大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统，包括：同轴送粉装置上的环形架，环形架上设置超声检测探头，超声检测探头的前端设置超声波测距传感器；波形控制处理系统中的主处理器连接到超声检测探头；波形归一化模块用于将反射的波形信号进行幅值归一化处理以统一坐标量纲，并传输至主处理器；波形信号识别模块识别检测后反射的波形信号，并提取反射的波形信号的波形特征传输至波形转换模块转换为数据信息并传输至数据信息分析模块，以得到缺陷信息传输至主处理器；本发明专利技术在增材制造的过程中进行检测，并根据检测的结果实时调整金属构件制造的工艺参数，以保证成品件的质量，同时避免废品的产生以及材料的浪费。

On-line Nondestructive Testing System for Large Metal Components during Laser Addition Manufacturing

The invention discloses an on-line non-destructive testing system for the manufacturing process of large-scale metal component laser augmentation, which includes an annular frame on a coaxial powder feeding device, an ultrasonic detection probe on the annular frame, an ultrasonic ranging sensor at the front end of the ultrasonic detection probe, a main processor in the waveform control processing system connected to the ultrasonic detection probe, and a waveform normalization module used for reflecting. The waveform signal is normalized to unify the coordinate dimension and transmitted to the main processor; the waveform signal recognition module identifies the reflected waveform signal after detection, and extracts the waveform characteristics of the reflected waveform signal and transmits them to the waveform conversion module to the data information analysis module to get the defect information to be transmitted to the main processor; the invention is increasing. In order to ensure the quality of finished products and avoid waste products and material waste, the process parameters of metal component manufacturing are adjusted in real time according to the test results.

【技术实现步骤摘要】
大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统
本专利技术涉及无损检测
，尤其涉及一种大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统。
技术介绍
增材制造技术是相对于传统的机加工等“减材制造”技术而言的，该技术基于离散/堆积原理，以合金粉末或丝材为原材料，采用激光、电子束等高能束进行原位冶金熔化/快速凝固逐层堆积，直接从零件数字模型一步完成全致密、高性能金属制件的近净成形制造，与锻压+机械加工、锻造+焊接等传统金属制件制造技术相比，具有无需刀具和模具、材料利用率高、产品制造周期短、可实现复杂结构的制造等优势，但金属增材制造制件的组织和缺陷特征也与传统制件不同，主要表现为组织的不均匀性以及明显的各向异性，加之主要缺陷类型及分布特征等均与传统制件差异较大，因此，必须针对金属增材制造制件的特殊性开展专门的检测方法及验收标准研究，不宜照搬传统制件检测方法，这也是金属增制造制件质量控制面临的一大难点，目前大多数检测工序均安排在产品成形后进行，即采用制造与检测过程相对独立的离线检测方式，可能导致大量废品的产生从而带来浪费。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统，在增材制造的过程中进行检测，并根据检测的结果实时调整金属构件制造的工艺参数，以保证成品件的质量，同时避免废品的产生以及材料的浪费。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统，包括：同步检测探头装置，其设置在同轴送粉装置外侧的壳体上，所述同轴送粉装置用于制造所述金属构件；所述壳体设置为锥筒状；所述同步检测探头装置包括环形架和超声检测探头；所述环形架以可转动的方式环绕在所述壳体的外侧，所述环形架的一侧设置可伸缩支架，所述可伸缩支架平置并向外延伸，所述可伸缩支架远离所述环形架的一端设置用于检测制造中工件内缺陷的超声检测探头，所述超声检测探头的前端设置控制所述可伸缩支架的超声波测距传感器。波形控制处理系统，其包括主处理器、波形归一化模块、波形信号识别模块、波形转换模块以及数据信息分析模块；所述主处理器连接到所述超声检测探头，以控制所述超声检测探头的启闭；所述波形归一化模块用于将反射的波形信号进行幅值归一化处理，以使坐标量纲统一，并传输至所述主处理器；所述波形信号识别模块用于识别检测后反射的波形信号，并提取所述反射的波形信号的波形特征传输至所述波形转换模块；所述波形转换模块将所述波形特征转换为数据信息并传输至所述数据信息分析模块，所述数据信息分析模块通过对所述数据信息进行分析，得到缺陷存在的位置以及形状大小信息传输至主处理器。优选的是，还包括工艺信息分析模块，其连接到主处理器，所述工艺信息分析模块根据接收的所述缺陷位置以及形状大小信息分析导致所述缺陷的工艺参数信息，并给出需要调整的所述工艺参数信息传输至主处理器。优选的是，还包括程序自检模块，所述程序自检模块连接到所述主处理器，所述程序自检模块用于所述工艺参数信息以及数控程序的自检，并根据接收的所述调整的工艺参数信息进行所述工艺参数信息的更新。优选的是，还包括报警急停模块，其连接到所述主处理器，当所述程序自检模块进行所述工艺参数信息的更新时，所述报警急停模块发出声光报警，并使所述同轴送粉装置停3-5秒再启动运行。优选的是，所述可转动的环形架的具体设置方式为：所述壳体外侧设置环绕所述壳体的凹槽，所述环形架内侧设置滑轮，所述滑轮的后端设置推送机构，所述推送机构连接到主处理器，以控制所述滑轮的转动。优选的是，所述可伸缩支架包括第一支撑架和第二支撑架，所述第一支撑架为中空机构，所述第一支撑架内设置气缸，所述气缸连接到置于所述第一支撑架内的第二支撑架，以使所述第二支撑架在所述第一支撑架内移动；所述气缸内设置控制所述气缸伸缩的微处理器，所述超声波测距传感器将检测的前方是否有障碍物的信息传输至所述微处理器，当障碍物与所述超声波测距传感器之间的距离小于1厘米，则所述微处理器控制所述第二支撑架向第一支撑架移动；当障碍物与所述超声波测距传感器之间的距离大于等于1厘米，则第二支撑架不动或已移动的第二支撑架伸展至原来位置。优选的是，还包括监控操作模块，其用于实时监控金属构件的制造过程，并将监控的信息传输至所述主处理器。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术通过在同轴送粉装置上设置可转动的环形架以支撑超声检测探头，所述环形架的结构简单，易于加工；所述同轴送粉装置移动的过程中超声检测探头的移动与同轴送粉装置的移动同步，在同轴送粉装置增材制造的过程中，所述环形架同步转动以带动所述超声检测探头绕制造中的金属构件转动，以完成对已完成的金属构件的部分进行同步检测，及时发现已完成金属构件中的缺陷，便于工艺参数的修整；环形架转动过程中，通过设置在超声检测探头前端的超声波测距传感器以避免超声检测探头在转动过程中出现的碰撞的现场。通过所述波形归一化模块对反射的波形信号进行整理做归一化处理，统一坐标量纲，以便于波形识别信号模块做波形到数据的转换，所述波形识别信号排出干扰波形，唯一识别发射的波形，并转换为数据信息，便于直观处理；所述数据信息分析模块利用接收的数据信息，对反射的波形做数据分析，通过分析了解产生的缺陷的信息，并结合缺陷信息，可知什么工艺参数出现的偏差导致缺陷的产生传输至主处理器，以便对偏差工艺参数进行修正；整个处理系统形成闭环，完成制作中金属构件的检测、工艺参数的修正以及修正后再制造的过程，保证制造时效的同时，避免废件的产生，防止材料的浪费。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术所述大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统的结构框图；图2为本专利技术所述大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统中所述环形架的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。如图1和图2所示，本专利技术提供一种大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统，包括：同步检测探头装置，其设置在同轴送粉装置外侧的壳体1上，所述同轴送粉装置用于制造所述金属构件；所述壳体1设置为锥筒状；所述同步检测探头装置包括环形架2和超声检测探头3；所述环形架2以可转动的方式环绕在所述壳体1的外侧，所述环形架2的一侧设置可伸缩支架21，所述可伸缩支架21平置并向外延伸，所述可伸缩支架21远离所述环形架2的一端设置用于检测制造中工件内缺陷的超声检测探头3，所述超声检测探头3的前端设置控制所述可伸缩支架21的超声波测距传感器4。波形控制处理系统，其包括主处理器、波形归一化模块、波形信号识别模块、波形转换模块以及数据信息分析模块；所述主处理器连接到所述超声检测探头3，以控制所述超声检测探头3的启闭；所述波形归一化模块用于将反射的波形信号进行幅值归一化处理，以使坐标量纲统一，并传输至所述主处理器；所述波形信号识别模块用于识别检测后反射的波形信号，并提取所述反射的波形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统，其中，包括：同步检测探头装置，其设置在同轴送粉装置外侧的壳体上，所述同轴送粉装置用于制造所述金属构件；所述壳体设置为锥筒状；所述同步检测探头装置包括环形架和超声检测探头；所述环形架以可转动的方式环绕在所述壳体的外侧，所述环形架的一侧设置可伸缩支架，所述可伸缩支架平置并向外延伸，所述可伸缩支架远离所述环形架的一端设置用于检测制造中工件内缺陷的超声检测探头，所述超声检测探头的前端设置控制所述可伸缩支架的超声波测距传感器；波形控制处理系统，其包括主处理器、波形归一化模块、波形信号识别模块、波形转换模块以及数据信息分析模块；所述主处理器连接到所述超声检测探头，以控制所述超声检测探头的启闭；所述波形归一化模块用于将反射的波形信号进行幅值归一化处理，以使坐标量纲统一，并传输至所述主处理器；所述波形信号识别模块用于识别检测后反射的波形信号，并提取所述反射的波形信号的波形特征传输至所述波形转换模块；所述波形转换模块将所述波形特征转换为数据信息并传输至所述数据信息分析模块，所述数据信息分析模块通过对所述数据信息进行分析，得到缺陷存在的位置以及形状大小信息传输至主处理器。...

【技术特征摘要】
1.一种大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统，其中，包括：同步检测探头装置，其设置在同轴送粉装置外侧的壳体上，所述同轴送粉装置用于制造所述金属构件；所述壳体设置为锥筒状；所述同步检测探头装置包括环形架和超声检测探头；所述环形架以可转动的方式环绕在所述壳体的外侧，所述环形架的一侧设置可伸缩支架，所述可伸缩支架平置并向外延伸，所述可伸缩支架远离所述环形架的一端设置用于检测制造中工件内缺陷的超声检测探头，所述超声检测探头的前端设置控制所述可伸缩支架的超声波测距传感器；波形控制处理系统，其包括主处理器、波形归一化模块、波形信号识别模块、波形转换模块以及数据信息分析模块；所述主处理器连接到所述超声检测探头，以控制所述超声检测探头的启闭；所述波形归一化模块用于将反射的波形信号进行幅值归一化处理，以使坐标量纲统一，并传输至所述主处理器；所述波形信号识别模块用于识别检测后反射的波形信号，并提取所述反射的波形信号的波形特征传输至所述波形转换模块；所述波形转换模块将所述波形特征转换为数据信息并传输至所述数据信息分析模块，所述数据信息分析模块通过对所述数据信息进行分析，得到缺陷存在的位置以及形状大小信息传输至主处理器。2.如权利要求1所述的大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统，其中，还包括工艺信息分析模块，其连接到主处理器，所述工艺信息分析模块根据接收的所述缺陷位置以及形状大小信息分析导致所述缺陷的工艺参数信息，并给出需要调整的所述工艺参数信息传输至主处理器。3.如权利要求2所述的大型金属构件激光增材制造过程的在线无损检测系统，其中，还包括程序自检模块，所述程...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，
申请(专利权)人：李波，
类型：发明
国别省市：河北,13