用于创建三维体积质量模型的方法技术

公开了用于创建添加制造的金属体的三维体积质量模型的方法。在一个实施例中，方法包括添加制造金属体的每个金属层。获得第一金属层的一个或多个图像。处理图像以检测并且映射第一金属层中的潜在的制造缺陷。根据三维CAD模型生成第一金属层的二维轮廓。映射的缺陷集成到二维轮廓中。基于集成的二维轮廓创建金属体的三维体积质量模型的第一层。

System and method for simulating addition of a manufacturing body

A method for creating a three-dimensional volumetric mass model of a metal body added to manufacture is disclosed. In one embodiment, the method includes adding each metal layer for making the metal body. One or more images of a first metal layer are obtained. The image is processed to detect and map potential manufacturing defects in the first metal layer. A two-dimensional profile of the first metal layer is generated according to the three-dimensional CAD model. The mapped defects are integrated into the two-dimensional contours. Based on the integration of 2D contours, a 3D volumetric mass model of metal is created on the first floor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模拟添加制造体的系统和方法相关申请的交叉引用本申请是于2015年1月29日提交的、标题为“MethodsforCreatingThree-DimensionalVolumeQualityModelsofAdditivelyManufacturedMetalBodies”的美国申请序列号62/109,411的非临时申请并且要求其优先权，通过引用将其全部内容合并至此。
技术介绍
添加制造可以用来经由计算机控制构建金属体的连续层。作为添加制造过程的结果，金属体中的缺陷可能发生。
广泛地，本公开涉及用于创建添加制造的金属体的三维体积质量模型的系统和方法。更具体地，本公开针对利用在AM构建期间获得的图像并且处理那些图像以提取指示在构建期间在AM零件上就地检测到的缺陷的信息的系统和方法。
技术实现思路
广泛地，本专利申请涉及用于创建添加制造的金属体的三维体积质量模型的系统和方法。更具体地，本公开针对利用在AM构建期间获得的图像并且处理那些图像以提取指示缺陷(例如，拖动、超高和/或热事件)的信息。在一些实施例中，遍及AM构建或者在构建内的离散时间期间发生的事件可以导致具有畸变和/或收缩的AM零件中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：(A)在粉末床上铺开金属粉末的第一层；(B)选择性地熔化金属粉末的第一层的至少一部分，由此形成包括金属粉末的熔化金属的熔池；(C)将熔化金属固化成金属体的第一金属层；(D)在粉末床上铺开金属粉末的第二层；(E)获得粉末床的至少一部分的第一数字图像；其中第一数字图像具有多个像素；其中多个像素中的每个像素具有特定强度值；(F)将第一数字图像转化成第一二值图像，其中转化包括：(i)确定多个像素的全局平均强度值；(ii)将超过阈值的任何特定强度值重置成等于全局平均强度值；(iii)对于所述多个像素中的每个像素，确定局部平均强度值；(iv)从局部平均强度值中减去多个像素中的每个像素的特定...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.29 US 62/109,4111.一种方法，包括：(A)在粉末床上铺开金属粉末的第一层；(B)选择性地熔化金属粉末的第一层的至少一部分，由此形成包括金属粉末的熔化金属的熔池；(C)将熔化金属固化成金属体的第一金属层；(D)在粉末床上铺开金属粉末的第二层；(E)获得粉末床的至少一部分的第一数字图像；其中第一数字图像具有多个像素；其中多个像素中的每个像素具有特定强度值；(F)将第一数字图像转化成第一二值图像，其中转化包括：(i)确定多个像素的全局平均强度值；(ii)将超过阈值的任何特定强度值重置成等于全局平均强度值；(iii)对于所述多个像素中的每个像素，确定局部平均强度值；(iv)从局部平均强度值中减去多个像素中的每个像素的特定强度值，由此对于多个像素中的每个像素，确定经背景校正的强度值；(v)使用每个像素的所确定的经背景校正的强度值取代它的特定强度值；以及(vi)对数字图像执行阈值运算，由此创建第一二值图像；其中第一二值图像具有多个二值像素；其中多个二值像素包括多个粒子；(G)从第一二值图像中过滤非拖动粒子，其中过滤包括：(i)在多个二值像素中的每个二值像素上执行x轴闭运算；(ii)从第一二值图像中移除粒子宽度小于阈值宽度的所有粒子；(iii)从第一二值图像中移除粒子伸长率低于阈值比率的所有粒子；(iv)对第一二值图像执行膨胀运算；(v)确定第一二值图像的每行中开像素的数量；(vi)确定第一二值图像的每行中粒子的数量；(vii)对于第一二值图像的行中的任何像素，将任何开像素切换成关像素，其中该行具有小于阈值开像素数量的开像素数量，或者大于阈值粒子数量的粒子数量；(H)将第一二值图像中所有剩余粒子识别成与铺开第二层步骤(D)相关联的拖动粒子；(I)映射与铺开第二层步骤(D)相关联的拖动，其中映射包括：(i)确定第一二值图像中每个拖动粒子的位置；(ii)确定每个拖动粒子的大小，其中包括每个拖动粒子的像素的总数量代表每个各自拖动粒子的大小；(iii)将每个拖动粒子的位置和大小映射到粉末床中各自的位置；(J)至少部分基于与铺开第二层步骤(D)相关联的每个拖动粒子的位置和大小创建金属体的三维体积质量模型的第一层。2.根据权利要求1所述的方法，其中创建步骤包括：根据预先设计的金属体的三维模型生成金属体的第一金属层的二维轮廓；将每个拖动粒子的位置和大小集成到第一金属层的二维轮廓中；以及至少部分基于第一金属层的集成的轮廓创建金属体的三维体积质量模型的第一层。3.根据权利要求1所述的方法，其中从CLI(通用层接口)文件中提取第一金属层的二维轮廓，并且其中预先设计的金属体的三维模型包括STL文件。4.根据权利要求1所述的方法，包括：选择性地熔化金属粉末的第二层的至少一部分，由此形成包括金属粉末的熔化金属的熔池；将熔化金属固化成金属体的第二金属层；在粉末床上铺开金属粉末的第三层；获得粉末床的至少一部分的第二数字图像；将第二数字图像转化成第二二值图像；从第二二值图像中过滤非拖动粒子；将第二二值图像中所有剩余粒子识别成与铺开第三层步骤相关联的拖动粒子；映射拖动，由此确定与铺开第三层步骤相关联的每个拖动粒子的位置和大小；至少部分基于与铺开第三层步骤相关联的每个拖动粒子的位置和大小创建金属体的三维体积质量模型的第二层。5.根据权利要求1所述的方法，其中执行阈值运算步骤(F)(vi)包括对数字图像执行类间方差阈值运算。6.一种方法，包括：(A)在粉末床上铺开金属粉末的第一层；(B)选择性地熔化金属粉末的第一层的至少一部分，由此形成包括金属粉末的熔化金属的熔池；(C)将熔化金属固化成金属体的第一金属层；(D)在粉末床上铺开金属粉末的第二层；(E)获得粉末床的至少一部分的第一数字图像；(F)经由矩量保持阈值运算将第一数字图像第一转化成第一初始二值图像；其中第一初始二值图像具有包括开像素的第一多个粒子；(G)经由预先确定的阈值运算将第一数字图像第二转化成第一替代二值图像；其中第一替代二值图像具有包括开像素的第二多个粒子；(H)从第一替代二值图像中过滤非超高粒子，其中过滤包括：(i)从第一替代二值图像中移除开像素数量小于开像素的阈值数量的所有粒子，由此创建第一经过滤的二值图像；(I)将第一初始二值图像与第一经过滤的二值图像相乘，由此创建第一相乘二值图像；其中第一相乘二值图像具有包括开像素的第三多个粒子；(J)将第三多个粒子识别成与选择性熔化步骤(B)相关联的超高粒子；(K)映射超高，其中映射包括：(i)确定第一相乘二值图像中每个超高粒子的位置；(ii)确定第一相乘二值图像中每个超高粒子的大小，其中包括每个超高粒子的像素的总数量代表该超高粒子的大小；(iii)将每个超高粒子的位置和大小映射到金属体中各自的位置；(L)至少部分基于与选择性熔化步骤(B)相关联的每个超高粒子的位置和大小创建金属体的三维体积质量模型的第一层。7.根据权利要求6所述的方法，其中创建步骤包括：根据预先设计的金属体的三维模型，生成金属体的第一金属层的二维轮廓；将每个超高粒子的位置和大小集成到第一金属层的二维轮廓中；以及至少部分基于第一金属层的集成的轮廓创建金属体的三维体积质量模型的第一层。8.根据权利要求6所述的方法，其中第一转化步骤包括对第n个数字图像执行预先确定的阈值运算。9.根据权利要求6所述的方法，其中第二转化步骤包括对第n个数字图像执行矩量保持阈值运算。10.根据权利要求8所述的方法，包括：选择性地熔化金属粉末的第二层的至少一部分，由此形成包括金属粉末的熔化金属的熔池；将熔化金属固化成金属体的第二金属层；在粉末床上铺开金属粉末的第三层；获得粉末床的至少一部分的第二数字图像；将第二数字图像第一转化成第二初始二值图像；将第二数字图像第二转化成第二替代二值图像；过滤第二替代二值图像，由此创建经过滤的第二替代二值图像；将第二初始二值图像与经过滤的第二替代二值图像相乘，由此创建第二相乘二值图像；将第二相乘二值图像的所有粒子识别成与选择性地熔化第二层的至少一部分的步骤相关联的超高粒子；映射超高，由此确定每个超高粒子的位置和大小；至少部分基于每个超高粒子的位置和大小创建金属体的三维体积质量模型的第二层。11.一种方法，包括：(A)在粉末床上铺开金属粉末的第一层；(B)选择性地熔化金属粉末的第一层的至少一部分，由此形成包括金属粉末的熔化金属的熔池；(C)将熔化金属固化成金属体的第一金属层；(D)伴随选择性熔化步骤(b)，获得熔池的红外图像的第一顺序集合；其中每个红外图像包括多个像素；其中多个像素中的每个像素具有特定强度值；(E)将第一顺序集合的每个红外图像的每个像素的特定强度值与温度相关；(F)映射与选择性熔化步骤(B)相关联的峰值温度，其中映射包括：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄为，M·A·格洛比格，J·T·西蒙，R·J·斯皮尔，
申请(专利权)人：奥科宁克有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US