[发明专利]一种针对激光近净成形缺陷的检测优化系统及方法

说明书

本发明属于增材制造技术领域，具体提供了一种针对激光近净成形缺陷的检测优化系统及方法，包括带有追踪功能的运动模块、图形处理模块及3D打印参数调节模块；带有追踪功能的运动模块用于实时动态获取激光加工区域的表面图像；图形处理模块用于对表面图像进行处理以实现对加工过程中的缺陷区域进行精确定位与识别；3D打印参数调节模块用于根据图形处理模块的数据信息及加工位置调整3D打印的加工参数。采用机器视觉与图像处理技术进行缺陷检测，相较于人眼检测使得缺陷检测过程更加迅速准确。运用激光追踪仪精准定位激光作用区域，并使得相机追踪激光进行准确的图片采集，自动反馈缺陷信息，使得LENS工艺参数得到针对性有效调整，从而生成高质量零件。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种针对激光近净成形缺陷 的检测优化系统及方法。

背景技术

激光近净成形工艺(LENS)是一种新型激光快速成形制造工艺，属于增 材制造的一种。其原理是聚焦激光束在控制下，按照预先设定的路径，进 行移动，移动的同时，粉末喷嘴将金属粉末直接输送到激光光斑在固态基 板上形成的熔池，使之由点到线、由线到面的顺序凝固，从而完成一个层 截面的打印工作。这样层层叠加，制造出近净形的零部件实体。LENS技术 可以针对中小规模生产的零件实现无模制造，节约成本，缩短生产周期。 尤其对于那些高性能的、成本高的零件制造具有巨大的技术应用价值。在 航空航天、汽车、船舶等制造领域中有巨大的潜力。

但是在LENS过程中，由于激光功率密度、扫描速度等工艺参数影响， 零部件的形成过程就可能会出现缺陷(如裂纹、孔洞等)因此，对LENS制造 过程中缺陷的在线诊断装置的需求日益增长。尤其是在较大体型的LENS 增材制造中，目前还没有一个完整的方法能准确的使摄像头追踪激光移动， 针对性的采集激光处理的部分区域的图像，并自动的检测缺陷进行处理分 析。即市场急需一种在大体积的3D打印机中亦可进行准确缺陷识别的系统。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中3D打印同时无法进行缺陷检测的问 题。

为此，本发明提供了一种针对激光近净成形缺陷的检测优化系统，包 括带有追踪功能的运动模块、图形处理模块及3D打印参数调节模块；

所述带有追踪功能的运动模块用于实时动态获取激光加工区域的表面 图像及加工位置；

所述图形处理模块用于对所述表面图像进行处理以实现对加工过程中 的缺陷区域进行精确定位与识别；

所述3D打印参数调节模块用于根据所述图形处理模块的数据信息及 加工位置调整3D打印的加工参数。

优选地，所述带有追踪功能的运动模块包括三轴移动平台、激光追踪 仪和CCD相机，所述三轴移动平台固定在打印机上，所述激光追踪仪安装 在所述三轴移动平台上，以用于定位零件表面正在进行激光加工的区域， 所述CCD相机安装在所述三轴移动平台上，以用于在线采集3D打印过程 零件每层的表面图像。

优选地，两个所述CCD相机对称安装在所述三轴移动平台上，各所述 CCD相机从不同角度对加工的零件表面进行实时拍摄。

优选地，所述图形处理模块包括图像预处理单元、生成式对抗神经网 络单元和LBP算法单元；

所述图像预处理单元用于对图像进行灰度化处理以及中值滤波的图像 预处理操作；

所述对抗神经网络单元用于修复图像预处理模块预处理后的图片；

所述LBP算法单元用于识别原图与修复图片之间的差异，实现对缺陷 区域的精确定位与识别。

优选地，所述缺陷区域包括表面裂纹及孔洞。

优选地，所述系统还包括机构控制模块，所述机构控制模块用于根据 所述表面图像的反馈信息来控制3D打印的运动动作。