[发明专利]金属增材制造多种监测设备在线实时监控系统

权利要求书

1.一种金属增材制造多种监测设备在线实时监控系统，其特征在于：包括高速相机检测模块、可见分光计检测模块、红外热像仪检测模块、抵近可见高光谱相机检测模块、干涉成像光谱仪检测模块、应力应变检测模块、激光超声检测模块、电子计算机断层扫描模块、激光诱导击穿光谱检测模块以及中央处理器，上述各检测模块均与所述中央处理器电连接；

所述高速相机检测模块用于对增材制造件的三维轮廓精度和熔池轮廓进行实时检测并反馈给中央处理器；所述可见分光计检测模块用于对激光的偏转角进行实时检测并反馈给中央处理器；所述红外热像仪检测模块用于对熔池温度进行实时检测并反馈给中央处理器；所述抵近可见高光谱相机检测模块用于对熔池、溅射以及周围环境的空间信息和光谱信息进行实时检测并反馈给中央处理器；所述干涉成像光谱仪检测模块用于利用干涉原理获得一系列随光程差变化的干涉图样，通过反演得到增材制造件的二维空间图像和一维光谱信息并反馈给中央处理器；所述应力应变检测模块用于利用应力应变传感器获得加工过程中增材制造件的应力应变数据并反馈给中央处理器；所述激光超声检测模块配合旋转式加工台用于对增材制造件的表面及近表面缺陷进行实时检测并反馈给中央处理器；所述电子计算机断层扫描模块配合旋转式加工台检测增材制造件的内部缺陷并反馈给中央处理器；所述激光诱导击穿光谱检测模块用于确定增材制造件物质成分及含量并反馈给中央处理器；所述中央处理器用于将上述各检测模块反馈的信息与其设定信息进行比较，发现加工误差和冶金缺陷后反馈给金属增材制造加工端，从而实现加工过程的实时调控。

2.如权利要求1所述的金属增材制造多种监测设备在线实时监控系统，其特征在于：所述中央处理器还用于根据高速相机检测模块反馈的增材制造件的三维轮廓精度和熔池轮廓以及红外热像仪检测模块反馈的熔池温度信息形成加工过程的精度—温度关系，并与设定的精度—温度曲线进行比对，将比对结果反馈给金属增材制造加工端进而调节加工温度和激光移动速度至二者结合的最优值。

3.如权利要求1所述的金属增材制造多种监测设备在线实时监控系统，其特征在于：所述中央处理器还用于根据高速相机检测模块反馈的增材制造件的三维轮廓精度和熔池轮廓、干涉成像光谱仪检测模块反馈的增材制造件的二维空间图像和一维光谱信息以及激光超声检测模块反馈的增材制造件的表面及近表面缺陷信息对增材制造件的表面瑕疵进行定位，将定位信息反馈给金属增材制造加工端。

4.如权利要求1所述的金属增材制造多种监测设备在线实时监控系统，其特征在于：所述中央处理器还用于根据抵近可见高光谱相机检测模块反馈的熔池、溅射以及周围环境的空间信息和光谱信息以及干涉成像光谱仪检测模块反馈的增材制造件的二维空间图像和一维光谱信息进行成型成像之后得到增材制造件的完整的一维光谱、二维图像和三维图形。

5.如权利要求1所述的金属增材制造多种监测设备在线实时监控系统，其特征在于：所述中央处理器将上述各检测模块采集到的多种物理量进行多尺度、多概率仿真，在虚拟空间中完成映射，进而建立数字孪生模型，通过模型产生对应于金属增材制造加工端的修改信息，并将修改信息实时反馈给金属增材制造加工端进行实时调控。

6.如权利要求1所述的金属增材制造多种监测设备在线实时监控系统，其特征在于：所述红外热像仪检测模块包括红外热像仪，所述红外热像仪置于金属增材质造腔体上方且其前方的部分腔体采用蓝宝石材质。

7.如权利要求1所述的金属增材制造多种监测设备在线实时监控系统，其特征在于：所述可见分光计检测模块包括可见分光计，所述可见分光计置于金属增材质造腔体内。

8.如权利要求1所述的金属增材制造多种监测设备在线实时监控系统，其特征在于：所述干涉成像光谱仪检测模块包括干涉成像光谱仪，所述干涉成像光谱仪置于金属增材质造腔体外一侧且其前方的部分腔体采用有机玻璃。