[发明专利]增材制造工艺中原位与实时质量控制的方法和装置

权利要求书

1.具有至少一个光纤传感器(50)的传感器读出系统(5)的使用方法，所述至少一个光纤传感器(50)通过至少一个信号线(51)连接到处理单元(52)，传感器读出系统(5)作为增材制造装置的一部分，用于正进行的离子和电子束、微波或激光增材制造工艺的原位和实时质量控制，其中，通过具有布拉格光栅、光纤干涉仪或法布里-珀罗结构(500)的光纤形式的至少一个光纤传感器(50)测量声发射，接着是信号传输以及处理单元(52)中的测量的信号的分析、由于烧结或熔化质量与测量的声发射信号之间的相关性进行的增材制造工艺质量的评估，随后是通过反馈回路(53)实时进行的增材制造装置的离子和电子束、微波或激光电子装置(1)的增材制造参数的适应，作为在处理单元(52)中用算法框架解译之后的测量的声发射信号的结果，其中，所述至少一个光纤传感器(50)在离子和电子束、微波或激光源(2)与离子和电子束、微波或激光照射聚焦光斑(30)之间、在工艺轴(L)旁边与样本和所述离子和电子束、微波或激光源(2)分开布置，并且所述至少一个光纤传感器(50)的光纤轴(f)相对于工艺轴(L)分别以0°至90°范围内的角度(θ)倾斜。

2.离子和电子束、微波或激光烧结或熔化装置中的增材制造工艺的原位和实时质量控制方法，在正进行的增材制造工艺期间用可控的离子和电子束、微波或激光参数，使用由离子和电子束、微波或激光电子装置(1)控制的离子和电子束、微波或激光源(2)以及离子和电子束、微波或激光聚焦装置(3)将离子和电子束、微波或激光束以离子和电子束、微波或激光照射聚焦光斑(30)聚焦在烧结或熔化体(4)的工艺表面上，

其特征在于步骤：

-通过使用具有布拉格光栅、光纤干涉仪或法布里-珀罗结构(500)的光纤形式的至少一个光纤传感器(50)实时检测通过工艺区发射并由烧结或熔化脉冲引起的声波，其中，所述至少一个光纤传感器(50)在离子和电子束、微波或激光源(2)与离子和电子束、微波或激光照射聚焦光斑(30)之间、在工艺轴(L)旁边与样本和所述离子和电子束、微波或激光源(2)分开布置，并且所述至少一个光纤传感器(50)的光纤轴(f)相对于工艺轴(L)分别以0°至90°范围内的角度(θ)倾斜，

-通过至少一条信号线(51)将测量的传感器信号传输到处理单元(52)，

-通过算法框架在处理单元(52)中数字化测量的传感器信号，然后分析数字化的传感器信号，所述算法框架提供测量的声发射特征的提取和分类，用于烧结或熔化工艺的质量控制，

-确定改进的未来增材制造参数，然后

-通过反馈回路(53)将改进的增材制造参数从处理单元(52)传输到离子和电子束、微波或激光电子装置(1)，以便在即将进行的离子和电子束、微波或激光烧结或熔化步骤中应用改进的增材制造参数。

3.根据权利要求2所述的离子和电子束、微波或激光烧结或熔化装置中的增材制造工艺的原位和实时质量控制方法，其中，作为算法框架的一部分，通过作为提取技术的小波包分解WPD来完成声发射与增材制造质量的关联。

4.根据权利要求3所述的离子和电子束、微波或激光烧结或熔化装置中的增材制造工艺的原位和实时质量控制方法，其中，作为算法框架的一部分，对于选择主要节点，在处理单元(52)中使用主成分分析PCA。

5.根据权利要求2至4之一所述的离子和电子束、微波或激光烧结或熔化装置中的增材制造工艺的原位和实时质量控制方法，其中，作为处理单元(52)中算法框架的一部分，使用标准傅里叶变换从测量的传感器信号提取重要的特征。

6.根据权利要求2至4之一所述的离子和电子束、微波或激光烧结或熔化装置中的增材制造工艺的原位和实时质量控制方法，其中，作为处理单元(52)中算法框架的一部分，使用神经网络从测量的传感器信号提取重要的特征，用于特征提取和分类。

7.根据权利要求2至4之一所述的离子和电子束、微波或激光烧结或熔化装置中的增材制造工艺的原位和实时质量控制方法，其中，使用对称地围绕工艺轴(L)的多个光纤传感器(50)测量声发射，同时所有光纤传感器(50)的光纤轴(f)相对于工艺轴(L)分别以相等的角度(θ)倾斜。