[发明专利]增材制造缺陷检测方法及增材制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种增材制造缺陷检测方法及增材制造装置。

背景技术

增材制造(3D打印)是一种通过连续熔合一个以上薄层的材料来构建三维物体的制造技术。粉床式增材制造是增材制造技术路线的一种，其基本的工艺步骤如下：粉末供应与铺平系统将粉末材料在工作平台上铺展成薄层，高能量密度的射线束(激光或电子束)在粉末薄层上扫描三维物体的一个截面；之后，工作平台下降一个粉末薄层厚度的距离，在工作平台上铺一层新的粉末，射线扫描三维物体的下一个截面；重复以上步骤，直至该三维物体制造完成。

目前的粉床式增材制造设备大部分无检测缺陷的能力，利用多种检测手段得到打印截面信息，预测或检测成形过程的缺陷，用于指导成形过程工艺参数的调整，是增材制造发展的方向之一。

现有技术中提供了一种采用相机捕捉可见光图像或捕捉红外线图像，并通过连续多层对比，来确认缺陷的方法。该方法的局限在于，只能通过相机这种检测手段进行图像的捕捉，且需要经过前后多层的对比才能检测出缺陷，检测方法较为单一，导致需要进行多层成形才能确认缺陷，导致存在缺陷检测滞后的问题，同时同一检测方法获得的图像信息容易造成误检或漏检，从而导致不必要的工艺调整或甚至是成形的停止。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增材制造缺陷检测方法及增材制造装置，以解决现有增材制造过程中缺陷检测存在的缺陷检测滞后、获得的图像信息易造成误检或漏检的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种增材制造缺陷检测方法，包括：

至少在预热和/或熔化阶段，通过图像拍摄装置获取可见光图像和/或红外线图像，并通过电子成像装置获取电子成像图像；

将可见光图像和/或红外线图像与电子成像图像单独或融合后与标准图像进行对比，在存在差异时，确定预热和/或熔化阶段存在缺陷。

作为优选，还包括：

在预热和/或熔化阶段存在缺陷时，确定所述缺陷的类型以及所述缺陷的严重程度；

根据所述缺陷的类型和/或所述缺陷的严重程度判断是否能够继续增材制造。

作为优选，所述根据所述缺陷的类型和/或所述缺陷的严重程度判断是否能够继续增材制造包括：

在所述缺陷的类型不适合继续增材制造或者所述缺陷的严重程度超出预设程度时，不能够继续增材制造；

在所述缺陷的类型可以继续增材制造和/或所述缺陷的严重程度未超出预设程度时，能够继续增材制造。

作为优选，包括：

在能够继续增材制造时，调整预热和/或熔化阶段中当前次或下次的工艺参数，以减小或修复所述缺陷。

作为优选，还包括：

连续对比多次获得的可见光图像和/或红外线图像以及电子成像图像，判断所述缺陷是否减小或修复。

作为优选，所述标准图像为：通过三维物体模型的切片数据生成的标准界面形状图像，或者通过数值模拟软件得到的能量分布图像以及成分分布图像、，或者所述标准界面形状图像、能量分布图像以及成分分布图像融合后形成的融合成像图像。

本发明还提供一种增材制造装置，包括成形室，安装在成形室内部或外部的图像拍摄装置，安装在成形室内部或外部的电子成像装置，以及连接于所述图像拍摄装置和电子成像装置的控制装置，所述图像拍摄装置用于在预热和/或熔化阶段获取可见光图像和/或红外线图像，所述电子成像装置用于在预热和/或熔化阶段获取电子成像图像。

作为优选，所述图像拍摄装置为连接于所述控制装置的相机或者摄像头。

作为优选，所述图像拍摄装置为相机时，所述相机可通过更换滤光片拍摄可见光图像和红外线图像。

作为优选，所述电子成像装置包括电子采集装置以及连接于所述电子采集装置的信号处理装置，其中：

所述电子采集装置连接于所述控制装置，用于采集预热和/或熔化阶段产生的电子信号，并将所述电子信号发送至所述信号处理装置；

所述信号处理装置连接于所述控制装置，用于接收并处理所述电子采集装置发送的电子信号，并将处理结果发送至所述控制装置，由所述控制装置形成电子成像图像。

本发明通过图像拍摄装置获取可见光图像和/或红外线图像，并通过电子成像装置获取电子成像图像，并单独或融合后与标准图像对比，能够根据对比结果判断是否存在缺陷，检测准确且不易造成误检或漏检，且避免了现有缺陷检测存在的缺陷检测滞后的问题。