夠接收到自身測量 光束信號且不受零件成形位置處發光干擾時，開始測距。
[0018] 本發明一種增材制造過程中成形件變形的實時測量裝置，用于如上任意一項所述 的測量方法上，包括設置在工作臺上的三維移動平臺，設置在三維移動平臺上的激光測距 儀，連接在激光測距儀輸出端的上位機，以及垂直放置在基板上的測量點位置標定板;基板 設置在工作臺上，且位于激光測距儀的測量量程內。
[0019]優選的，還包括設置在制造成形件所用加工頭上的遮光裝置;遮光裝置設置在加 工頭和激光測距儀之間，用于屏蔽零件成形位置處的發光干擾。
[0020] 進一步，遮光裝置下端超出零件成形點3-5_。
[0021] 優選的，所述的激光測距儀包括半導體激光器和線性圖像傳感器，以及設置在入 射激光束光路上的入射透鏡和設置在接收光束光路上的接收透鏡;線性圖像傳感器的輸出 端連接上位機。
[0022] 與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：
[0023] (1)達到了在增材制造過程中對成形件進行實時變形測量的目的。本發明采取光 學測量手段，基于測距儀光三角法測距原理進行成形件單點位移變化的測量，通過成形前 測量點位置的確定，采取測距儀定點測量的安裝方法，實時記錄成形過程中測量點位置的 位移隨時間變化情況，得到成形件所測點處的實時變形規律。測量結果實現了成形件在增 材制造整個過程中所測點位置處的實時變形，相比于成形結束后的事后測量，不僅注重變 形的最終結果，更注重成形過程中變形的詳細演化過程，因此有利于對增材制造過程中成 形件的變形行為進行有效監測。
[0024] (2)測量結果直觀體現了成形件在高能束增材制造過程中的實時變形大小和方 向，精度達到幾十微米。從實時測量獲得的變形演化中能夠直觀地測量出零件在整個成形 過程中的總變形大小和方向。記成形件在測量過程中的位移量為S，由S = H_h的正負可知變 形發生的方向，其中為零時刻測距儀記錄的距離數值，h為測距儀此后每個時刻記錄的數 值。激光測距方法的量程大，能夠精確測量幾十微米的微小變形到幾百毫米的較大的變形， 因此，能夠對成形件的微觀和宏觀變形行為進行有效分析，依據實時測得的位移變化數據 判斷成形件所測位置處的變形是否滿足精度要求，以達到優化工藝參數與成形路徑，保證 成形精度的目的。
[0025] (3)能夠對任何金屬成形件進行測量，不受成形件材料和尺寸的限制。根據所述的 激光測距儀的測量原理，該裝置是基于光三角法進行測量的，即通過其內置的激光器發射 一束激光并照射在被測成形件表面，激光光斑經成形件表面漫反射后由測距儀在另一方向 接收。一方面由于激光光斑小，測距儀安裝位置具有任意性，可根據測量條件采取水平、豎 直或與水平面成任意角度進行安裝，基本能滿足對任何金屬成形件的測量;另一方面由于 本發明中成形件是材料層層堆疊起來的，故其表面粗糙度相比于激光波長要大得多，滿足 漫反射的要求，不會出現因成形件表面形成鏡面反射而接收不到信號的情況，所以可以對 任何金屬成形件進行測量，不受成形件材料和尺寸的限制。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明實例中所述的三角法測距光路原理圖。
[0027] 圖2為本發明實例中所述的測量點位置的選取和測距儀的安裝示意圖。
[0028] 圖3為本發明實例中所述的實時測量裝置結構示意圖。
[0029] 圖4為本發明實例中所述的零件成形過程中的變形趨勢圖。
[0030] 圖中：1半導體激光器、2入射激光束、3成形件初始位置、4成形件變形后位置、5線 性圖像傳感器、6工作臺、7基板、8測量點位置標定板、9激光測距儀、10三維移動平臺、11成 形件、12加工頭、13激光束、14激光器、15反光鏡、16同步送進材料、17遮光裝置、18上位機。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而 不是限定。
[0032] 本發明的目的是解決高能束增材制造過程中成形件變形的實時測量問題。隨著高 能束增材制造的發展，零件在成形過程中的變形問題長久以來都沒能得到有效的解決，這 嚴重影響了成形過程的進行和成形件的最終成形質量，如果能使用某種手段對成形件的變 形行為進行實時監測，通過對不同條件下成形件變形行為的認識，包括成形件尺寸的大小、 成形件形狀的簡繁、成形件壁厚、成形方式等因素，則可以解決成形件的變形問題。本發明 提出使用基于光三角法測量原理的高精度激光測距儀，對成形件的變形情況進行實時測 量，對于非接觸式位移測量裝置，激光測距儀使用較為普遍，該裝置測量精度高，量程大，不 僅能夠進行高精度測距，還能對物體表面粗糙度、輪廓、單點位移變化進行測量，大大提高 了其使用范圍。
[0033] 在以高能束為熱源熔化同步送進材料的增材制造過程中，零件在成形過程中熱輸 入很高，高能束的特點是能量的集中化，使得成形過程中零件呈現出溫度場不均勻、熱應力 大的狀態，成形過程中的熱變形不可避免。本發明為一種增材制造過程中成形件變形的實 時測量方法，即通過高精度激光測距技術實現對成形件變形的實時監測。其中，增材制造包 括以高能束熔化同步送進的材料并按設定的路徑層層堆疊形成三維實體，也包括將材料在 噴頭內加熱至融化并擠出，再沿設定的路徑層層堆疊形成三維實體的熔融沉積制造;所述 的高能束可以是激光束、電子束、等離子束的一種;所述的同步送進材料可以是粉末、絲材 的一種;所述的高精度激光測距技術，主要指基于光三角法測量原理的近距離高精度激光 位移傳感器;并在整個零件的成形過程中進行實時測量，由開始測量的位置起，直到成形件 冷卻至不再發生變形后測量停止，通過對多個位置的同時測量能夠更加全面和準確的分析 得到成形件整體實時的位移變形情況。根據本發明提供的實時測量裝置，測量前調整好激 光測距儀9與零件2之間的距離使激光測距儀9進入正常工作范圍并調整好測量點位置，然 后安裝好遮光裝置17,按照事先編好的數控程序進行成形件的成形，隨著成形的不斷進行 成形件逐層堆積，待遮光裝置17恰好移動到被測點上方時，測距儀光斑照射在零件表面測 點位置進行測量，直到成形結束零件充分冷卻至不發生變形后方停止測量。采用高精度的 激光測距儀分辨率高，線性度好，重復性高，因此，被測物體僅發生微小的移動都能引起測 距儀數值的變化，根據數值變化的幅度就可以測量出物體的位移，所以當物體沿測量方向 發生變形時，根據測距儀數值的變化幅度就可以得到變形的大小和方向。
[0034] 增材制造方法諸多，本優選實例中僅以同步送粉激光立體成形技術為代表，闡述 在高能束增材制造過程中成形件實時變形測量方法，其他增材制造技術與激光立體成形 的基本原理類似，這里不再贅述。
[0035] 如圖1所示，半導體激光器1發出的激光作為入射激光束2垂直入射到成形件初始 位置3表面，經成形件表面漫反射后被測距