【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造，特别是涉及一种金属3d打印设备铺粉和扫描后零件状态监控系统及监控方法。
技术介绍
1、目前，3d打印是将切片文件导入到设备，控制软件逐层成形的制造方式，成形材料多为金属或塑料等材料。随金属3d打印技术在航空航天、汽车、模具等行业的快速应用，大尺寸、复杂形状零件的需求逐渐增加。
2、设备持续打印过程中，由于粉末状态、刮刀状态、除尘系统等硬件因素会造成的打印区掉粉、堆粉；铺粉不足；零件翘起；粉床刮印等问题。在激光烧结中，遇到上述问题时，易造成未熔合、过度重熔、零件与刮刀碰撞，烧结黑斑等严重问题，影响零件打印效果。
3、大尺寸零件打印时，当粉末原料、设备在长时间工作中，出现异常时，铺粉、成形都可能会出现异常缺陷，导致后续打印失败；尤其对于复杂形状零件，每层的零件截面形状、面积都可能变化，当有较大的变化时，成形极易出现缺陷，导致后续打印失败。传统的作业中需要工作人员守在设备旁，时刻关注工作状态，且人工观察、干预，有一定不可控和滞后性，影响零件成品率。
4、现有检测系统多采用高速工业相机配合温度场、光谱分析、声学原理对打印中熔池进行微观监测；而对于宏观的实时监测，由于成型仓尺寸的限制以及打印过程高强度激光、粉尘惰性气体的干扰，大多数研究只采用高速工业相机记录制造过程，通过图像处理完成监测，仅能监测铺粉的平整性，对激光扫描后零件状态难以监测，缺少对缺陷类型识别和判断，且高频的图像处理信号难以实现实时监控和反应。
技术实现思路
1、本专
2、本专利技术是这样实现的，一种金属3d打印设备铺粉和扫描后零件状态监控系统，包括相机模块、通信模块、图像算法模块、显示模块、光源模块；
3、所述相机模块，包括工业相机，用于在打印设备铺粉完成后和激光扫描完成后进行拍照成像，获取图像资料；
4、所述通信模块，包括监控系统和上位机系统的通信连接协议，用于控制上位机系统和监控系统之间的信息传输，信息包括图像资料、层数据资料、控制信号资料；
5、所述图像算法模块，内置于电脑中，用于对获取的当前打印层切片信息进行解析和对相机模块获取的图像资料进行运算处理，得出零件打印区域铺粉状态信息和扫描状态信息；
6、所述显示模块，包括显示器，用于对图像算法模块处理后得出的信息进行显示；
7、所述光源模块，包括多个光源，用于保证成形幅面内各位置光照均匀稳定。
8、在上述技术方案中，优选的，所述工业相机安装在金属3d打印设备的成形舱外。
9、在上述技术方案中，优选的，所述上位机系统用于获取当前打印层切片信息并发送至监控系统，由监控系统的图像算法模块解析出轮廓信息，绘制出零件打印范围。
10、在上述技术方案中，优选的，图像算法模块中，对图像资料进行运算处理时，处理零件打印区域内铺粉后的图像和激光扫描后的图像。
11、在上述技术方案中，优选的，显示模块中，信息包括分析结果及图像。
12、一种金属3d打印设备铺粉和扫描后零件状态监控方法，包括如下步骤：
13、s1、监控系统安装在打印设备的上位机系统软件内，上位机系统获取当前打印层切片信息并发送至监控系统，监控系统解析出轮廓信息，绘制出零件打印范围；
14、s2、监控系统分别在打印设备铺粉完成后和激光扫描完成后，控制工业相机进行拍照成像；
15、s3、监控系统通过内置的图像算法模块分别对零件打印区域内铺粉后的图像和激光扫描后的图像进行运算处理，得出零件打印区域铺粉状态信息和扫描状态信息；
16、s4、监控系统与打印设备的上位机系统进行通信，反馈零件打印区域内铺粉状态信息和激光扫描状态信息；
17、s5、监控系统根据设置的检测阈值，作出相应的处置动作。
18、在上述技术方案中，优选的，步骤s3中，图像算法模块进行运算处理的具体过程如下：
19、a1、对图像进行畸变矫正处理；
20、a2、从上位机系统获取层数据信息和图像信息，解析出零件轮廓信息，并绘制在畸变矫正后的图像上；
21、a3、根据当前层图像信息计算出标准光亮度平场图像，通过算法对比像素灰度，并提取出当前层图像异常像素点，计算个数；
22、a4、将异常像素根据相机模块精度计算出各个异常位置面积，根据用户设置检测阈值，进行分级；
23、a5、将检测结果信息传输到上位机系统，分别对应不同动作进行处理。
24、在上述技术方案中，进一步优选的，a4中，检测阈值将每项异常类型中的缺陷等级分为噪点、预警、报警三类，分别对应继续打印且无任何标记、继续打印并标记缺陷位置及类型、二次铺粉并标记缺陷位置及类型。
25、本专利技术具有的优点和积极效果是：
26、(1)本专利技术的监控系统通过安装在成形舱外的工业相机和内置在电脑上的图像算法模块，可对打印设备铺粉、激光烧结状态，进行实时监控、检测；出现缺陷时，可快速识别并自动准确判断缺陷类型和缺陷等级，并按缺陷类型和缺陷等级自动作出不同应对措施，自动化程度高，大大减少工作人员工作量，提高零件打印成功率。此外，监控系统拥有高精度自动嫁接功能，可通过相机模块自动识别零件底座轮廓信息，并从上位机系统获取切片层数据信息，通过矩阵算法，将切片层轮廓对齐到相机模块采集到的零件底座轮廓，实现自动嫁接打印。
27、(2)本专利技术的监控系统以层为单位，仅在零件打印区域内针对宏观铺粉和激光扫描状态进行监测，检测时间短，检测精度高；打印全程可追溯，所有层图像可检索，缺陷图有标记及缺陷类型描述。
28、(3)本专利技术的监控系统可对打印过程中出现少粉、翘起、堆粉、未熔合等缺陷进行实时检测判断，杜绝产生铺粉缺陷后仍进行激光烧结，避免打印缺陷的形成，并实时检测激光扫描状态，及时发现因激光烧结导致的缺陷，打印状态的检测为设备长时间稳定打印提供保障，提高零件打印成功率。
29、(4)本专利技术的监控系统成本低，对使用的工业相机和图像算法模块要求低，节约生产成本；且工业相机装在成形舱外，降低舱内粉末、烟尘、压力等问题影响，延长使用寿命。系统安装简单，适用性强，不受成形零件尺寸、材料、参数等问题影响，可应用于不同类型打印设备上。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种金属3D打印设备铺粉和扫描后零件状态监控系统，其特征在于，包括相机模块、通信模块、图像算法模块、显示模块、光源模块；
2.根据权利要求1所述的金属3D打印设备铺粉和扫描后零件状态监控系统，其特征在于，所述工业相机安装在金属3D打印设备的成形舱外。
3.根据权利要求1所述的金属3D打印设备铺粉和扫描后零件状态监控系统，其特征在于，所述上位机系统用于获取当前打印层切片信息并发送至监控系统，由监控系统的图像算法模块解析出轮廓信息，绘制出零件打印范围。
4.根据权利要求1所述的金属3D打印设备铺粉和扫描后零件状态监控系统，其特征在于，所述图像算法模块中，对图像资料进行运算处理时，处理零件打印区域内铺粉后的图像和激光扫描后的图像。
5.根据权利要求1所述的金属3D打印设备铺粉和扫描后零件状态监控系统，其特征在于，所述显示模块中，信息包括分析结果及图像。
6.一种金属3D打印设备铺粉和扫描后零件状态监控方法，基于上述权利要求1-5任一项所述的监控系统实现，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的金属3D打印设备铺
8.根据权利要求7所述的金属3D打印设备铺粉和扫描后零件状态监控方法，其特征在于，A4中，检测阈值将每项异常类型中的缺陷等级分为噪点、预警、报警三类，分别对应继续打印且无任何标记、继续打印并标记缺陷位置及类型、二次铺粉并标记缺陷位置及类型。
...【技术特征摘要】
1.一种金属3d打印设备铺粉和扫描后零件状态监控系统，其特征在于，包括相机模块、通信模块、图像算法模块、显示模块、光源模块；
2.根据权利要求1所述的金属3d打印设备铺粉和扫描后零件状态监控系统，其特征在于，所述工业相机安装在金属3d打印设备的成形舱外。
3.根据权利要求1所述的金属3d打印设备铺粉和扫描后零件状态监控系统，其特征在于，所述上位机系统用于获取当前打印层切片信息并发送至监控系统，由监控系统的图像算法模块解析出轮廓信息，绘制出零件打印范围。
4.根据权利要求1所述的金属3d打印设备铺粉和扫描后零件状态监控系统，其特征在于，所述图像算法模块中，对图像资料进行运算处理时，处理零件打印区域内铺粉后的图像和激光扫描后的图像...
【专利技术属性】
技术研发人员：关凯，翟梦春，赵欢欢，
申请(专利权)人：天津镭明激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。