[發明專利]選擇性激光熔化3D打印裂紋檢測方法、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202011082156.0
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112371995A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 陳松茂;丁天貺;張祖耀;杜佳豪;陳宇林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/80;B22F12/90;B33Y50/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李秋武

本發明涉及選擇性激光熔化3D打印裂紋檢測方法，包括以下步驟，獲取選擇性激光熔化3D打印機逐層打印過程的聲發射原始波形信號以及與聲發射原始波形信號同步的同步打印視頻；根據同步打印視頻對聲發射原始波形信號進行逐層甄別與標定，獲取每層選擇性激光熔化3D打印的離散聲波信號數據，從離散聲波信號數據中提取時域特征值和頻域特征值；以時域特征值和頻域特征值作為輸入參數進行機器學習訓練；當對輸入參數識別為制件裂紋模式時，發布與所述制件裂紋模式對應的報警信息。本發明還涉及選擇性激光熔化3D打印裂紋檢測裝置及一種存儲介質。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別是涉及選擇性激光熔化3D打印裂紋檢測方法、裝置及存儲介質。

背景技術

3D打印技術(Three Dimensional Printing)也稱為增材制造技術(Additivemanufacturing)，是一種通過熔化、粘結、燒結或熔融等手段將金屬或非金屬材料從粉末態、液態或絲狀逐層打印形成三維實物的技術。根據工藝原理的不同分為:選擇性激光熔化、選擇性激光燒結、電子束熔化、光固化成型、選擇性激光熔化成型等。選擇性激光熔化(Selective laser melting)，是金屬材料增材制造中應用最廣泛的一種3D打印技術，通過采用Nd-YAG激光器、二氧化碳激光器、光纖激光器產生的激光束作為能量源，按照三維CAD切片模型中規劃好的路徑逐層掃描，對金屬粉末進行快速熔化和凝固，最終獲得近乎全致密且力學性能良好的金屬制品。

目前選擇性激光熔化存在的主要問題是：打印過程中，由于受熱和散熱的不平衡，已成形金屬制件內部局部區域存在大小不一的殘余熱應力。過大的熱應力會引起內部不同程度的開裂，并且裂紋會隨著應力的加劇而不斷演化變大，對金屬制品內部結構和強度壽命造成嚴重破壞。目前對激光打印金屬制件的裂紋，主要是通過金相實驗、SEM實驗、顯微鏡等形貌表征方法對任意剖切的試樣進行檢測，工作量大、成本高且裂紋檢測不完整。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的之一是：提供選擇性激光熔化3D打印裂紋檢測方法，通過該方法能夠自動識別選擇性激光熔化3D打印機打印過程中出現的制件裂紋模式并自動發布與該制件裂紋模式對應的報警信息。

本發明的目的之二是：提供選擇性激光熔化3D打印裂紋檢測裝置。

本發明的目的之三是：提供一種存儲介質。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

選擇性激光熔化3D打印裂紋檢測方法，應用于選擇性激光熔化3D打印機，包括以下步驟，

獲取選擇性激光熔化3D打印機逐層打印過程的聲發射原始波形信號以及與聲發射原始波形信號同步的同步打印視頻；

根據同步打印視頻對聲發射原始波形信號進行逐層甄別與標定，獲取每層選擇性激光熔化3D打印的離散聲波信號數據，從離散聲波信號數據中提取時域特征值和頻域特征值；

以時域特征值和頻域特征值作為輸入參數進行機器學習訓練；

當對輸入參數識別為制件裂紋模式時，發布與所述制件裂紋模式對應的報警信息。

進一步，獲取選擇性激光熔化3D逐層打印過程的聲發射原始波形信號的實現方式為，數據處理模塊接收聲音采集裝置采集并發送來的選擇性激光熔化3D逐層打印過程中包括金屬粉末激光熔化、激光啟停、刮板動作、成形缸與粉缸升降、保護氣體流動的聲發射原始波形信號。

進一步，聲音采集裝置為非接觸式數字錄音機，非接觸式數字錄音機設于選擇性激光熔化3D打印機一側。

進一步，獲取與聲發射原始波形信號同步的同步打印視頻的實現方式為，數據處理模塊接收視頻錄制裝置錄制并發送來的選擇性激光熔化3D逐層打印過程中包括金屬粉末逐層打印、激光束掃描與啟停、刮板鋪粉、成形缸與粉缸升降的視頻，其中，視頻錄制裝置與聲音采集裝置同步運行。