CN116060639A - 一种数字化控温装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种数字化控温装置，涉及增材制造技术领域，以解决现有加热平台不能提供细分加热处理，导致零件质量差的问题。一种数字化控温装置，包括：承载平台，底板，显示控制面板，加热控制器，测温信号处理器；承载平台设置在基板下方且设置在底板上；承载平台包括设置有多个贯穿区块的区块层；贯穿区块中设置有温控模块，区块层上方设置有显示控制面板；显示控制面板包括与温控模块位置一一对应的数字显示按键；数字显示按键设置对应温控模块的温度；加热控制器用于根据设置的温度为对应温控模块加热；测温信号处理器接收采集温控模块的温度并将温度发送给对应数字显示按键进行显示。本发明提供的数字化控温装置用于提供细分加热处理。

Description

一种数字化控温装置

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种数字化控温装置。

背景技术

激光成形是应用较为广泛、成熟度较高的工艺方法。该方法基于快速成形的基本思想，采用逐层熔覆的增材制造方式，根据零件的三维模型，将模型按一定的厚度切片分层，随后在数控系统的控制下，用激光通过振镜控制熔化的金属粉末，直接成形具有特定几何形状的零件。激光成形过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合，成形的零件致密性好，具有组织性能高等特点，且能够成形高精度复杂异型金属零件。

在激光打印零件过程中，零件质量的好坏与打印环境中加热平台的温度有关，加热平台的温度对打印零件力学性能有直接影响，零件结构的不同需要加热的温度也不同，然而现有打印设备的加热平台都是以整体加热为主，不能提供细分加热处理，导致打印出的零件质量差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字化控温装置，解决现有加热平台不能提供细分加热处理，导致零件质量差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种数字化控温装置，包括：承载平台，底板，显示控制面板，加热控制器，测温信号处理器；

所述承载平台上方固定连接有基板，所述承载平台设置在所述底板上；

所述承载平台包括区块层；所述区块层上设置有多个贯穿区块，每个贯穿区块中设置有一个温控模块，所述区块层上方设置有显示控制面板；所述显示控制面板包括多个数字显示按键；所述数字显示按键的位置与所述温控模块的位置一一对应，所述数字显示按键用于设置对应温控模块的温度；所述温控模块包括加热元件和测温传感器；所述加热控制器与所述加热元件相连，用于根据所述显示控制面板设置的温度为对应温控模块加热；所述测温信号处理器与所述测温传感器连接，用于测量对应温控模块的温度并将温度发送给显示控制面板中对应数字显示按键进行显示。

与现有技术相比，本发明提供的数字化控温装置，包括：承载平台，底板，显示控制面板，加热控制器，测温信号处理器，承载平台上方固定连接有基板，承载平台设置在底板上；承载平台包括区块层；区块层上设置有多个贯穿区块，每个贯穿区块中设置有一个温控模块，区块层上方设置有显示控制面板；显示控制面板包括多个数字显示按键；数字显示按键的位置与温控模块的位置一一对应，通过显示控制面板上的数字显示按键能够设置对应温控模块的温度；温控模块包括加热元件和测温传感器；加热控制器与加热元件相连，测温信号处理器与测温传感器连接；加热控制器可以根据显示控制面板设置的温度为对应温控模块进行加热，测温信号处理器可以测量温控模块的温度，同时将温度发送给显示控制面板中对应数字模块进行显示。通过本数字化控温装置设置的多个温控模块，且每个温控模块都设置有加热元件和测温传感器，可以对每个温控模块进行单独的温度加热，满足同一零件不同区域，不同打印加热温度的需求；同时通过测温传感器精准测量每个温控模块的温度，提高温度加热的准确度；显示控制面板对每个温控模块的数字化控制，可以使温控模块的尺寸有较高的自由度，规模化可编程性高，提高数字化控温编程精度，进而实现零件制造过程中对需要温度不同的区域进行更精细的划分，以及更精准的温度控制。

可选的，所述温控模块还包括陶瓷隔热管和陶瓷导热块，所述陶瓷隔热管套设在所述陶瓷导热块的侧表面，用于隔离所述陶瓷导热块的热量，所述陶瓷导热块底面间隔固定有所述加热元件和所述测温传感器。

可选的，所述数字化控温装置外接操作系统，所述操作系统控制所述显示控制面板进行温度设置。

可选的，所述加热控制器与所述测温信号处理器连接，所述加热控制器与所述测温信号处理器连接，所述加热控制器根据所述显示控制面板设置的温度控制所述加热元件进行加热，测温信号处理器接收测温传感器测量的温度信号，并判断温度是否到达设置的温度，若没有到达设置的温度，则发送加热信号给所述加热控制器继续加热，若温度到达设置的温度，则发送停止信号给所述加热控制器停止加热。

可选的，所述加热元件和所述测温传感器设置在所述承载平台外面并放置于所述底板内。

可选的，所述加热控制器和所述测温信号处理器设置在所述底板内部或设置在所述底板的底面。

可选的，每个所述温控模块的温度可独立控制，各所述温控模块之间的温度差最高为800℃。

可选的，所述数字化控温装置应用于激光选区熔化设备中，在所述数字化控温装置的基板上进行零件的成形制造；数字化控温装置不同温控模块的温度参数是根据零件结构设置的。

可选的，每个所述温控模块上方均设置有数字编号，显示控制面板上的数字显示按键单独控制对应数字编号的温控模块的温度。

可选的，所述承载平台中的贯穿区块的上表面为菱形、圆柱形或长方形；所述温控模块的形状与所述贯穿区块的形状相同。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的数字化控温装置外观图；

图2为本发明提供的数字化控温装置的主体结构示意图；

图3为本发明提供的温控模块结构示意图；

图4为本发明提供的承载平台结构示意图；

图5为本发明提供的温控模块的数字编号示意图；

图6为本发明提供的承载平台侧视图；

图7为本发明提供的数字化控温装置结构间连接图；

图8为本发明提供的显示控制面板的数字显示按键结构示意图；

图9为本发明激光选区熔化设备成形仓结构示意图；

附图标记：

1-数字化控温装置，2-承载平台，21-区块层，211-贯穿区块，3-基板，4-底板，5-温控模块，51-加热元件，52-测温传感器，53-陶瓷隔热管，54-陶瓷导热块，55-数字编号，6-螺栓，7-显示控制面板，71-数字显示按键，8-加热控制器，9-测温信号处理器，10-电源，91-双激光系统，92-金属粉末，93-零件，94-成形仓，95-升降装置，96-第一激光器，97-第二激光器。

具体实施方式

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

随着激光成形技术日渐成熟，其应用领域也越来越广泛，但是打印设备功能同质化越来越严重，打印设备的加热平台均为整体加热，现有对打印设备的加热平台的改进均是为了提高传热效果以及保温效果，并没有考虑到在零件打印过程中因零件结构的不同，不同区域的零件打印需要不同的温度的需求，从而导致打印出的零件质量差。

为了解决上述问题，本发明提供一种数字化控温装置，可在激光成形环境中使用，适用于铝合金、钛合金、不锈钢、高温合金、高强度钢等多种材料的零件的打印加热，使零件成形时能根据零件不同厚壁对加热平台进行不同区域的温度控制，使打印零件局部温控参数数字化细分控制，接下来结合附图进行说明。

参见图1、图2和图7，为本发明提供的数字化控温装置的主体结构，包括：承载平台2，底板4，显示控制面板7，加热控制器8，测温信号处理器9，电源10；承载平台2的上方固定连接有基板3，承载平台2设置在底板4上；基板3、承载平台2与底板4之间通过四个螺栓6进行固定，形成如图1所示的数字化控温装置1，其中加热控制器8，测温信号处理器9以及电源10可以设置在底板4内，也可以设置在底板4的底部的外表面。由于基板3的形状一般为长方形或正方形，数字化控温装置1也设置为与基板3相同的形状。

电源10可以为蓄电池、可充电电池，用于为整个装置供电。加热控制器8为电阻加热控制器。

参见图2和图4，上述结构中的承载平台2包括区块层21；区块层21上设置有多个贯穿区块211，多个贯穿区块211可以级联成n*m的阵列，n和m均为正整数，贯穿区块211的上下表面可以为长方形、正方形、菱形、蜂窝形，圆形以及多边形等，每个贯穿区块211中设置一个温控模块5，温控模块5的形状与贯穿区块211的形状相同。通过设置的多个贯穿区块，可以将承载平台分成不同区域。

参见图3，上述结构中的温控模块5可以包括加热元件51、测温传感器52、陶瓷隔热管53以及陶瓷导热块54，陶瓷隔热管53套设在陶瓷导热块54的侧表面，用于隔离所述陶瓷导热块54侧面的热量，陶瓷导热块54底面间隔固定有加热元件51和测温传感器52。由于需要不同温控模块5设置不同温度，各温控模块5之间会产生串温的情况，串温会导致每个温控模块提供的温度不准确，进而导致提供给基板3相应区域的温度不准确，影响零件成形的质量；为避免出现串温，提高温度控制的准确性，在陶瓷导热块54的外侧设置了陶瓷隔热管53，隔离各温控模块5之间的温度。

参见图4和图5，每个温控模块顶部设置有如图4中A部分和图5所示的数字编号55，可以理解的是为了便于说明，图5是对图4中A部分进行三倍放大的示意图，图4中仅示出部分数字编号，在实际应用中所有温控模块上都设置有相应的数字编号。

温控模块采用加热元件进行加热，使温控模块的尺寸设置具有较高的自由度，通过每个温控模块设置数字编码，使得规模化可编程性高，可以提高数字化控温编程的精度。

参见图2和图6，底板4设置有与承载平台2中的贯穿区块211的位置一一对应的贯穿区块，温控模块5中的加热元件51和测温传感器52均可以部分或全部设置在承载平台2的外面，裸露的部分可以放置在底板4设置的贯穿区块中。使得各个温控模块5中的加热元件51和测温传感器52互不干扰。

参见图3、图7和图8，上述结构中的区块层21上方设置有显示控制面板7；显示控制面板7包括多个数字显示按键71，数字显示按键71的位置与温控模块的位置一一对应，数字显示按键71用于设置对应温控模块的温度；加热控制器8与每个温控模块的加热元件51电连接，加热控制器8通过c线路接收显示控制面板7设置的温度，并根据设置的温度通过a线路控制对应的温控模块中的加热元件51进行加热，并将热量通过陶瓷导热块传递；测温信号处理器9与温控模块的测温传感器52电连接，测温传感器52测量对应温控模块的陶瓷导热块的温度，并通过b线路将测量的温度信号发送到测温信号处理器9，测温信号处理器9将接收的温度信号通过d线路发送给显示控制面板7中对应数字显示按键71进行显示。通过显示控制面板7、加热控制器8、加热元件51、测温传感器52以及测温信号处理器9的配合可以实现对每个温控模块温度的数字化控制，同时通过测温传感器可以了解每个温控模块的温度加热情况，提高加热温度的准确性；数字显示按键71的设置可以实现对温控模块的单独控制，提高控制的准确性。

作为一种可能实现的方式，数字化控温装置可以外接操作系统，通过操作系统控制显示控制面板进行温度设置，同时接收显示控制面板显示的温度。

作为一种可能实现的方式，加热控制器与测温信号处理器连接，在加热控制器根据显示控制面板设置的温度控制加热元件进行加热，陶瓷导热块传递热量，从而为温控模块进行加热；温控模块进行加热时，测温信号处理器接收温控模块中测量传感器测量的温度，并判断温度是否达到设置的温度，若没有达到设置的温度，则发送继续加热信号给加热控制器继续加热，若温度达到设置的温度，则发送停止加热信号给加热控制器停止加热。进一步保证温控模块的温度与设置的温度相同。

作为一种可能实现的方式，每个所述温控模块的温度均可独立控制，各温控模块之间的温度差可以为0～800℃，可以满足零件加热过程中温度的需求，提高成形零件的质量。

作为一种可能实现的方式，数字化控温装置应用于激光选区熔化设备中，在数字化控温装置的基板上进行零件的成形制造；数字化控温装置不同温控模块的温度参数是根据零件结构设置的。零件结构的不同可以是零件壁厚的不同。

具体实施过程可以结合图9进行说明，如图9所示，数字化控温装置1应用于激光选区熔化设备中，激光选区熔化成形设备放置在成形仓中进行零件成形，具体结构包括双激光系统91，金属粉末92，数字化控温装置1，成形仓94，以及升降装置95，其中，双激光系统91中包括第一激光器96和第二激光器97，升降装置95设置在数字化控温装置1下方，零件93在数字化控温装置1上方成形；在零件93成形过程中，首先根据零件93结构壁厚的不同，判断不同区域零件93所需的温度参数，根据零件的不同区域所需温度的不同对数字化控温装置1中各温控模块进行区域划分，在进行区域划分时可以根据温控模块的数字编号进行划分，例如：在零件在编号为01到编号10的温控模块的区域需要相同的温度划分为同一区域，显示控制面板的对应编号01-编号10的数字显示按键均设置为相同的温度；显示控制面板通过数字显示按键设置对应数字编号的温控模块的温度，加热控制器根据设置的温度对对应的温控模块进行加热，测温信号处理器接收测温传感器测量的温度将其发送给显示控制面板进行显示，同时判断温度是否达到设置的温度，若没有达到则发送继续加热信号给加热控制器继续加热，若以达到设置的温度，发送停止加热信号给加热控制器停止加热，在零件成形过程中，如果测温信号处理器检测到对应温控模块的温度小于设置的温度时同样发送继续加热信号给加热控制器继续加热；对数字化控温装置1的温度设置可以通过外接操作系统进行操作，设置完温度后启动双激光系统91，第一激光器96和第二激光器97发射激光通过振镜控制熔化金属粉末92，形成零件93，在零件93打印过程中升降装置95根据零件93成形路径进行升降带动数字化控温装置1以及其上打印成形的零件93上下移动，最终打印形成所需零件。

通过上述具体实施过程和结构的介绍，本数字化控温装置设置有多个温控模块，且每个温控模块都设置有加热元件和测温传感器，可以对每个温控模块进行单独的温度加热，满足同一零件不同区域，不同打印加热温度的需求；同时通过测温传感器精准测量每个温控模块的温度，提高温度加热的准确度；显示控制面板对每个温控模块的数字化控制，可以使温控模块的尺寸有较高的自由度，规模化可编程性高，提高数字化控温编程精度，进而实现零件制造过程中对需要温度不同的区域进行更精细的划分，以及更精准的温度控制。另外，陶瓷隔热管的设置可以解决各温控模块之间串温的问题，提高温度控制模块的加热温度的精度。

上述主要从装置结构交互的角度对本发明实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是，为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本发明能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本发明实施例可以根据上述方法示例进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本发明实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种数字化控温装置，其特征在于，包括：承载平台，底板，显示控制面板，加热控制器，测温信号处理器；

所述承载平台上方固定连接有基板，所述承载平台设置在所述底板上；

所述承载平台包括区块层；所述区块层上设置有多个贯穿区块，每个贯穿区块中设置有一个温控模块，所述区块层上方设置有显示控制面板；所述显示控制面板包括多个数字显示按键；所述数字显示按键的位置与所述温控模块的位置一一对应，所述数字显示按键用于设置对应温控模块的温度；所述温控模块包括加热元件和测温传感器；所述加热控制器与所述加热元件相连，用于根据所述显示控制面板设置的温度为对应温控模块加热；所述测温信号处理器与所述测温传感器连接，用于测量对应温控模块的温度并将温度发送给显示控制面板中对应数字显示按键进行显示。

2.根据权利要求1所述数字化控温装置，其特征在于，所述温控模块还包括陶瓷隔热管和陶瓷导热块，所述陶瓷隔热管套设在所述陶瓷导热块的侧表面，用于隔离所述陶瓷导热块的热量，所述陶瓷导热块底面间隔固定有所述加热元件和所述测温传感器。

3.根据权利要求1所述数字化控温装置，其特征在于，所述数字化控温装置外接操作系统，所述操作系统控制所述显示控制面板进行温度设置。

4.根据权利要求1所述数字化控温装置，其特征在于，所述加热控制器与所述测温信号处理器连接，所述加热控制器根据所述显示控制面板设置的温度控制所述加热元件进行加热，测温信号处理器接收测温传感器测量的温度，并判断温度是否到达设置的温度，若没有到达设置的温度，则发送加热信号给所述加热控制器继续加热，若温度到达设置的温度，则发送停止信号给所述加热控制器停止加热。

5.根据权利要求1所述数字化控温装置，其特征在于，所述加热元件和所述测温传感器设置在所述承载平台外面并放置于所述底板内。

6.根据权利要求1所述数字化控温装置，其特征在于，所述加热控制器和所述测温信号处理器设置在所述底板内部或设置在所述底板的底面。

7.根据权利要求1所述数字化控温装置，其特征在于，每个所述温控模块的温度可独立控制，各所述温控模块之间的温度差最高为800℃。

8.根据权利要求1所述数字化控温装置，其特征在于，所述数字化控温装置应用于激光选区熔化设备中，在所述数字化控温装置的基板上进行零件的成形制造；数字化控温装置不同温控模块的温度参数是根据零件结构设置的。

9.根据权利要求1所述数字化控温装置，其特征在于，每个所述温控模块上方均设置有数字编号，显示控制面板上的数字显示按键单独控制对应数字编号的温控模块的温度。

10.根据权利要求1所述数字化控温装置，其特征在于，所述承载平台中的贯穿区块的上表面为菱形、圆柱形或长方形；所述温控模块的形状与承载平台中的贯穿区块的形状相同。

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