本技术涉及增材制造，特别是涉及一种激光烧结过程质量监控装置、方法及增材制造设备。
背景技术：
1、增材制造技术是一种通过控制激光器逐层扫描，层层叠加形成三维物体的快速制造技术。其工艺流程如下：首先对制件的三维模型进行切片处理，得到制件每一层的轮廓信息；将粉末状材料均匀地铺洒在工作平台表面上，激光器根据系统指令选择性地熔化粉末；一个截面完成后，再铺上一层新材料，继续有选择性地根据三维物体对应的截面信息进行扫描；按照此方法再对下一个截面进行铺粉扫描，最终得到三维物体。
2、在上述增材制造技术中，激光器输出激光的功率稳定性对烧结质量和最终烧结成败起到了决定性作用。现有增材制造设备对激光器的监控大多还处在激光器工作状态的监控，主要监控激光器内部是否有故障；少部分设备通过增加光功率计，采用激光分束的方式来收集一部分激光功率信息，或者激光器直接照射在光功率计上进行功率采集，从而反映激光器整体出光功率，但受限于光功率计的响应速度(一般测量时间要几秒钟以上数据才会稳定)，而振镜扫描速度又非常快(扫描短线条只要几毫秒时间)，3d打印过程中激光器以很高的频率开关激光，所以使用光功率计采集激光器功率的方式很难真正意义上实现振镜扫描轨迹与激光器出光功率的实时检测相匹配。
3、而且，在目前的增材制造设备的烧结建造记录文件中，也没有烧结过程中精确到每一条扫描线的激光器出光功率记录。
4、以上这些原因导致在增材制造设备的烧结过程中，很难监控和识别到激光功率的短时异常情况。并且由此异常情况产生的烧结缺陷问题，由于没有相关记录数据，在制件加工完成后，也无法定位具体故障点，给制件的成功建造带来一定风险隐患。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种激光烧结过程质量监控装置、方法及增材制造设备，该激光烧结过程质量监控装置监控更精准，且监控可以精确到每一条扫描线的激光功率记录数据，为增材制造设备提供了详实的设备建造过程数据，该数据可以辅助作为制件质量监控评判的依据。
2、为了实现上述目的，本发明提供了一种激光烧结过程质量监控装置，包括：
3、上位机，用于根据待打印制件的stl文件生成扫描数据并下发至扫描控制单元；
4、扫描控制单元，用于根据上位机下发的扫描数据生成激光开关指令信号和激光功率指令信号并下发给激光器，以及生成运动控制指令并下发给扫描单元，以控制激光器和扫描单元协同工作；所述激光器内部具有激光功率实时采集和数据输出功能；
5、时序采集分析与逻辑判断单元，用于实时采集激光器内部输出的实际出光功率信号，以及实时采集扫描控制单元下发给激光器的激光开关指令信号和激光功率指令信号，并通过比较实际出光功率信号、激光开关指令信号和激光功率指令信号判断激光工作是否正常，且当激光工作异常进行报警；其中，
6、所述时序采集分析与逻辑判断单元还用于根据上述所有采集和分析的数据生成对应每一条扫描线的激光功率记录数据，并将其所有采集、分析和生成的数据反馈给上位机进行数据处理和存储。
7、作为本发明的进一步优选方案，所述时序采集分析与逻辑判断单元的采集频率为100khz以上。
8、本发明还提供了一种激光烧结过程质量监控装置的控制方法，该控制方法包括以下步骤：
9、上位机将当前条扫描线的扫描数据下发至扫描控制单元；
10、扫描控制单元根据上位机下发的当前条扫描线的扫描数据生成激光开关指令信号和激光功率指令信号并下发给激光器，且生成运动控制指令并下发给扫描单元以控制激光器和扫描单元协同工作；
11、时序采集分析与逻辑判断单元采集激光器内部输出的实际出光功率信号，以及扫描控制单元生成的激光开关指令信号和激光功率指令信号；并通过比较实际出光功率信号、激光开关指令信号和激光功率指令信号判断当前条扫描线的激光工作是否正常；
12、当当前条扫描线的激光工作异常时，进行报警。
13、作为本发明的进一步优选方案，当实际出光功率信号和激光开关指令信号、激光功率指令信号相匹配，则判断激光工作正常，否则判断激光工作异常，所述激光工作异常包括激光器未出光异常、激光器出光功率高异常、激光器出光功率低异常、激光器出光时间超时异常、激光器出光时间过短异常和扫描控制单元功率信号异常。
14、作为本发明的进一步优选方案，当时序采集分析与逻辑判断单元采集的激光开关指令信号为on，激光功率指令信号为power1，power1大于0，实际出光功率信号power2一直为0，则判断激光器未出光异常。
15、作为本发明的进一步优选方案，当时序采集分析与逻辑判断单元采集的激光开关指令信号为on，激光功率指令信号为power1，power1大于0，实际出光功率信号power2大于power1，且超过允许误差，则判断激光器出光功率过高异常。
16、作为本发明的进一步优选方案，当时序采集分析与逻辑判断单元采集的激光开关指令信号为on，激光功率指令信号为power1，实际出光功率信号power2小于power1，且超过允许误差，power2大于0，则判断激光器出光功率过低异常。
17、作为本发明的进一步优选方案，当时序采集分析与逻辑判断单元采集的激光开关指令信号为on，且on的持续时间为t1，t1大于0，实际出光功率信号power2的持续时间为t2，当t2大于t1，且其差值超过允许误差，则判断激光器出光时间超时报警异常；当t2小于t1，且其差值超过允许误差，则判断激光器出光时间过短报警异常。
18、作为本发明的进一步优选方案，当当前条扫描线的扫描任务完成后，如果时序采集分析与逻辑判断单元采集的激光开光指令为on，则判断扫描控制单元功率信号异常。
19、本发明又提供了一种增材制造设备，包括上述所述的激光烧结过程质量监控装置。
20、本发明的激光烧结过程质量监控装置、方法及增材制造设备，通过采用上述技术方案，具备以下有益技术效果：
21、1、本发明的激光器内部具有激光功率实时采集和数据输出功能(该功能可由其内部器件实现)，且其相对于现有技术的光功率计，采集速度非常快。这样通过高速实时采集激光器的实际出光功率，并与扫描控制单元下发给激光器的激光开关指令信号和激光功率指令信号进行比对，能够判断激光器的出光时序与功率是否符合设计要求。当激光器的出光功率与设计值不符，或者出光时序与设置值不符时，可进行报警提示。因此，该装置可以有效监控因为激光工作异常导致的烧结异常情况，并对异常情况及时报警提示，从而提高了制件烧结的成功率，为增材制造设备烧结过程提供了有效的监控手段。而且，通过激光器内部自带高速采集实际出光功率的器件，可使得实际出光功率和激光开关指令信号、激光功率指令信号的比对更准确，从而提高了监控的准确性。
22、2、本技术可对待打印制件在成型过程中的每一条扫描线进行标记，并记录其实际出光功率、激光开关指令信号和激光功率指令信号。该记录数据可作为过程质量回溯使用，用来判断制件是否存在质量缺陷。而且，本技术生成的精确到每一条扫描线的激光功率记录数据，为增材制造设备提供了详实的设备建造过程数据，该数据可以辅助作为制件质量监控评判的依据，也可用于对照制件质量缺陷进行数据分析和故障判定，解决了增材制造设备缺少高精度、高实时性的激光功率监控和数据记录的难题。
1.一种激光烧结过程质量监控装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的激光烧结过程质量监控装置，其特征在于，所述时序采集分析与逻辑判断单元的采集频率为100khz以上。
3.一种权利要求1或2所述的激光烧结过程质量监控装置的控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，当实际出光功率信号和激光开关指令信号、激光功率指令信号相匹配，则判断激光工作正常，否则判断激光工作异常，所述激光工作异常包括激光器未出光异常、激光器出光功率高异常、激光器出光功率低异常、激光器出光时间超时异常、激光器出光时间过短异常和扫描控制单元功率信号异常。
5.根据权利要求4所述的的控制方法，其特征在于，当时序采集分析与逻辑判断单元采集的激光开关指令信号为on，激光功率指令信号为power1，power1大于0，实际出光功率信号power2一直为0，则判断激光器未出光异常。
6.根据权利要求4所述的的控制方法，其特征在于，当时序采集分析与逻辑判断单元采集的激光开关指令信号为on，激光功率指令信号为power1，power1大于0，实际出光功率信号power2大于power1，且超过允许误差，则判断激光器出光功率过高异常。
7.根据权利要求4所述的的控制方法，其特征在于，当时序采集分析与逻辑判断单元采集的激光开关指令信号为on，激光功率指令信号为power1，实际出光功率信号power2小于power1，且超过允许误差，power2大于0，则判断激光器出光功率过低异常。
8.根据权利要求4所述的的控制方法，其特征在于，当时序采集分析与逻辑判断单元采集的激光开关指令信号为on，且on的持续时间为t1，t1大于0，实际出光功率信号power2的持续时间为t2，当t2大于t1，且其差值超过允许误差，则判断激光器出光时间超时报警异常；当t2小于t1，且其差值超过允许误差，则判断激光器出光时间过短报警异常。
9.根据权利要求4所述的的控制方法，其特征在于，当当前条扫描线的扫描任务完成后，如果时序采集分析与逻辑判断单元采集的激光开光指令为on，则判断扫描控制单元功率信号异常。
10.一种增材制造设备，其特征在于，包括权利要求1或2所述的激光烧结过程质量监控装置。
