一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统及方法，其特征在于，所述系统包括：粉缸、微波模块、信号采集模块、计算模块、提示模块和电源模块；所述微波模块包括波导探头和定向耦合器；所述微波模块设置在粉缸顶部；所述信号采集模块连接微波模块与计算模块；所述计算模块连接提示模块。本申请通过微波检测技术对SLM粉层缺陷进行识别，解决传统缺陷识别检测速度慢、需要耦合剂、容易受对象的表面状态影响的问题。状态影响的问题。状态影响的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统及方法


[0001]本专利技术涉及缺陷检测领域，设计了一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统及方法。

技术介绍

[0002]SLM（Selective Laser Melting，激光选区融化）技术具备制造周期短、不受复杂结构限制、成型件精度高、表面粗糙低等优点从而被广泛应用于制造高端装备零件中，但是在SLM制件中，进行铺粉操作后的粉层容易产生缺陷，包括凹形缺陷、凸形缺陷、供粉不足、供粉过多、翘曲和存在杂质，这会导致最终成型件的缺损和歪斜情况的发生，所以针对粉层缺陷进行缺陷检测有重大意义。
[0003]微波检测是利用微波在传播过程中，遇到对象非连续处而产生反射、透射、散射的特征以及对象的电磁特性（介电常数和损耗的相对变化）而提出的一种新型无损检测技术，具有检测频谱宽、穿透力强、灵敏度高、非接触、无需耦合剂等特点，同时具有检测速度高、受环境影响小以及绿色环保的优点。
[0004]现有对于SLM粉层的检测为超声检测、声发射检测或红外检测等，存在检测速度慢、需要耦合剂、容易受对象的表面状态影响等缺陷，而且针对SLM粉层缺陷识别方法需要依靠人工进行缺陷识别，无法做到对SLM铺粉操作进行实时监控，存在遗漏检、误检、实时性差、效率低的问题，因此缺少一种能针对SLM粉层缺陷快速且精准的智能缺陷识别方案，以便更好解决实际生产实践中粉层缺陷检测低效的技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提出一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统及方法，本专利技术设计的技术方案包括：一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统包括：粉缸、微波模块、信号采集模块、计算模块、提示模块和电源模块；所述微波模块包括波导探头和定向耦合器；所述微波模块设置在粉缸顶部；所述信号采集模块连接微波模块与计算模块；所述计算模块连接提示模块；所述电源模块用于提供所述粉缸、微波模块、信号采集模块和计算模块的工作电压；所述波导探头用于输出微波信号并接收反射的微波信号；所述定向耦合器用于将所述输出微波信号与反射的微波信号独立；所述信号采集模块用于接收所述独立后的反射微波信号并记录储存，然后输入到计算模块；所述计算模块用于对所述独立后的反射微波信号进行计算然后提取缺陷特征；所述提示模块用于接收所述缺陷特征然后对用户进行提示。
[0006]优选地，所述波导探头为长方形探头，设置在粉缸顶部的中心，直接开口辐射到粉缸，所述波导探头尺寸为15mm
×
11mm
×
11mm，设置两个端口，分别为发射微波端口与接收反射微波端口。
[0007]优选地，所述电源模块完成AC/DC变换功能，将220V交流电转换为12V直流电给所述系统提供工作电压。
[0008]本专利技术还另外提供一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别方法，应用于上述的一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统，所述方法包括以下步骤：S10：所述电源模块启动，提供所述粉缸、微波模块、信号采集模块和计算模块的工作电压；S20：所述波导探头输出微波信号并接收反射的微波信号；S30：所述定向耦合器将所述输出的微波信号与反射的微波信号独立；S40：所述信号采集模块接收所述独立后的反射微波信号并记录储存，然后输入到计算模块；S50：所述计算模块对所述独立后的反射微波信号进行计算然后提取缺陷特征；S60：所述提示模块用于接收所述缺陷特征然后对用户进行提示。
[0009]优选地，在执行所述S20时，所述波导探头输出微波信号采用线性蛇形发射的方式对粉层进行扫描，以粉层中心点为原点建立xy坐标轴，发射微波按照设定的步长进行移动，首先向x轴移动，到达设定的x步长后，向y轴移动，到达设定的y步长，重复进行移动操作，直到到达设定终点位置结束。
[0010]优选地，在执行所述S50时，所述计算模块接收所述独立后的反射微波信号后，计算每个检测位置中的反射率然后写入图像矩阵，对所述图像矩阵进行分析判断是否存在缺陷和缺陷类型。
[0011]优选地，所述计算每个检测位置中的反射率然后写入图像矩阵包括：通过所述独立后的反射微波信号计算反射率，公式为：式中，为反射信号，为入射信号；为反射率；然后以粉层中心点为原点建立xy坐标轴，将反射率结果写入图像矩阵，公式为：式中，为检测点坐标，以粉层中心点为原点建立xy坐标轴。
[0012]优选地，所述对所述图像矩阵进行分析判断包括：设置凸阈值与凹阈值，凸阈值大于凹阈值；当某位置点的反射率处于凸阈值与凹阈值间，判断为正常范围状态；当所述某位置点的反射率高于凸阈值，判断为凸形缺陷状态；当所述某位置点的反射率低于凹阈值，判断为凹形缺陷状态；当某位置点连续5次及5次以上判断为凸形缺陷状态或凹形缺陷状态，更新判断为翘曲缺陷状态。
[0013]优选地，所述缺陷特征包括凸形缺陷状态、凹形缺陷状态和翘曲缺陷状态；所述提示模块接收到凸形缺陷状态后，给出更换刮板的提示；所述提示模块接收到凹形缺陷状态后，给出重新铺粉的提示和铺粉规划；所述提示模块接收到翘曲缺陷状态后，给出取消该加
工零件的提示。
[0014]有益效果：
[0015]1、本专利技术通过利用微波检测技术对SLM粉层缺陷进行识别，解决传统缺陷识别检测速度慢、需要耦合剂、容易受对象的表面状态影响的问题；2、本专利技术通过一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别方法利用每个检测点的反射率来筛选缺陷类型，针对SLM融化一层粉末的时间为1~2分钟，能快速识别并筛选缺陷，达到实时监测SLM粉层状态；3、本专利技术通过提示模块接收缺陷特征然后对用户进行提示，针对不同缺陷类型提供不同的操作方案给与用户，并且还提供了铺粉规划，提高后续解决缺陷的效率。
附图说明
[0016]图1是本专利技术一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统的架构示意图；图2是本专利技术一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别方法的流程示意图；图3是本专利技术一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别方法的波导探头输出微波信号的示意图；图4是本专利技术一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别方法的输出微波信号并接收反射微波信号的示意图；图5是本专利技术一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别方法的缺陷识别的时序示意图。
具体实施方式
[0017]下面对本专利技术的实施例作详细说明，下述的实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0018]本专利技术设计了一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统及方法，技术方案包含以下步骤，具体包括：如图1所示，一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统包括：粉缸、微波模块、信号采集模块、计算模块、提示模块和电源模块；微波模块包括波导探头和定向耦合器；微波模块设置在粉缸顶部；信号采集模块连接微波模块与计算模块；计算模块连接提示模块；电源模块用于提供粉缸、微波模块、信号采集模块和计算模块的工作电压；波导探头用于输出微波信号并接收反射的微波信号；定向耦合器用于将输出微波信号与反射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统，其特征在于，包括：粉缸、微波模块、信号采集模块、计算模块、提示模块和电源模块；所述微波模块包括波导探头和定向耦合器；所述微波模块设置在粉缸顶部；所述信号采集模块连接微波模块与计算模块；所述计算模块连接提示模块；所述电源模块用于提供所述粉缸、微波模块、信号采集模块和计算模块的工作电压；所述波导探头用于输出微波信号并接收反射的微波信号；所述定向耦合器用于将所述输出微波信号与反射的微波信号独立；所述信号采集模块用于接收所述独立后的反射微波信号并记录储存，然后输入到计算模块；所述计算模块用于对所述独立后的反射微波信号进行计算然后提取缺陷特征；所述提示模块用于接收所述缺陷特征然后对用户进行提示。2.根据权利要求1所述的一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统，其特征在于，所述波导探头为长方形探头，设置在粉缸顶部的中心，直接开口辐射到粉缸，所述波导探头尺寸为15mm
×
11mm
×
11mm，设置两个端口，分别为发射微波端口与接收反射微波端口。3.根据权利要求1所述的一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统，其特征在于，所述电源模块完成AC/DC变换功能，将220V交流电转换为12V直流电给所述系统提供工作电压。4.一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的一种基于微波检测的SLM粉层缺陷识别系统，所述方法包括以下步骤：S10：所述电源模块启动，提供所述粉缸、微波模块、信号采集模块和计算模块的工作电压；S20：所述波导探头输出微波信号并接收反射的微波信号；S30：所述定向耦合器将所述输出的微波信号与反射的微波信号独立；S40：所述信号采集模块接收所述独立后的反射微波信号并记录储存，然后输入到计算模块；S50：所述计算模块对所述独立后的反射微波信号进行计算然后提取缺陷特征；S60：所述提示模块用于接收所述缺陷特征然后对用户进行提...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树哲，邹亚桐，李博岩，吕忠利，
申请(专利权)人：山东创瑞激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：