约束条件下的增材制造在线检测和控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种约束条件下的增材制造在线检测和控制方法，包括以下步骤：1)在三维打印设备逐层进行增材制造过程中，对拟制造的部件实时或间隔地进行三维扫描，在完成第i层打印时，获取当前部件的真实三维形貌Mg

On line inspection and control method and system of additive manufacturing under constraints

【技术实现步骤摘要】
约束条件下的增材制造在线检测和控制方法及系统
本专利技术涉及制造
，特别涉及一种约束条件下的增材制造在线检测和控制方法及系统。
技术介绍
随着增材制造技术的快速发展，增材制造/修复零件的种类也越来越多，同时对零件的质量要求越来越高，为保证制造成本以及制造/修复零件的可靠性，对增材制造/修复进行在线检测是增材制造/修复零件成功应用到设备中不可或缺的重要步骤。但现有的技术方案中，要么无法在打印过程中实时监测打印或增材制造的成形，导致无法在线修补；要么是检测准确性差，无法真实反映实时打印情况，导致检测结果难以作为合适的在线修补的依据。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种约束条件下的增材制造在线检测和控制方法及系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种约束条件下的增材制造在线检测和控制方法，包括以下步骤：1)在三维打印设备逐层进行增材制造过程中，对拟制造的部件实时或间隔地进行三维扫描，在完成第i层打印时，获取当前部件的真实三维形貌Mgi，i＝1，2,..本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种约束条件下的增材制造在线检测和控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)在三维打印设备逐层进行增材制造过程中，对拟制造的部件实时或间隔地进行三维扫描，在完成第i层打印时，获取当前部件的真实三维形貌Mg

【技术特征摘要】
1.一种约束条件下的增材制造在线检测和控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在三维打印设备逐层进行增材制造过程中，对拟制造的部件实时或间隔地进行三维扫描，在完成第i层打印时，获取当前部件的真实三维形貌Mgi，i＝1，2,...,n，n为该部件总共需要打印的层数；
2)将得到的部件的真实三维形貌Mgi与完成第i层打印时对应的部件的理论三维形貌Mti进行对比，计算两者之间的差异；
当Mgi与Mti之间的差异指标的值大于预先设定的阈值时，对第i层进行二次增材打印，直至该差异指标不大于预先设定的阈值，然后再进行第i+1层的打印。


2.根据权利要求1所述的约束条件下的增材制造在线检测和控制方法，其特征在于，所述步骤1)包括：
1-1)在完成第i层打印后，通过k台结构光三维扫描设备对部件进行三维扫描，获得部件的点云数据，记作Pij，j表示结构光三维扫描设备的编号，且j＝1,...,k；
1-2)获取每一台结构光三维扫描设备的位姿信息Hj；
1-3)根据Pij和Hj，通过点云匹配方法将多个点云数据Pij拼接成完整点云，记作Pgi；
1-4)通过点云的曲面生成方法，由Pgi生成不封闭的曲面Mgi，Mgi描述了完成第i层打印后的部件的真实三维形貌。


3.根据权利要求2所述的约束条件下的增材制造在线检测和控制方法，其特征在于，所述步骤2)包括：
2-1)在完成第i层打印后，拟制造的部件的理论三维形貌记作Mti，Mti＝Mts1+Mts2+...+Mtsi＝Mti-1+Mtsi，Mtsi表示第i层打印的分层模型，则拟制造的部件完整的理论三维形貌Mtn＝Mts1+Mts2+...+Mtsi+...+Mtsn＝Mtn-1+Mtsn；
2-2)使用曲面封闭算法，将不闭合的曲面Mgi进行曲面闭合操作，闭合后的曲面记作Mgei；
2-3)使用曲面配准算法对Mgei和Mti进行曲面配准，以Mgei作为浮动曲面，以Mti作为参考曲面；
Mgei配准之后的曲面记作Mgei’，Mgei和Mgei’之间的点具有一一对应性；
2-4)计算Mgei与Mgei’之间的差异指标的值，并判断是否需要对第i层进行二次增材打印：
Mgei上的点记作Pm，Mgei’上的点记作Pm’，m为点的序号；Pm和Pm’之间的欧几里得距离为dm，将dm作为差异指标；
当dm大于预先设定的阈值dt时，发出修正指令，对第i层进行二次增材打印，同时记录当前点的位置Lm；否则，继续进行第i+1层的打印。


4.根据权利要求3所述的约束条件下的增材制造在线检测和控制方法，其特征在于，所述步骤2-2)中，Mgn的坐标空间定位为：以重力线的反方向为Z轴正方向。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴亚康，周志勇，钱旭升，胡冀苏，耿辰，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32