受控制造系统和方法技术方案

受控制造系统适用于控制通过在集中的能量下沉积材料对部件进行制造、修复或表面重铺的方法，所述受控制造系统包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】受控制造系统和方法


[0001]本专利技术涉及增材制造领域，更具体地，涉及定向能量沉积(DED)方法的范畴，甚至更具体地，涉及通过DED增材制造方法与待制造、修复或表面重铺的部件有关的受控制造系统和方法。

技术介绍

[0002]增材制造是指通过添加材料而进行制造的一组方法。投射材料或沉积材料(DED)的方法由在制造区添加材料(特别是粉末、线材或细丝形式)进行定义。激活源可以是多种多样的，通常是激光、电子束或电弧，但是也可以设想为其他形式的能量，例如但不限于等离子体源或等离子体源的组合。
[0003]如今，对通过增材制造生产的部件的控制是在制造所述部件之后并且/或者通过制造方法的控制方法进行的。
[0004]因此，存在非破坏性控制方法和破坏性控制方法。
[0005]非破坏性控制方法尤其包括射线照相术、断层摄影术、常规超声波、傅科电流、热成像、剪切成像。
[0006]破坏性控制方法尤其包括机械测试，并且在成品部件上进行。因此，这些方法无法在部件的制造过程中检测缺陷。此外，这些方法无法在检测到缺陷后立即实施反馈回路以停止制造或修改某些参数。最后，当相关部件具有复杂的最终几何形状时，这些破坏性控制方法无效。
[0007]还存在制造过程中的控制方法，例如，对热熔融的控制，通过可见光或红外线摄像机进行控制。然而，这些方法只能实现局部控制、表面控制甚至表面下的表层控制。当所述部件包含在制造方法过程中出现的埋藏的缺陷或当缺陷(例如，裂缝)出现在远离制造喷嘴的位置时，这种类型的方法不能保证部件的完整性。
[0008]在现有技术中对DED增材制造方法中的控制方法的实施进行了描述。这些方法中的一个方法是激光超声波控制方法。
[0009]激光超声波控制方法基于由产生激光器和检测激光器构成的控制装置。通过光热效应(在热弹性状态下)或烧蚀，从脉冲产生激光器向待控制的部件发射激光束导致弹性波的传播。超声波传播至待控制的部件中。当存在缺陷时，机械波与所述缺陷相互作用。因此，这些机械波部分地反射或衍射并且衰减，同时在检测点处产生标记。与光学干涉仪联接的检测激光器可以测量待控制的部件的表面的法向或切向位移。
[0010]现有技术包含涉及在增材制造过程中利用超声进行控制的各种工作；包括在制造过程中非常罕见的实施方案。
[0011]在大多数专门在实验室进行的研究中，两个控制激光器是固定的，这使得在制造过程中无法检查部件，或者至少在几何形状方面受到极大限制。因此，检查仅涉及部件的面向激光器定位的区域。因此，这些部件具有非常简单的几何形状。在Palermo进行并在文献[1]中公开的测试的区别在于：控制激光器与制造喷嘴的运动组件集成。该装置仅能够在特
定条件下控制上部珠：一方面，控制仅限于喷嘴的运动足够慢，以能够进行采集，另一方面，控制仅限于非常简单的没有明显的曲率的几何形状和轨迹。然后，部件相对于机器结构的参考系的可能运动受到限制或者甚至不能运动，否则控制激光器不再与待控制的区域正交。此外，刚熔化的受控区域的高温会影响超声波传播，从而使信号分析和缺陷检测复杂化。为了克服这些缺陷，一种技术方案是利用工业机器人来承载传感器。
[0012]传统上，工业机器人采用控制机架管理大量轴，但轴的数量很快受到限制，通常每个机架6到8个轴。对于更多的运动方向，多个机架彼此同步。可选地，可以通过数字控制器对这些机架进行监测。这会导致数字控制器和机架之间的通信延迟和语言翻译问题。快速现象的实时同步可能会受到限制。此外，机架的使用通常禁止访问电机控制器变量(持续时间、加速度和减速度等)，这些变量能够用于改善运动的稳定性，例如，抖动(jerk)的出现。因此，制造和实时控制的混合管理只能通过使用机架以降级的方式实现。此外，多个机架的使用意味着每个机械系统的轨迹将进行独立编程，机架之间的通信受到限制。
[0013]此外，多关节机器人主要用于执行拾取和放置，即，从A点取出对象并以最快的速度将对象带到B点的动作。对A和B之间发生的动作的约束非常有限。控制机架就是为此目的而设计的。为了原位控制部件，机器人需要以给定的速度执行精确的轨迹。
[0014]使用控制机架的替代方法是使用数字控制引导器(DCD)，即，通过解释作用于致动器的指令以数字化的方式控制不同的可移动构件的位移的装置。多通道DCD有多个出口，通常用于管理两个独立的动作。数控机床提供了一个典型的示例。传统上，使用多通道数字控制引导器的系统利用这种方法来执行两个步骤。例如，多通道数字控制引导器的典型用途涉及双转塔车床，其中，两个刀具加工一个旋转部件。每个刀具有自己的加工程序，并且两个刀具之间不存在通信。仅存在暂停一个刀具的程序，同时等待另一刀具执行操作。
[0015]本专利技术提出了一种能够在制造过程中考虑部件的几何形状的复杂性和轨迹的复杂性，从而能够在部件的工业制造过程中通过激光超声波进行检查的系统和方法。

技术实现思路

[0016]本专利技术的主题涉及一种受控制造系统，其适用于控制通过在集中的能量下沉积材料对部件进行制造、修复或表面重铺的方法，所述受控制造系统包括：
[0017]‑
部件的三维数字模型的获取装置；
[0018]‑
用于基于所述部件的三维数字模型针对部件生成制造文件的装置，以对增材制造机器的制造参数进行定义，所述制造参数与制造指令相关；
[0019]‑
用于生成部件的控制文件的装置，以对控制操纵装置的控制参数进行定义，所述控制参数与控制指令相关；
[0020]‑
分析装置，其用于对制造文件和控制文件进行分析，以确定在同时将制造参数应用于增材制造机器并且将控制参数应用于控制操纵装置的过程中制造参数与控制参数是否能够共存；
[0021]‑
控制模块，其包括用于接收制造指令并且将所述制造指令发送至适用于支撑增材制造机器的多关节制造系统的至少一个通信通道，以及用于接收控制指令并且将所述控制指令发送至适用于支持控制操纵装置的多关节控制系统的至少一个通信通道，以对增材制造机器和控制操纵装置进行同时管理。
[0022]优选地，受控制造系统包括能够发射初始产生激光束的产生激光器和能够发射初始检测激光束的检测激光器，以根据激光超声波方法对部件进行控制。
[0023]优选地，控制操纵装置包括用于对初始产生激光束进行整形以生成产生激光束的装置和用于对初始检测激光束进行整形以生成检测激光束的装置。
[0024]优选地，控制操纵装置包括用于调整激光间距离的装置，以确定产生激光束和检测激光束之间的距离。
[0025]优选地，控制模块是多通道数字控制引导器。
[0026]优选地，控制操纵装置包括部件的控制区域附近的非接触式温度测量探测器。
[0027]优选地，控制操纵装置与可选地由所述控制操纵装置承载的一个或多个其他控制装置结合，以对增材制造机器内的缺陷进行检测或者甚至部件定位。
[0028]根据本专利技术的第二方面，本专利技术涉及一种受控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种受控制造系统(100)，其适用于控制通过在集中的能量下沉积材料对部件(140、172)进行制造、修复或表面重铺的方法，所述受控制造系统包括：
‑
部件(140、172)的三维数字模型的获取装置(104)；
‑
用于基于所述部件(140、172)的三维数字模型生成部件(140、172)的制造文件的装置(108)，以对增材制造机器的制造参数进行定义，所述制造参数与制造指令相关；
‑
用于生成部件(140、172)的控制文件的装置(110)，以对控制操纵装置(130)的控制参数进行定义，所述控制参数与控制指令相关；
‑
分析装置(106)，其用于对制造文件和控制文件进行分析，以确定在同时将制造参数应用于增材制造机器并且将控制参数应用于控制操纵装置(130)的过程中制造参数与控制参数是否能够共存；
‑
控制模块(112)，其包括用于接收制造指令并且将所述制造指令发送至适用于支撑增材制造机器的多关节制造系统(138)的至少一个通信通道，以及用于接收控制指令并且将所述控制指令发送至适用于支撑控制操纵装置(130)的多关节控制系统(132)的至少一个通信通道，以对增材制造机器和控制操纵装置(130)进行同时管理。2.根据权利要求1所述的受控制造系统(100)，其包括能够发射初始产生激光束(116)的产生激光器(114)和能够发射初始检测激光束(122)的检测激光器(120)，以根据激光超声波方法对部件(140、172)进行控制。3.根据权利要求2所述的受控制造系统(100)，其中，所述控制操纵装置(130)包括用于对初始产生激光束(116)进行整形以生成产生激光束(134)的装置(118)和用于对初始检测激光束(122)进行整形以生成检测激光束(136)的装置(124)。4.根据权利要求3所述的受控制造系统(100)，其中，所述控制操纵装置(130)包括用于调整激光间距离的装置(128)，以确定产生激光束(134)和检测激光束(136)之间的距离。5.根据前述权利要求中任一项所述的受控制造系统(100)，其中，所述控制模块(112)是多通道数字控制引导器。6.根据前述权利要求中任一项所述的受控制造系统(100)，其中，所述控制操纵装置(130)包括部件(140、172)的控制区域(174)附近的非接触式温度测量探测器。7.根据前述权利要求中任一项所述的受控制造系统(100)，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD，
申请(专利权)人：VLM有限责任公司BEAM公司，
类型：发明
国别省市：