[發明專利]一種激光粉末床熔融成形件缺陷反饋與調節方法

有效

• 申請號: 202010645180.4
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111790910B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 廖文和;鄒志永;劉婷婷;張凱;顧明飛;熊志偉;陳香媛;閆志隆;陳丹
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y50/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳月菊

1.一種激光粉末床熔融成形件缺陷反饋與調節方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1，以預設的采樣頻率同步采集熔池光輻射信號和所屬的坐標位置信號，一一對應后進行顏色映射，生成三維立體RGB圖像；具體包括如下子步驟：

S11，采用FPGA以預設的采樣頻率采集光輻射強度信號并發送至計算機串口，驅使增材制造成形控制程序通過串口通訊函數實時讀取串口的光輻射強度信號；

S12，振鏡控制卡以相同的采樣頻率實時采集振鏡坐標位置信號，并在增材制造成形控制程序中調用RTC5函數，實時讀取振鏡控制卡采集的振鏡坐標位置信號；

S13，在打印過程中將光輻射強度信號與振鏡坐標位置信號對應起來實時進行顏色映射，生成三維立體RGB圖像；

S2，根據不同材料組分、不同工藝參數下有缺陷和無缺陷時光輻射強度差異，設置對應的缺陷閾值，根據RGB顏色差異在三維立體RGB圖像上識別出缺陷的類型、形狀并獲取缺陷的空間分布位置；

S3，統計光輻射異常值數量：

如果光輻射異常值數量占整個光輻射信號數量的比例大于預設的第一比例閾值，判定當前零件的缺陷較多，采用停機的調節方式終止當前打印進程；

如果光輻射異常值數量占整個光輻射信號數量大于預設的第二比例閾值但小于第一比例閾值，判定當前零件的缺陷較少，采用局部重熔的調節方式在線修復缺陷，繼續當前打印進程；

所述第一比例閾值和第二比例閾值均大于0；

步驟S11中，所述采用FPGA采集光輻射強度信號并發送至計算機串口包括：

S111，利用光電二極管實時采集經衰減片和濾波片作用后的熔池輻射光信號，并使采集到的熔池輻射光信號在檢測電路作用下轉化為對應的模擬電壓信號；

S112，將模擬電壓信號傳輸至ADC模數轉換器將其轉換成數字信號，再由FPGA接收。

2.根據權利要求1所述的激光粉末床熔融成形件缺陷反饋與調節方法，其特征在于，所述預設的采樣頻率的取值范圍為10kHz-100kHz。

3.根據權利要求1所述的激光粉末床熔融成形件缺陷反饋與調節方法，其特征在于，所述預設的采樣頻率f滿足以下公式：

式中：V_scan為陶瓷SLM激光掃描速度，W_seam為激光光斑直徑。

4.根據權利要求1所述的激光粉末床熔融成形件缺陷反饋與調節方法，其特征在于，所述第一比例閾值為20％。

5.根據權利要求1所述的激光粉末床熔融成形件缺陷反饋與調節方法，其特征在于，第二比例閾值為10％。

6.根據權利要求1所述的激光粉末床熔融成形件缺陷反饋與調節方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：

采用紅外熱像儀作為獨立于光電二極管的監測模塊實時捕獲熔池的熱信號并成像，用以輔助和驗證光電二極管的監測和反饋效果。

7.根據權利要求6所述的激光粉末床熔融成形件缺陷反饋與調節方法，其特征在于，根據存在于次表面缺陷的熱信號保留在打印零件上的時長確定紅外熱像儀的拍攝頻率，所述拍攝頻率與所述時長呈反比。