检测零件质量的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于确定物体的质量指标的方法，该物体由添加层的构建方法制造，包括至少下列步骤：步骤(S1)，提供与过程监测装置相关联的第一数据集(1010)，对于多个连续层中的每一层，由过程监测装置确定的过程异常信息与多个固化点相关联。步骤(S2)，确定多个连续层的过程异常的发生的相对频率，并且根据确定的相对频率将质量指标值(Ri，Si)分配到固化的物体截面，其中将指示不同质量水平的不同质量指标值(Ri，Si)分配给所述相对频率的值的不同范围。步骤(S3)，生成第二数据集(1020)，其中将质量指标值分配到多个连续层中的每一层中的物体截面，以及步骤(S4)，通过使用第二数据集(1020)确定指示制造的物体质量的质量指标(Q)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测零件质量的方法与装置
本专利技术涉及一种检测通过逐层增材制造方法制造的物体的质量的方法和装置，特别是确定所述物体的质量指标的方法和装置。
技术介绍
R.和T.Grünberger的投给“2015年制造业激光会议”的会议论文(文章“通过光学在线监测来识别DMLS中的过程现象”)描述了基于金属的逐层增材制造方法(有时也被称为基于金属的增材制造方法)如何被光学地监测。具体地，它是关于一种DMLS(直接金属激光烧结)方法，其中金属粉末通过激光逐层熔化，以便由金属粉末制造物体。特别地，从熔融材料(即熔池)发射的过程辐射，被光学地检测，并用作用于该过程的自动质量评估的基础。在该会议论文中，描述了如何从过程辐射获得关于不期望的过程行为的信息以及如何识别过程缺陷，其中过程缺陷导致制造的零件的质量不佳。专利技术人已经发现该文章中描述的方法有时可能导致物体被错误地归类为有缺陷的情况或者导致分类相对复杂并因此可能变得苛刻的情况。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种自动检测物体质量的改进的方法和相应的装置，该物体是通过逐层增材制造方法制造的，该方法和装置特别优选地以更精确的方式检测此物体的质量。该目的通过根据权利要求1所述的确定质量指标的方法、根据权利要求13所述的确定质量指标的装置、根据权利要求14所述的过程监测装置、根据权利要求16所述的制造至少一个三维物体的装置、和根据权利要求17所述的计算机程序来实现。在从属权利要求中给出了本专利技术的进一步发展。在此，这些方法还可以通过下面进一步提到的或在相应的从属权利要求中提到的装置的特征来进一步发展，反之亦然。而且，为了进一步发展，可以互换装置的特征。一种确定物体的质量指标的专利技术方法，所述物体通过逐层增材制造方法制造，其中在所述逐层增材制造方法中，所述物体通过在层中相对应于所述物体的截面的位置处的构造材料的固化来逐层制造，所述专利技术方法包括至少以下步骤：步骤S1，提供第一数据集，第一数据集被分配给过程监测装置，其中用于在所述制造过程中的彼此跟随的若干层的第一数据集中，特别是彼此紧随的层的第一数据集中，由过程监测装置检测到的过程异常信息被分配给层的预定数量的固化位置中的每一个，步骤S2，对于彼此跟随的若干层，检测层中过程异常的相对发生频率，并且根据检测到的相对频率将等级指标值分配到层中的固化的物体截面，其中，对于所述相对频率的不同范围的值，分配指示不同质量水平的不同等级指标值，和步骤S3，生成第二数据集，其中等级指标值被分配到所述彼此跟随的若干层的每一层中的物体截面，和步骤S4，通过使用第二数据集(或若干其他数据集)确定质量指标，所述质量指标指示制造的物体的质量。根据本专利技术，被分配到过程监测装置并且包含由这样的过程监测装置检测的过程异常的第一数据集被进一步分析。通过检测彼此跟随的若干层中的每个物体截面的过程异常的相对发生频率，可以考虑在许多过程中的以某种频率发生的过程异常，然而，并不必然导致制造的物体的严重质量缺陷。因此，根据本专利技术的方法导致比其中例如只检测在物体制造中总共发生了多少过程异常的方法更加精确的结果。根据本专利技术，可以考虑只有几层中的过程异常的累积发生导致零件质量的显著降低。如果只能考虑物体的过程异常的总数，则这将是不可能的。在这方面，过程异常可以例如是过程光(过程辐射)的时间或空间变化、在层内的温度变化、检测到的外来颗粒、层不均匀等。优选地，所述的逐层增材制造方法是一种其中通过用能量辐射选择性地扫描层，通过向与所述层中的所述物体的截面相对应的位置提供热量来固化粉末形式的构造材料的方法，并且其中由所述过程监测装置检测到的所述过程异常信息指示当所述位置被扫描时，该位置处是否发生过程异常。在构造材料的选择性固化期间监测熔化过程(有时用术语“熔池监测”表示)特别适合于提供关于物体的制造过程的质量的有价值信息。因此，当使用相应的过程监测装置时，尤其实现本专利技术方法的优点。特别优选地，所述相对频率通过确定发生过程异常的物体的那些位置相对于所述物体截面的总面积的面积比来检测。如果确定过程异常的相对频率是基于确定物体截面内具有过程异常的位置的面积比，则可以考虑，截面内的过程异常是否被非常强烈地限制在局部，或者是否与物体截面中较大的面积相关，后者会使得过程异常更加地严重。在此，应该注意的是，发生过程异常的物体位置相对于物体截面的总面积的面积比，可以被认为等于发生过程异常的物体位置相对于用于制造物体截面的总时间的时间占比(因为它们基本上线性相关)。因此，在下文中，“面积比”被认为是“时间比”的同义词，除非明确说明相反的情况。在一个优选的修改中，确定层中已经分配有过程异常的位置是否位于部分物体截面内，优选地位于与物体截面的其他部分相分离的部分物体截面内。如果是这种情况，过程异常的相对发生频率另外地基于部分物体截面来确定，并且将部分等级指标值分配到部分物体截面上。通过刚刚描述的过程的修改，可以考虑的是，在物体截面的一部分中的过程异常的累积是制造的物体在这个位置上存在缺陷的强烈指示，尽管相对于总截面，异常相对频率不显著。具体地，在通过确定出现过程异常的物体的那些位置相对于物体截面的总面积的面积比来检测相对频率之后，还可以额外地确定层中分配有过程异常信息的位置是否位于部分截面内，如果是这种情况，则过程异常的相对发生频率可以根据部分物体截面确定，并且可以将部分等级指标值Ri分配到所述部分物体截面。在这种情况下，如果分配到所述部分物体截面的所述部分等级指标值比分配到整个物体截面的等级指标值指示了更低的质量，则分配到层中的物体截面的等级指标值由指示较低质量的等级指标值所代替。由此，在物体制造中的特别关键的位置处，还可以监测物体质量。特别是如果物体的所有层经历根据本专利技术的方法，则可能获得关于物体的质量的更精确的表述。优选地，对于相对应的多个物体确定多个质量指标，该多个物体通过逐层增材制造方法共同制造。因为在逐层增材制造方法中，若干物体可以在一个共同的构造过程中一起制造，优选地对于多个制造的物体中的每一个，特别是对于它们的全部，确定(用于每个制造的物体的至少一个)质量指标。在根据本专利技术的方法的变体中，在检测过程异常的相对发生频率的步骤中，将层等级指标值作为等级指标值分配到层中的所有物体截面。特别地，如果存在若干过程监测装置和多个被分配给它们数据集，则根据该方法，可以逐层地确定指标值。该指标值考虑了由所有过程监测装置提供的异常信息。特别地，由此可以检测零件质量的劣化是否是由累积在某些层中的过程误差引起的。特别地，可以根据分配给各个过程监测装置的等级指示值来确定层等级指标值。可替代地，只需检测每层的过程异常的相对频率，并且将层等级指标值分配给该相对频率。在一个优选的方法的变体中，在步骤S1中，提供多个第一数据集，每个所述第一数据集被分配到过程监测装置，其中在步骤S2中，对于每个数据集，等级指标值Ri被分配到所述彼此跟随的若干层中的每个物体截面，其中在步骤S3中，基于步骤S2中的分配而生成多个第二数据集，并且其中在步骤S4中，为了确定物体的质量指标Q，首先确定对于每个第二数据集的单个质量指标值EQ并且根据所述单个质量指标值EQ，优选地通过将加权因子添加到所述单个质量指标值，来确定质量指标值Q。通过为分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定物体的质量指标的方法，所述物体通过逐层增材制造方法制造，其中在所述逐层增材制造方法中，所述物体通过在层中对应于所述物体的截面的位置处的构造材料的固化来逐层制造，其中所述方法包括至少以下步骤：步骤(S1)，提供第一数据集(1010)，所述第一数据集(1010)被分配给过程监测装置，其中在用于在所述制造过程中彼此跟随的若干层的所述第一数据集(1010)中，特别是在用于彼此紧随的层的所述第一数据集(1010)中，由所述过程监测装置检测到的过程异常信息被分配给层的预定数量的固化位置中的每一个；步骤(S2)，检测对于所述彼此跟随的若干层的层中过程异常的相对发生频率，并且根据检测到的所述相对频率将等级指标值(Ri，Si)分配到层中的固化的所述物体截面，其中，将指示不同质量水平的不同等级指标值(Ri，Si)分配给所述相对频率的值的不同范围；和步骤(S3)，生成第二数据集(1020)，其中将等级指标值分配到所述彼此跟随的若干层的每一层中的所述物体截面；和步骤(S4)，通过使用所述第二数据集(1020)来确定所述质量指标(Q)，所述质量指标(Q)指示所制造的物体的质量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.25 DE 102016213609.71.一种确定物体的质量指标的方法，所述物体通过逐层增材制造方法制造，其中在所述逐层增材制造方法中，所述物体通过在层中对应于所述物体的截面的位置处的构造材料的固化来逐层制造，其中所述方法包括至少以下步骤：步骤(S1)，提供第一数据集(1010)，所述第一数据集(1010)被分配给过程监测装置，其中在用于在所述制造过程中彼此跟随的若干层的所述第一数据集(1010)中，特别是在用于彼此紧随的层的所述第一数据集(1010)中，由所述过程监测装置检测到的过程异常信息被分配给层的预定数量的固化位置中的每一个；步骤(S2)，检测对于所述彼此跟随的若干层的层中过程异常的相对发生频率，并且根据检测到的所述相对频率将等级指标值(Ri，Si)分配到层中的固化的所述物体截面，其中，将指示不同质量水平的不同等级指标值(Ri，Si)分配给所述相对频率的值的不同范围；和步骤(S3)，生成第二数据集(1020)，其中将等级指标值分配到所述彼此跟随的若干层的每一层中的所述物体截面；和步骤(S4)，通过使用所述第二数据集(1020)来确定所述质量指标(Q)，所述质量指标(Q)指示所制造的物体的质量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述逐层增材制造方法是通过用能量辐射选择性地扫描所述层，通过向与所述物体的所述截面相对应的所述位置提供热量，来固化粉末形式的构造材料的方法；和其中，由所述过程监测装置检测的所述过程异常信息指示在扫描所述层的某个位置时，所述位置处是否发生过程异常。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述相对频率通过确定发生过程异常的物体的位置相对于所述物体截面的总面积的面积比率来检测。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中确定层中已分配有过程异常的位置是否位于部分的物体截面内，并且如果是这种情况，则相对于所述部分物体截面来确定发生过程异常的所述相对频率，并且将部分等级指标值(Rj)分配到所述部分物体截面。5.根据权利要求3所述的方法，其中另外地确定层中分配有过程异常的位置是否位于部分物体截面内，并且如果是这种情况，则相对于所述部分物体截面来确定发生过程异常的所述相对频率，并且将部分等级指标值(Rj)分配到所述部分物体截面；和其中如果分配到所述部分物体截面的所述部分等级指标值指示了比分配到所述整个物体截面的等级指标值(Ri)更低的质量，则分配到层中所述物体截面的等级指标值(Ri)由指示较低值的等级指标值所代替。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中确定多个质量指标(Q)用于相应的多个物体，所述多个物体通过逐层增材制造的方式共同制造。7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述步骤(S2)中，将层等级指标值(Si)作为等级指标值分配到层中所有的物体截面。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其中在所述步骤(S1)中，提供多个第一数据集(1010)，每个所述第一数据集(1010)被分配到过程监测装置，其中在所述步骤(S2)中，对于每个所述第一数据集(1010)，将等级指标值(Ri)分配到所述彼此跟随的若干层中的每个物体截面，其中在所述步骤(S3)中，基于所述步骤(S2)中的分配而生成多个第二数据集(1020)，并且其中在所述步骤(S4)中，为了确定用于物体的质量指标(Q)，首先确定单个质量指标值(EQ)，并且根据所述单个质量指标值(EQ)确定质量指标值(Q)，优选地通过将加权因子添加到所述单个质量指标值(EQ)来确定所述质量指标值(Q)。9.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其中在所述步骤(S1)中，提供多个第一数据集(1010)，将每个所述第一数据集(1010)分配到过程监测装置，其中在所述步骤(S2)中，对于每个所述第一数据集(1010)，将等级指标值(Ri)分配到所述彼此跟随的若干层中的每个物体截面，其中在所述数据(S3)中，基于所述步骤(S2)中的分配而生成多个第二数据集(1020)，并且其中在所述步骤(S4)中，为了确定物体的质量指标(Q)，首先根据多个所述第二数...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·阿希姆·多姆罗斯，皮尔维·于兰德，卡特里·卡克，凯文·米内特，塔图·西瓦能，多米尼克·沃尔夫，
申请(专利权)人：德国易欧司光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE