[发明专利]一种点对点式激光超声的PBF增材制造在线检测系统和方法

权利要求书

1.一种点对点式激光超声的PBF增材制造在线检测方法，其特征在于：

零件的增材制造过程和激光超声检测过程交替进行，每次增材制造过程的总成形厚度在下一次激光超声检测可覆盖的范围内，在线检测系统扫描成形厚度内的缺陷，并显示出当前层的缺陷情况；直到整个零件完成成形后，通过对所有层的激光超声检测数据解析，重构出成品零件中的缺陷分布；

激光超声检测的系统包括激励激光器、激光超声接收器、光学系统、控制系统和数据处理系统，所述激光超声接收器与打印激光器共用打印激光振镜、透反镜，透反镜将打印激光和接收激光合并至同一光路并分时使用，打印激光振镜的光路轴线垂直于工作表面；激励激光振镜倾斜安装于打印激光振镜一侧，并使激励和接收的激光光路轴线汇聚于工作表面打印区域中心；激励激光器发射的激光脉冲宽度为1~10nm，激光重复脉冲频率30kHz，单激光脉冲的能量为1~2mJ；

所述激光超声检测包括如下步骤：

（1）读取增材制造的切片文件，获得当前检测层的区域几何信息；

（2）设定C扫描和B扫描的网格参数，根据C扫描网格参数在区域内生成扫描网格，并在每个C网格内生成相应的B扫描网格；

（3）进行C网格扫描：扫描时，利用激励激光振镜和激光接收振镜使激励激光与接收激光投射点之间的距离保持不变，且距离保持为C网格参数，每次投射后获得一个检测表面的点对点探测信号，利用获得的点对点探测信号峰峰值判断检测区域是否存在缺陷；

（4）根据检测精度判断是否需要进行B扫描。

2.根据权利要求1所述的点对点式激光超声的PBF增材制造在线检测方法，其特征在于：步骤（3）中，进行C网格扫描前设置参考信号，当点对点探测信号峰峰值与参考信号峰峰值相当时，当前网格标记为0，当发生显著增强时标记为1；显著衰减时标记为-1；信号峰峰值显著增强或衰减表明两投射点之间存在缺陷。

3.根据权利要求1所述的点对点式激光超声的PBF增材制造在线检测方法，其特征在于：步骤（3）中，当完成检测表面的C扫描后，数据处理系统在记录的网格标记值中搜索相邻网格标记值之和的绝对值为1，且网格标记值不为0的网格，并记录该网格序号为边界网格。

4.根据权利要求3所述的点对点式激光超声的PBF增材制造在线检测方法，其特征在于：当需要进行B扫描时，在每个标记为边界网格的C网格内部的B扫描网格上，利用两个振镜使激励激光与接收激光投射点之间的距离保持为B网格参数，进行B扫描，扫描过程中该距离不变；并在扫描过程中和扫描之后按照C扫描的标记和处理数据的方法进行标记，并找出边界网格，实现对缺陷轮廓的精确检测。

5.根据权利要求2所述的点对点式激光超声的PBF增材制造在线检测方法，其特征在于参考信号的设置包括：在测试前，采用相同材料、无缺陷的参考样品在同种激光下激励进行参考信号幅值的标定，并将标定数据存储至数据处理系统。

6.根据权利要求1所述的点对点式激光超声的PBF增材制造在线检测方法，其特征在于：每次增材制造过程的总成形厚度≤0.7mm。