本发明专利技术涉及增材制造技术领域，公开了一种基于电化学射流的增材构件的三维重构装置和方法，通过喷射装置和电源装置能够对固定于工作台上的待测构件进行电化学射流加工，以待测构件为阳极，在待测构件的设定区域表面喷射电解液能够使该设定区域暴露内部材料，形成暴露区域，驱动装置能使喷嘴和成像装置相对工作台运动，从而选择加工区域，实现了材料的选择性去除。增材构件通过上述电化学射流加工形成的暴露区域的基底和侧壁由不同取向的材料组成，由此能够一次性揭露增材构件的三维信息，无需对构件进行切削或机械抛光等处理，通过成像装置获取该暴露区域的三维图像后即可将这些图像通过图像处理系统进行三维重构，从而有效提高检测效率。高检测效率。高检测效率。
【技术实现步骤摘要】
一种基于电化学射流的增材构件的三维重构装置和方法
[0001]本专利技术涉增材制造
，尤其涉及一种基于电化学射流的增材构件的三维重构装置和方法。
技术介绍
[0002]增材制造技术是基于分层制造原理，采用逐层累加方式制作实体零件的技术，具有材料利用率高、成型效果好、生产周期短等优点，解决了复杂结构零件快速制备的工艺难题。选区激光熔化通过计算机辅助设计和控制利用扫描高功率密度激光将薄金属粉末层局部熔化，并将其熔合到前一层以制备实体构件，是目前应用最广泛的金属增材制造技术之一。激光的重复扫描使温度呈周期性快速变化，这会在材料内部产生相变和残余应力，导致孔隙、裂纹、未熔合、夹杂性缺陷、金属组织的不均一性和各向异性等内部缺陷，最终使构件的力学性能显著降低，特别是抗疲劳性能和断裂强度，严重影响构件的使用性能。因此，对金属增材制造构件的缺陷和微结构进行识别和表征对提高构件质量和工艺效率具有重要意义。
[0003]目前，现有的无损检测方式如超声波检测、电磁检测、过程补偿共振技术和计算机断层扫描，这些检测方式至少存在图像信息缺失、抗干扰性差、信息获取耗时、设备昂贵和检测精度低等问题。一些技术中，采用金相组织腐蚀技术，对构件进行切削、机械抛光、化学或电化学蚀刻处理，最终通过光学、电子显微镜获取信息，可以获得直接、可靠、详细、高分辨率的缺陷和微结构信息，但该过程繁琐且低效，单个切片只能在二维平面上获取有限的信息，若需要获取构件内部综合性结构信息，则需要制备各个表面取向(建造方向，扫描方向，切向方向)的切片以获取三维空间上的信息，这将极大地增加信息数据量和处理时间，难以适应工业应用的高效率的需求。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种基于电化学射流的增材构件的三维重构装置，能够对增材构件的表面进行材料的选择性去除并一次性揭露构件的三维信息，提高检测效率。
[0005]本专利技术还提出一种基于电化学射流的增材构件的三维重构方法。
[0006]根据本专利技术第一方面实施例的基于电化学射流的增材构件的三维重构装置，包括机架、喷射装置、电源装置、成像装置和驱动装置，其中，所述机架上设置有工作台，所述工作台上设置有用于夹持待测构件的夹具；所述喷射装置包括喷嘴，所述喷嘴朝向所述夹具，用于在所述待测构件的设定区域表面喷射电解液使所述设定区域暴露内部材料，形成暴露区域；所述电源装置包括电源正极和电源负极，所述电源正极用于连接所述待测构件，所述电源负极用于连接所述喷嘴；所述成像装置用于获取所述暴露区域的表面图像；所述驱动装置用于使所述喷嘴和所述成像装置相对于所述工作台运动至对应于所述待测构件的所述设定区域。
[0007]本专利技术第一方面实施例的基于电化学射流的增材构件的三维重构装置，至少具有如下有益效果：通过喷射装置和电源装置能够对固定于工作台上的待测构件进行电化学射流加工，以待测构件为阳极，在待测构件的设定区域表面喷射电解液能够使该设定区域暴露内部材料，形成暴露区域，驱动装置能使喷嘴和成像装置相对工作台运动，从而选择加工区域，实现了材料的选择性去除。由于待测构件为增材构件，通过上述电化学射流加工形成的暴露区域的基底和侧壁由不同取向的材料组成，由此能够一次性揭露增材构件的三维信息，无需对构件进行切削或机械抛光等处理，通过成像装置获取该暴露区域的三维图像后即可将这些图像通过图像处理系统进行三维重构，从而有效提高检测效率。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，所述驱动装置包括Y轴驱动部、第一Z轴驱动部、X轴驱动部和第二Z轴驱动部，其中：
[0009]所述Y轴驱动部连接于所述工作台，用于驱动所述工作台沿Y轴方向运动以带动所述待测构件沿Y轴方向运动，所述第一Z轴驱动部连接于所述喷嘴，用于带动所述喷嘴沿Z轴方向运动以靠近或远离所述工作台；
[0010]所述X轴驱动部连接于所述Y轴驱动部，用于驱动所述Y轴驱动部沿X轴方向运动，以带动所述工作台相对所述喷嘴沿X轴方向运动；或者，所述X轴驱动部连接于所述第一Z轴驱动部，用于驱动所述第一Z轴驱动部沿X轴方向运动，以带动所述喷嘴相对所述工作台沿X轴方向运动；
[0011]所述第二Z轴驱动部连接于所述成像装置，用于带动所述成像装置沿Z轴方向运动以靠近或远离所述工作台；
[0012]所述第一Z轴驱动部和所述第二Z轴驱动部均连接于所述X轴驱动部，且沿X轴方向间隔设置，所述X轴驱动部用于驱动所述第一Z轴驱动部和所述第二Z轴驱动部沿X方向运动，以使所述喷嘴和所述成像装置相对所述工作台沿X轴方向运动。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，还包括图像处理系统，所述图像处理系统与所述成像装置通讯连接，用于接收并处理所述图像以对所述待测构件进行三维重构。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述喷嘴选用圆柱喷嘴或瀑布狭缝喷嘴。
[0015]本专利技术第二方面实施例提供了一种基于电化学射流的增材构件的三维重构方法，包括如下步骤：
[0016]配置上述第一方面实施例的基于电化学射流的增材构件的三维重构装置，将待测构件固定于所述夹具上，调节所述喷嘴的位置使所述喷嘴与待测构件之间的距离处于初始间隙；
[0017]将所述喷嘴连接至所述电源装置的电源负极，将所述待检测构件连接至所述电源装置的电源正极，设置电源装置恒电流输出模式；
[0018]通过所述驱动装置驱使所述喷嘴相对所述待测构件移动至所述设定区域，或驱使所述喷嘴按设定路径沿所述设定区域相对所述待测构件移动，并采用电化学射流加工通过所述喷嘴在所述设定区域喷射电解液，使所述设定区域暴露内部材料形成暴露区域；
[0019]对所述设定区域依次进行多次电化学射流加工，在所述待测构件的表面形成不同深度的所述暴露区域，在每次电化学射流加工完成后，通过所述驱动装置驱使所述成像装置相对所述待测构件移动至所述设定区域，获取所述暴露区域的表面的三维图像；
[0020]电化学射流加工和获取图像交替进行，获取不同深度下的所述暴露区域的表面的
三维图像，通过图像处理系统处理所述图像，对所述待测构件进行三维重构。
[0021]本专利技术第二方面实施例的基于电化学射流的增材构件的三维重构方法，至少具有如下有益效果：本方法以待测构件为阳极，基于阳极溶解的电化学射流加工可以实现待测构件表面材料的选择性去除，且电化学射流加工可以避免表面质量的影响，由于待测构件为增材构件，通过电化学射流加工去除材料后形成的暴露区域的基底和侧壁由不同取向的材料组成，由此能够一次性揭露增材构件的三维信息，无需对构件进行切削或机械抛光等处理，处理速率快，检测效率高，同时构件表面无损伤，避免构件的微结构信息缺失。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，通过所述电化学射流加工在所述设定区域加工形成呈凹陷结构的暴露区域，所述凹陷结构具有半球形的表面。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，将所述电源装置设置为恒电流输出模式，通过改变所述电源装置的电流密度和/或所述喷嘴的喷射口的截本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于电化学射流的增材构件的三维重构装置，其特征在于，包括：机架，所述机架上设置有工作台，所述工作台上设置有用于夹持待测构件的夹具；喷射装置，包括喷嘴，所述喷嘴朝向所述夹具，用于在所述待测构件的设定区域表面喷射电解液使所述设定区域暴露内部材料，形成暴露区域；电源装置，包括电源正极和电源负极，所述电源正极用于连接所述待测构件，所述电源负极用于连接所述喷嘴；成像装置，用于获取所述暴露区域的表面图像；驱动装置，用于使所述喷嘴和所述成像装置相对于所述工作台运动至对应于所述待测构件的所述设定区域。2.根据权利要求1所述的基于电化学射流的增材构件的三维重构装置，其特征在于，所述驱动装置包括Y轴驱动部、第一Z轴驱动部、X轴驱动部和第二Z轴驱动部，其中：所述Y轴驱动部连接于所述工作台，用于驱动所述工作台沿Y轴方向运动以带动所述待测构件沿Y轴方向运动；所述第一Z轴驱动部连接于所述喷嘴，用于带动所述喷嘴沿Z轴方向运动以靠近或远离所述工作台；所述X轴驱动部连接于所述Y轴驱动部，用于驱动所述Y轴驱动部沿X轴方向运动，以带动所述工作台相对所述喷嘴沿X轴方向运动；或者，所述X轴驱动部连接于所述第一Z轴驱动部，用于驱动所述第一Z轴驱动部沿X轴方向运动，以带动所述喷嘴相对所述工作台沿X轴方向运动。所述第二Z轴驱动部连接于所述成像装置，用于带动所述成像装置沿Z轴方向运动以靠近或远离所述工作台；第一Z轴驱动部和所述第二Z轴驱动部均连接于所述X轴驱动部，且沿X轴方向间隔设置，所述X轴驱动部用于驱动所述第一Z轴驱动部和所述第二Z轴驱动部沿X方向运动，以使所述喷嘴和所述成像装置相对所述工作台沿X轴方向运动。3.根据权利要求1所述的基于电化学射流的增材构件的三维重构装置，其特征在于，还包括图像处理系统，所述图像处理系统与所述成像装置通讯连接，用于接收并处理所述图像以对所述待测构件进行三维重构。4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于电化学射流的增材构件的三维重构装置，其特征在于，所述喷嘴选用圆柱喷嘴或瀑布狭缝喷嘴。5.基于电化学射流的增材构件的三维重构方法，其特征在于，包如下步骤：配置如权利要求1至4中任一项所述的基于电化学射流的增材构件的三维重构装置，将待测构件固定于所述夹具上，调节所述喷嘴的位置使所述喷嘴与待测构件之间的距离处于初始间隙；将所述喷嘴...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵永华，杜建华，卢家俊，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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