【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造无损在线监测相关，具体涉及一种主动和被动结合的增材制造监测方法及装备。
技术介绍
1、增材制造技术作为现代先进制造技术的重要支柱，在许多方面超越了传统的加工制造方法。其优势在于不需要采用传统的加工机床和模具，可以实现产品的个性化定制，并能有效地减少生产成本和工时，甚至在许多力学性能上已经达到或超越传统工艺制造的产品。
2、然而，在增材制造过程中,工件内部会产生开裂等缺陷,从而影响零件使用。因此，对制造部件的检测是必不可少的。
3、当前的检测方法主要分为在线和离线两种。相比于零件打印完成后的离线检测，增材制造的过程中的在线检测不仅降低了环境因素的影响，还可以及时发现并调整构建过程中的错误，从而减少材料浪费，降低生产成本，提升生产效率。因此，对增材制造在线检测技术的需求日益迫切。
4、然而，目前的增材制造在线监测的技术主要针对二维平面，通过使用光电二极管、高速摄像机和激光超声等设备，对打印零件每一层的成型过程进行监测，以表征相应层面表面和亚表面的缺陷，并及时进行反馈调整。
5、但这些监测方法在处理增材制造过程中产生的复杂内部残余应力问题上存在挑战。这些技术不仅限制了穿透深度而且限制了内部缺陷识别，难以监测内部裂纹以及裂纹的进一步扩散。
6、这些内部缺陷在加工过程中难以通过试件上方的主动激光超声手段在线监测到，因此通常只能在加工完成后进行检测，这无疑增加了了材料的浪费，还极大影响了批量化制造时的效率。
技术实现思路p>
1、本专利技术提出了一种主动和被动结合的增材制造监测方法及装备，能够有效解决现有增材制造监测技术中存在的监测手段单一的问题，同时实现零件表面缺陷以及内部缺陷的在线监测和反馈。为增材制造工艺减少材料浪费，提升良品率。
2、本专利技术提供了一种主动和被动结合的增材制造监测装备，包括：
3、增材制造加工模块，用于实现样品的逐层打印；
4、主动监测及反馈模块，通过激励激光器光路模块，探测激光器光路模块，对试件实施在线质量监测来及时发现孔隙、裂纹、未熔合等表面缺陷，并用层局部重熔消除部分表面缺陷。
5、智能底板被动监测及反馈模块，通过置于基板下表面的压电传感器监测试件的开裂等内部缺陷，并及时预警并终止打印进程。
6、一种主动和被动结合的增材制造监测方法，其特征在于，具体步骤如下：
7、步骤1：试件打印；
8、步骤2：在线监测：
9、步骤3：反馈控制。
10、本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：在本专利技术中，通过此主被动监测相结合并进行及时反馈的方案，实现了在增材制造过程中：
11、(1)能同时得到零件表面缺陷以及内部缺陷信息，为增材制造的工艺优化提供了数据支撑，有效提高零件质量；
12、(2)能在零件增材制造过程中，实现对零件的在线监测，及时发现缺陷信息；
13、(3)能在监测到缺陷之后及时调整工艺参数，或实施预警并终止打印，有效减少了材料浪费的问题。
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1.一种主动和被动结合的增材制造监测装备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的主动和被动结合的增材制造监测装备，其特征在于，所述增材制造加工模块包括：打印激光器，打印激光器光路上设有的第一准直镜，第一扫描振镜和基板；打印激光器输出打印光束，再经由光学系统打至基板的设定加工区域上，实现样品的逐层打印。
3.根据权利要求1所述的主动和被动结合的增材制造监测装备，其特征在于，激励激光器光路模块包括激励激光器、第二准直镜、第二扫描振镜和光栅；激励激光器输出激励光束，再经由光学系统和光栅打至基板的待测区域上。
4.根据权利要求1所述的主动和被动结合的增材制造监测装备，其特征在于，探测激光器光路模块包括探测激光器，第三准直镜，第三扫描振镜，检测器，数据采集器；探测激光器发射探测光束作用于所述相应区域，检测器通过反射的探测光束拾取由表面超声波引起的扰动，并经过放大和滤波后，被数据采集器捕获；数据采集器采集到数据并存储到工控机中的信号处理系统，并计算进行信号处理，通过分析超声脉冲信号判断当前层是否存在表面缺陷并进行相应反馈。
5.根据权利要
6.一种主动和被动结合的增材制造监测方法，其特征在于，具体步骤如下：
7.根据权利要求6所述的主动和被动结合的增材制造监测方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤如下：
8.根据权利要求7所述的主动和被动结合的增材制造监测方法，其特征在于，所述步骤2.1的具体步骤如下：
9.根据权利要求7所述的主动和被动结合的增材制造监测方法，其特征在于，步骤2.2中，利用压电式传感器接收信号的方法具体为：
10.根据权利要求6所述的主动和被动结合的增材制造监测方法，其特征在于，步骤3中，反馈控制策略为：
...【技术特征摘要】
1.一种主动和被动结合的增材制造监测装备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的主动和被动结合的增材制造监测装备，其特征在于，所述增材制造加工模块包括：打印激光器，打印激光器光路上设有的第一准直镜，第一扫描振镜和基板；打印激光器输出打印光束，再经由光学系统打至基板的设定加工区域上，实现样品的逐层打印。
3.根据权利要求1所述的主动和被动结合的增材制造监测装备，其特征在于，激励激光器光路模块包括激励激光器、第二准直镜、第二扫描振镜和光栅；激励激光器输出激励光束，再经由光学系统和光栅打至基板的待测区域上。
4.根据权利要求1所述的主动和被动结合的增材制造监测装备，其特征在于，探测激光器光路模块包括探测激光器，第三准直镜，第三扫描振镜，检测器，数据采集器；探测激光器发射探测光束作用于所述相应区域，检测器通过反射的探测光束拾取由表面超声波引起的扰动，并经过放大和滤波后，被数据采集器捕获；数据采集器采集到数据并存储到工控机中的信号处理系统，并计算进行信号处理，通过分析超声脉冲信号判断当前层是否存在表面缺陷并进行相应反馈。
5.根据权利要求1所述的主动和...
【专利技术属性】
技术研发人员：况唯一，陆昱仙，卢星，王鸿浩，卢世清，柳炫睿，张凯，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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