SLM

SLM（selective laser melting）全称选择性激光熔融。SLM技术是通过激光器对金属粉末直接进行热作用，使其完全融化在经过冷却成型的技术。

SLM打印过程

SLM系统中，最关键部件就是激光振镜，或者叫扫描振镜，英文直译的话叫 Laser Scanner System，国外叫Glavo Scanning System。模拟量说数字量信号输入，通过控制振镜的旋转，从而控制激光扫描到工作区域的任意位置。

SLM

振镜的样子如下图所示，主要有电机、位置反馈单元和反射镜三部分组成。

振镜

双轴振镜系统，两个振镜成直角安装，激光入射后进两次反射投影到打印平面。

Thorlabs Glavo Scanner System

如图所示两个轴的运动方向，

运动方向

扫描区域：

扫描面积

激光束经振镜1和2反射后，照射到打印平面上，Scanner1控制X轴的位置，Scanner2控制Y轴的位置，通过控制Scanner1和Scanner2的旋转，可以使激光照射到打印平面的任意位置。由此可得，扫描区域的面积有扫描振镜的旋转角度唯一确定。如下图所示：

扫描区域计算

---

振镜控制系统

Glavo scanner system的主控板

控制板架构 主控板

1、电源连接三根线，分别为1-+15V，2-Ground，3--15V。

J10电源连接

推荐使用Thorlabs自己的电源GPS011。此外也可以用第三发电源，需求如下：

The drive electronics require a split rail DC supply in the range ±15V to ±18V. The cards do not require an accurately regulated supply as the boards themselves have their own regulators. The maximum current drawn by the driver cards will not exceed 1.2 A rms on each rail. In addition to this, for optimum performance the supply should be able to provide peak currents of up to 5A on either rail.

2、伺服电机连接。伺服电机有驱动电源和位置反馈信号两部分组成，

其中电源线为:

Pin7-Motor+Coil、

Pin8-Motor-Coil

Pin4-DriveCableShield，

反馈信号为:

Pin1-PoisitionSensorACurrent

Pin5-PositionSensorBCurrent

Pin6-PositionSensorPower

Pin3-PositionSensorCableShield

Pin2-PositionSensorGround

J9-伺服电机连接

3、控制信号输入

The scanner accepts a differential analog command input. If the scaling is 0.8 Volt per degree mechanical movement (see Section 3.3.5.), -10 V to +10 V gives -12.5 to +12.5 degrees mechanical movement. The driver will attempt to set the mirror position to the command input value.

Pin 3 (DRV_OK) is an open collector output that is low when the board is operating normally and floating if a fault occurs. To use Pin 3 as a fault indicator, connect a pull-up resistor to give a high signal when the fault occurs. DRV_OK limits are 30 mA 30 V.

Pin1和Pin连接外部差分模拟信号输入，范围是-10V到+10V。如果使用默认设置0.8V/°（0.8V per degree mechanical movement），则-10V到+10V对应的反光镜的偏转是-12.5°到+12.5°。

模拟信号的输入，可以来自于任何带有DAC模拟量输出的DAQ card，对该模拟信号的要求是：

1 、Dual bipolar -10V to 10V DAC analogue output channels (differential).

2  、DAC clocking frequency higher than 20kS/s (Kilo Samples/Second), higher sampling

frequencies like 100 kS/s are recommended (inputs have a 7 kHz low pass filter).

3、16 Bit DAC resolution and low out impedance (<= 50

Ω)

J7-控制信号输入

4、可以通过J6接口，监控伺服电机的运动状态，及棱角的旋转角度。

J6-外部监控接口

三维绘图软件生成.stl文件后，导入分层切片软件进行分层切片及路径规划，然后生成控制信号控制振镜旋转。

---

软件控制系统

1、stl文件生成

stl文件是一种用三角形描述的图形文件，常见的三维绘图软件都可以直接输出该格式的文件。

2、分层切片软件生成NC文件

可以在网上下载到Gura、simplify3D、Slic3r等分层切片软件。Cura是一款实用python和wxPython开发的开源软件，在网上的使用率很高，相关资料也特别多。其用于分层切片算法的是一个用c++编写的，叫做GuraEngine的程序。如果对分层切片及路径规划感兴趣的话，可以好好研究一下。

3、NC文件发送到下位运动控制器

PrintRun是一款用python开发的开源的G代码发送软件，可以与下位3D打印设备连接进行在线打印工作，连接方式是串口。可以学习其代码，界面用的是wxPython。

printrun

4、运动控制器控制扫描振镜旋转

NC代码发送到下位之后，下位必须进行G代码的解析，从而驱动扫描振镜的旋转。开源的代码如Marlin，可以在GitHub上找到源码，并移植到自己的下位机上。还有运行在Linux系统下的LinuxCNC。