适用于建筑3D打印件表面质量的在线检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及适用于建筑3D打印件表面质量的在线检测系统及方法，属于建筑构件在线无损检测领域。该系统包括信号采集单元、缺陷提取单元、缺陷识别单元和缺陷反馈处理单元四个部分，首先通过信号采集单元采集3D打印件中的气孔缺陷、几何尺寸、变形和裂纹等表面质量信息；然后通过缺陷提取单元和缺陷识别单元将其转化为数字化信号，并以此识别构件中是否存在缺陷以及缺陷的类型和程度；若存在缺陷，缺陷反馈处理单元调用相应处理指令对打印过程进行调整控制。本发明专利技术能够进行在线无损检测并及时预警干预，最大程度地提升打印成功率、降低建造成本和提高自动化程度，推动3D打印技术在建筑行业中的工程化应用，有利于高端建造业和智能建造的发展。

【技术实现步骤摘要】
适用于建筑3D打印件表面质量的在线检测系统及方法
本专利技术属于建筑构件在线无损检测领域，更具体地，涉及一种建筑3D打印件表面质量的在线无损检测系统及方法，适用于建筑3D打印件中气孔缺陷、几何尺寸、变形和裂纹等的检测。
技术介绍
3D打印技术，又称增材制造技术(Additivemanufacturing)，是一种依据三维CAD模型设计，基于分层制造、层层叠加成形原理而进行的“增材”式的高端数字化快速建造技术。其中，将3D打印技术与混凝土结合的建筑3D打印技术势必将推动建筑界的工业化、信息化、集成化和智能化。虽然，由于水泥基材料本身独特的流变特性和自凝结特性，使得建筑3D打印技术与传统的高分子、金属、陶瓷和复合材料等的3D打印技术存在显著差异。但是，建筑3D打印技术仍然具有以下显著优势：(1)绿色建造、智能环保安全快捷、节约人力资源、减少建筑废弃副产品；(2)无需模具便可实现复杂建筑形状结构的一体化建造，提高产品的研发水平和设计能力；(3)可就地取材，操作简单，适用于远程和极端恶劣环境下的自动化建造；(4)能实现精细化的建筑建造，提升人类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于建筑3D打印件表面质量的在线检测系统，其特征在于，包括信号采集单元、缺陷提取单元、缺陷识别单元和缺陷反馈处理单元；/n信号采集单元包括当前层信号采集模块和已打印层信号采集模块；当前层信号采集模块用于收集当前层的质量信息，已打印层信号采集模块用于收集已打印层的质量信息；当前层信号采集模块和已打印层信号采集模块均分别包括至少一个信号采集探头；/n缺陷提取单元包括气孔提取模块、几何尺寸提取模块、变形提取模块和裂纹提取模块；/n缺陷识别单元包括气孔识别模块、几何尺寸识别模块、变形识别模块和裂纹识别模块；/n缺陷反馈处理单元包括气孔反馈处理模块、几何尺寸反馈处理模块、变形反馈处理模块和裂纹...

【技术特征摘要】
1.一种适用于建筑3D打印件表面质量的在线检测系统，其特征在于，包括信号采集单元、缺陷提取单元、缺陷识别单元和缺陷反馈处理单元；
信号采集单元包括当前层信号采集模块和已打印层信号采集模块；当前层信号采集模块用于收集当前层的质量信息，已打印层信号采集模块用于收集已打印层的质量信息；当前层信号采集模块和已打印层信号采集模块均分别包括至少一个信号采集探头；
缺陷提取单元包括气孔提取模块、几何尺寸提取模块、变形提取模块和裂纹提取模块；
缺陷识别单元包括气孔识别模块、几何尺寸识别模块、变形识别模块和裂纹识别模块；
缺陷反馈处理单元包括气孔反馈处理模块、几何尺寸反馈处理模块、变形反馈处理模块和裂纹反馈处理模块；
信号采集单元将提取的当前层的质量信息和已打印层的质量信息传输至缺陷提取单元；缺陷提取单元从接受到的质量信息中提取出相应的特征信息并传输至缺陷识别单元；缺陷识别单元根据接收到的特征信息识别出缺陷类型及缺陷程度，若存在缺陷，则将识别出的缺陷信息传输至缺陷反馈处理单元；缺陷反馈处理单元根据接收到的缺陷调取预设的相应反馈处理指令，并将调取的相应反馈指令传输至建筑3D打印设备的控制系统，从而实现缺陷反馈处理。


2.如权利要求1所述的一种适用于建筑3D打印件表面质量的在线检测系统，其特征在于，信号采集探头独立放置于待检测建筑3D打印件周围，或者嵌入建筑3D打印喷头接口中。


3.如权利要求1所述的一种适用于建筑3D打印件表面质量的在线检测系统，其特征在于，信号采集探头包括工业相机、高速相机、三维扫描仪探头、超声探头、激光测距仪探头、激光跟踪仪探头、激光雷达探头、工业CT中的一个或者多个；信号采集单元包括照明光源。


4.如权利要求1～3任一项所述的一种适用于建筑3D打印件表面质量的在线检测系统，其特征在于，缺陷提取单元、缺陷识别单元和缺陷反馈处理单元分别独立或者集成于同一软件平台中放置于现场或者远程区域，或者嵌入建筑3D打印设备的控制系统软件中，从而实现3D打印建筑件建造过程的现场或者远程实时检测。


5.一种适用于建筑3D打印件表面质量的在线检测方法，其特征在于，采用权利要求1～3任一项所述的在线检测系统按照如下步骤进行在线检测：
步骤1：将信号采集单元中的信号采集探头放置于待检测构件周围或者安装于建筑3D打印设备的打印喷头预置的相应探头接口内；
步骤2：建筑3D打印设备的控制系统处理构件CAD模型，并依据模型切片信息控制3D打印喷头打印构件的当前层；
步骤3：选取信号采集单元中的信号采集探头，首先当前层信号采集模块中的信号采集探头同步逐点采集当前打印层的质量信息，并设置时间间隔，采集当前打印层质量随时间的变化；随后，当前层打印完毕后，已打印层信号采集模块中的探头采集所有已打印层的质量信息，并设置时间间隔，采集已打印层质量随时间的变化；将所有采集到的信息传输到缺陷提取单元；
步骤4：缺陷提取单元进行气孔缺陷、几何尺寸、变形和裂纹信息的特征提取，获得具有这些特征信息的数字化信号，并传输到缺陷识别单元；缺陷识别单元根据这些数字化信号判断构件中是否存在缺陷，以及缺陷类型和程度，若不存在缺陷，则跳过后面步骤，该打印层检测完成；若存在缺陷，将缺陷信息传输到缺陷反馈处理单元；
步骤5：缺陷反馈处理单元根据各类缺陷信息调用相应反馈处理指令，包括再次打印缺陷部位、末端...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆汉宾，杨晶晶，刘世平，李国卫，徐捷，安文博，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42