[发明专利]一种增材制造过程激光熔池在线校准装置及评价方法

权利要求书

1.一种增材制造过程激光熔池在线校准装置，其特征在于：由图像采集系统、隔温密封防护装置、工装支架、数据高速传输与图像预处理系统、上位机控制系统组成；

所述图像采集系统经隔热密封防护后安装固定在工装支架上并与熔池所处平面成一定夹角；

所述数据高速传输与图像预处理系统与图像采集系统利用高速数据传输线缆连接，图像数据经图像预处理后传输至上位机控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种增材制造过程激光熔池在线校准装置，其特征在于：图像采集系统由高速工业相机、镜头、线缆组成，其中高速工业相机适用帧频不小于300fps，相机单个像元大小不大于0.02mm，相机尺寸在100mm×100mm×80mm以内，相机工作距离不小于100mm，且相机与拍摄平面成一定角度；相机线缆要求抗干扰性强、耐高温且柔韧性较高。

3.根据权利要求1所述的一种增材制造过程激光熔池在线校准装置，其特征在于：隔温密封防护装置，由覆在图像采集系统表面实现有效隔热的隔热材料构成，相机线缆出口处进行耐高温密封处理。

4.根据权利要求1所述的一种增材制造过程激光熔池在线校准装置，其特征在于：工装支架架在SLM设备侧壁板上，不与设备干涉；工业相机固定在支架上，可调整支架更改图像采集角度及位置。

5.根据权利要求1所述的一种增材制造过程激光熔池在线校准装置，其特征在于：数据高速传输与软件处理系统，采用搭载高性能芯片的图像采集卡进行实时数据传输及图像预处理。

6.一种增材制造过程激光熔池在线评价方法，基于如权利要求1、2、3、4或5所述的一种增材制造过程激光熔池在线校准装置实现，其特征在于：包含以下步骤，

步骤一、调节图像采集系统内外参数；

步骤二、进行相机标定及精度补偿；

步骤三、设置增材设备加工工艺参数并设定规划好的扫描轨迹；

步骤四、增材设备准备打印，图像采集系统开始捕捉熔池信息；

步骤五、激光扫描振镜运行指定扫描轨迹，在图像采集视野范围内重构相关路径；

步骤六：提取熔池形貌特征参数；

步骤七：图像采集系统采集t_i时刻熔池位置信息，上位机系统计算在该时刻下实际位置(x_i,y_i,)与规划位置(X_i,Y_i)的误差；

步骤八：图像采集系统采集t_i时刻熔池形貌信息，数据高速传输与软件处理系统计算在该时刻下熔池形貌特征参数S(L_i，W_i，α_i)，并利用熔池形貌特征参数与加工工艺参数的对应关系判断当前加工状态。

7.根据权利要求6所述的一种增材制造过程激光熔池在线评价方法，其特征在于：步骤三的实现方法为，

扫描轨迹为规则标准形状，包含直线、折线、标准圆等几何形状。