyhelpstorealizethedetectionandcompensationoflaserparameterswhichmakedecisiveinfluenceonthecuringmodelofphotosensitiveresinusedin

7、SLsystem,butalsoassistsindetectionandcorrectionofscanningsystemdriftofthedrawinglaser，whichplaysaveryimportantroleinavoidanceoflayeroffset.BasedonthepresentresearchstatusonlaserparametersmeasurementathomeandaboardandcombinedwithfeaturesofHRPLfamilyofSLsystem,anovel

8、kindofbeamprofilingmethod,small-areapin-holematrixscanningmethod,isputforwardtoacquireintensitydistributionoflaserspot.Byprofilingthelaserspotpro