The invention discloses a 3D printing layer detection reverse parts model and defect location method and device; the device comprises a scanning mirror, half mirror, filter, laser head, high-speed camera controller, etc.. The scanning galvanometer is used to control the laser beam to selectively fuse the metal powder. The transflective mirror reflects the radiation of the molten pool into the high-speed camera and transforms it into image information to the controller. The device for powder melting of the SLM process monitoring and feedback to the computer software interface, real-time reflect the characteristics of molten pool in different positions, and accurate measurement of each layer melting profile, obtained through reverse part model, the 3D model and the original model for comparative analysis, error data of metal 3D printing the parts with the original model in precision dimension. The position and the solid shape of the internal defects in the 3D printing process can be accurately obtained so as to avoid the destructive test of the printed parts in the latter part.
【技术实现步骤摘要】
一种3D打印逐层检测反求零件模型及定位缺陷装置与方法
本专利技术涉及金属3D打印过程监控和质量精确控制,尤其涉及一种3D打印逐层检测反求零件模型及定位缺陷装置与方法。
技术介绍
激光选区熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)技术是一种能直接成型高致密、高精度金属零件的快速成型的3D打印技术,但是熔融过程中有超过50种不同的因素在发挥作用,例如尺寸和形状误差、熔融层中的空隙、最终部件的高残余应力,以及对材料性能等各种变量相互关系的影响导致了打印工艺难以量化控制。质量监控的发展使得增材制造技术中成型件的表面粗糙度和性能有了显著改善,减少了内部结构的变形。激光熔化系统中需要监控一系列的关键的参数,包括氧含量、激光输出功率、铺粉和粉末质量等。但是,仅仅简单地基于设备工艺去综合评价零件的质量是不够的,打印过程本身必须受到监控。实时监控系统可以为早期有效的检测打印缺陷和避免缺陷做出有效的贡献。Conceptlaser公司的QM熔池3D系统通过光电二极管和COMS摄像头来监控整个打印过程,使用同轴传感器来监测熔池热辐射;EOS的EOSTATEMeltPool系统提供了自动化、智能过程监控技术——无论是每一点、每一层,还是每一个部件。以这种方式,它为熔池的自动化监测创造了条件,同时它也能够在构建过程中对于零件内部进行观察。目前质量监控的难点在于对信息收集和处理的准确性,能否精确反映加工状态;还有对于加工过程的纠正,由于大量的影响因素导致的打印缺陷或者自身组织缺陷,而且整个过程有着高度动态特性,开发一个自动修正的控制回路是一大难点。
技术实现思路
本专利技术 ...
【技术保护点】
一种3D打印逐层检测反求零件模型及定位缺陷装置,包括激光头(3)、扫描振镜(9)和计算机(1);其特征在于还包括:半透半反镜(16)、高速摄像机(20)、控制器(2);所述高速摄像机(20)通过控制器(2)与计算机(1)电讯连接;所述激光头(3)的激光光路(17),经半透半反镜(16)反射入扫描振镜(9),由扫描振镜(9)控制激光束选择性熔化平铺在工作平台(15)上的金属粉末;同时,扫描振镜(9)采集熔池辐射,并将其透过半透半反镜(16)传至高速摄像机(20),高速摄像机(20)对该熔池辐射数据进行处理,并转化为图像信息传至控制器(2),控制器(2)用于处理图像数据,以确定熔池位置和生成每一熔化层的轮廓。
【技术特征摘要】
1.一种3D打印逐层检测反求零件模型及定位缺陷装置,包括激光头(3)、扫描振镜(9)和计算机(1);其特征在于还包括:半透半反镜(16)、高速摄像机(20)、控制器(2);所述高速摄像机(20)通过控制器(2)与计算机(1)电讯连接;所述激光头(3)的激光光路(17),经半透半反镜(16)反射入扫描振镜(9),由扫描振镜(9)控制激光束选择性熔化平铺在工作平台(15)上的金属粉末;同时,扫描振镜(9)采集熔池辐射,并将其透过半透半反镜(16)传至高速摄像机(20),高速摄像机(20)对该熔池辐射数据进行处理,并转化为图像信息传至控制器(2),控制器(2)用于处理图像数据,以确定熔池位置和生成每一熔化层的轮廓。2.根据权利要求1所述3D打印逐层检测反求零件模型及定位缺陷装置,其特征在于:所述控制器(2)包括:图像采集模块,用于控制高速摄像机(20)采集工件每一层成型过程中的熔池实时图像数据,并保存在其内存中;图像轮廓提取模块,将反馈至高速摄像机(20)的彩色图像显示成灰度图像,并建立其坐标系;利用中值滤波器模板对灰度图像进行滤波以平滑图像、去除噪音;利用灰度直方图,选取直方图的阈值作为最小值,根据阈值对图像进行二值化处理,分割为熔池像素点和非熔池像素点,提取熔池轮廓;图像三角形化模块,将图像处理得到的断层轮廓用多边形逼近,然后在相邻的断层多边形顶点之间连接成三角形,再将物体的上下端面三角化,输出STL文件;工作周期开始时,由图像采集模块采集图像信息,传输至图像轮廓提取模块提取熔池轮廓信息,并根据该信息建立过程文件,在计算机界面上反馈加工状态,待到该层加工完毕,根据过程文件提取该层轮廓;图像三角形化模块根据工件的多层轮廓,得到工件的完整的三维模型,输出STL文件。3.根据权利要求2所述3D打印逐层检测反求零件模型及定位缺陷装置,其特征在于:所述高速摄像机(20)与半透半反镜(16)之间的光路上增设有滤光片(19),用于...
【专利技术属性】
技术研发人员:王迪,王艺锰,杨永强,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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