[发明专利]具光谱质谱复合在线检测功能的增材加工系统及方法

摘要

本发明公开了具光谱质谱复合在线检测功能的增材加工系统及方法，本发明增材加工过程中，利用脉冲激光辐照沉积层表面金属，使沉积材料气化和电离，形成包含等离子体、气体与微颗粒的混合物。光谱仪采集等离子体的光谱信号，来分析沉积层中的金属成分及含量；同步的，质谱仪吸附气体与微颗粒，来分析其成分及含量。本发明可实现增材制造金属材料成分与含量的宽谱精确检测，从而可为增材加工过程中质量和缺陷的控制提供技术支撑。

主权项

1.具光谱质谱复合在线检测功能的增材加工系统，其特征是：包括增材加工子系统和光谱质谱复合在线检测子系统；所述增材加工子系统用来进行金属增材加工，增材加工子系统包括用来进行金属增材加工过程控制的控制单元；所述光谱质谱复合在线检测子系统包括脉冲激光器、激光光路单元、激光头、光谱仪、光谱仪光路单元、光谱采集头、质谱仪、质谱仪气路单元、质谱采集头和采集头运动控制机构；脉冲激光器、光谱仪、质谱仪、采集头运动控制机构均连接控制单元；激光头、光谱采集头和质谱采集头均设于一固定支架上，采集头运动控制机构用来在控制单元的控制下，带动该固定支架在沉积层上方扫描；脉冲激光器通过激光光路单元连接激光头，脉冲激光器用来产生激光束，激光光路单元用来将产生的激光束传输至激光头，激光头将激光束作用于形成的沉积层上；光谱仪通过光谱仪光路单元连接光谱采集头，光谱采集头用来采集沉积层上方的光谱信号，并将采集的光谱信号通过光谱仪光路单元传输至光谱仪，光谱仪用来根据光谱信号检测金属成分及含量，并将检测结果反馈至控制单元；质谱仪通过质谱仪气路单元连接质谱采集头，质谱采集头用来采集沉积层上方的微颗粒和气体的混合物，并将采集的混合物通过质谱仪气路单元传输至质谱仪，质谱仪用来检测轻元素成分及含量，并将检测结果反馈至控制单元。