一种成形质量监控方法及增材制造设备技术

本发明专利技术公开了一种成形质量监控方法，成形扫描工作开始之后，在扫描成形完一层以后、开始铺设下一层成形粉末之前，通过通过设置在成形平台上方的摄像机拍摄成形平台区域的照片，将该照片内成形零件当前层信息与成形零件的数控模型中的相应的切片层做对比，计算匹配度，若匹配度在误差允许的范围内，继续执行扫描成形工作，若否，增材制造设备停止工作。还公开了该方法所用的增材制造设备。本发明专利技术的监控方法及设备能对成形质量进行实时监控，以便操作人员随时了解成形质量状况，及时发现问题，消弱甚至消除了因无法实时监测成形的过程及成形的质量，造成的成形质量差、零件的成形失败等问题。

Forming quality monitoring method and material adding manufacturing equipment

The invention discloses a method for forming quality control, after forming scanning work began, before and after scanning a layer forming a layer of powder forming began laying, by shooting photos in the camera platform forming region forming above the platform, the photo forming within the corresponding slice model of NC parts at present layer information and parts forming in contrast, matching degree is calculated, if the matching degree within allowable error range, continue scanning forming work, if not, increasing material manufacturing equipment to stop working. Also disclosed is a timber manufacturing apparatus for use in the method. The equipment and the monitoring method of the invention can carry out real-time monitoring on the forming quality, so that the operator to understand the forming quality, timely detection of problems, weaken or even eliminate the due process can be real-time monitoring of forming and shaping quality, caused by the problem of poor quality, forming parts forming failure etc..

【技术实现步骤摘要】
一种成形质量监控方法及增材制造设备
本专利技术属于增材制造
，具体涉及一种成形质量监控方法，还涉及一种监控成形质量的增材制造设备。
技术介绍
增材制造技术是基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的方式，以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层和数控成形系统，利用高能束将材料进行逐层堆积，最终叠加成形，制造出有特定几何形状零件的一种技术手段。增材制造设备在成形过程中，影响其质量的因素有很多，譬如，循环风路不稳定、成形参数不完美、Z轴精度差等，均会影响成形的质量，情况严重时，甚至会造成整个零件的扫描成形的失败。所以能够实时监测成形过程中的零件的成形情况就显得尤为重要。在现有的扫描成形技术中，增材制造设备无法实时监测成形的过程及成形质量，造成设备在扫描成形的过程中，因零件的刮蹭变形，循环风路不稳定、缺粉等造成的扫描成形过程中部分区域粉少而出现重复扫描的情况。当上述情况无法得到及时的发现及处理时，就有可能出现影响成形零件的扫描成形质量的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成形质量监控方法，在每层成形结束后对成形质量进行监控，解决了现有扫描成形技术无法实时监测成形的过程及成形质量的问题。本专利技术的另一个目的是提供一种用于监控成形质量的增材制造设备。本专利技术所采用的技术方案是，一种成形质量监控方法，成形扫描工作开始之后，在扫描成形完一层以后、开始铺设下一层成形粉末之前，通过通过设置在成形平台上方的摄像机拍摄成形平台区域的照片，将该照片内成形零件当前层信息与成形零件的数控模型中的相应的切片层做对比，计算匹配度，若匹配度在误差允许的范围内，继续执行扫描成形工作，若否，增材制造设备停止工作。进一步，该方法具体包括以下步骤：步骤1，获取当前层图像信息成形扫描工作开始之后，在扫描成形完一层以后、开始铺设下一层成形粉末之前，通过摄像机拍摄成形平台区域的照片，然后通过预先安装在工控机上的相应的图像信息处理软件将拍摄的照片矢量化，并取相对坐标系；步骤2、获取当前层对应的切片层信息将由摄像机所拍摄的照片中成形零件的相对坐标信息与通过剖分软件得到的成形零件的数控模型相应的切片层的相对坐标信息调整为1:1的比例关系，并在当前层拍摄照片中的成形零件上和成形零件相应切片层上分别取点(A，B)和点(X，Y)，并使点(A，B)和点(X，Y)为一一对应关系；步骤3、图像信息与切片层信息比较将点(A，B)、(X，Y)的同等比例半径R相应的成形区域内的图像的矢量信息进行比对，然后通过矢量偏差计算得到点(A，B)、(X，Y)所对应的同等比例半径R范围内的矢量信息匹配度∑，计算机比较矢量信息匹配度∑与误差允许的范围值Δ，如果矢量信息匹配度∑在误差允许的Δ范围内，增材制造设备则可继续执行下一层成形扫描的工作，否则增材制造设备停止成形扫描工作，待人为处理完故障，再次开始成形扫描的工作。本专利技术所采用的另一个技术方案是，一种用于监控成形质量的增材制造设备，包括位于成形平台区域上方的拍摄装置，拍摄装置与计算机相连。进一步，拍摄装置为摄像机。本专利技术的有益效果是，本专利技术的监控方法能对成形质量进行实时监控，以便操作人员随时了解成形质量状况，及时发现问题，消弱甚至消除了因无法实时监测成形的过程及成形的质量，造成的成形质量差、零件的成形失败等问题。附图说明图1是本专利技术监控成形质量的增材制造设备的结构示意图；图2是本专利技术成形质量监控方法的原理流程图。图中，1.成形室平面，2.摄像机，3.工控机，4.成形平台，5.摄像机采集成形图像区域，6.相对坐标系零点，7.成形零件。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术并不限于这些实施方式。本专利技术所使用的装置如图1所示，在成形室平面1上方正中央位置设置有一个摄像机2，摄像机2通过与控制成形的工控机3连接。摄像机2能够采集到的成形图像区域5包含整个成形平台4。在成形扫描完一层以后、开始铺设下一层成形粉末之前，通过摄像机拍摄成形区域的照片；将该照片与成形零件7的数控模型中的相应的切片做对比，计算匹配度，若匹配度在误差允许的范围内，继续执行扫描成形工作，若否，则增材制造设备报警，停止工作。该方法如图2所示，具体按照以下步骤实施：步骤1，获取当前层图像信息成形扫描工作开始之后，在扫描成形完一层以后、开始铺设下一层成形粉末之前，通过摄像机拍摄成形平台区域的照片，然后通过预先安装在工控机上的相应的图像信息处理软件将拍摄的照片矢量化，并取相对坐标系。其中取包含在摄像机采集到的成形平台的右下角为相对坐标系的零点6，即，成形零件的相对坐标信息，均在相对坐标系的第二象限坐标区域内，如图1所示。步骤2、获取当前层对应的切片层信息因为成形零件的每一层在相对坐标系中的相对坐标信息都是固定的，故假设摄像机所拍摄的照片上成形零件上的某一点的相对坐标值为(A，B)。取通过剖分软件得到的成形零件的数控模型相应的切片层的某一点的相对坐标值为(X，Y)。通过图像比对计算，将由摄像机所拍摄的照片中成形零件的相对坐标信息与通过剖分软件得到的成形零件的数控模型相应的切片层的相对坐标信息调整为1:1的比例关系，并使得在摄像机所拍摄的照片上成形零件上取的相对坐标值为(A，B)的点与通过剖分软件得到的成形零件相应切片层上的相对坐标值为(X，Y)的点为一一对应关系。步骤3、图像信息与切片层信息比较将在步骤2中所取的两个所对应的点(A，B)、(X，Y)的同等比例半径R相应的成形区域内的图像进比对，比较其同等比例半径R范围内的矢量信息，然后通过矢量偏差计算得到点(A，B)、(X，Y)所对应的同等比例半径R范围内的矢量信息匹配度∑，然后将矢量信息匹配度∑传送至PLC中。上述矢量偏差计算的方法为通过大津法(OTSU法)获得两个所对应的点的同等比例半径R相应的成形区域内的图像的灰度阈值信息，假设两个灰度阈值信息分别为t(A,B)和t(X,Y)。1)建立图像灰度直方图(共有L个灰度级，每个出现概率为P)Pi＝ni/N2)计算背景和目标的出现概率，计算方法如下：上式中假设t为所选定的阈值，C代表背景(灰度级为0～N),根据直方图中的元素可知，Pc为背景出现的概率，同理D为目标，Pd为目标出现的概率。由上可知：上述的适量信息匹配度∑＝|Pd(A,B)－Pd(X,Y)|。在PLC中比较矢量信息匹配度∑与误差允许的范围值Δ，如果矢量信息匹配度∑在误差允许的Δ范围内，增材制造设备则可继续执行成形扫描的工作，否则PLC就会发出相应的警报，使增材制造设备停止相应的成形扫描工作，这时需要人为干预，待处理完故障，消除警报之后，才可以再次开始成形扫描的工作。采用上述监控方法能对成形质量进行实时监控，以便操作人员随时了解成形质量状况，及时发现问题，消弱甚至消除了因无法实时监测成形的过程及成形的质量，造成的成形质量差、零件的成形失败等问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成形质量监控方法，其特征在于，成形扫描工作开始之后，在扫描成形完一层以后、开始铺设下一层成形粉末之前，通过设置在成形平台上方的摄像机拍摄成形平台区域的照片，将该照片内成形零件当前层信息与成形零件的数控模型中的相应的切片层做对比，计算匹配度，若匹配度在误差允许的范围内，继续执行扫描成形工作，若否，增材制造设备停止工作。

【技术特征摘要】
1.一种成形质量监控方法，其特征在于，成形扫描工作开始之后，在扫描成形完一层以后、开始铺设下一层成形粉末之前，通过设置在成形平台上方的摄像机拍摄成形平台区域的照片，将该照片内成形零件当前层信息与成形零件的数控模型中的相应的切片层做对比，计算匹配度，若匹配度在误差允许的范围内，继续执行扫描成形工作，若否，增材制造设备停止工作。2.根据权利要求1所述的成形质量监控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取当前层图像信息成形扫描工作开始之后，在扫描成形完一层以后、开始铺设下一层成形粉末之前，通过摄像机拍摄成形平台区域的照片，然后通过预先安装在工控机上的相应的图像信息处理软件将拍摄的照片矢量化，并取相对坐标系；步骤2、获取当前层对应的切片层信息将由摄像机所拍摄的照片中成形零件的相对坐标信息与通过剖分软件得到的成形零件的数控模型相应的切片层的相对坐标信息调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨东辉，李洋，
申请(专利权)人：西安铂力特激光成形技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61