[發(fā)明專利]一種3D打印在線缺陷檢測的多振鏡快速同步掃描裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110302243.0
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113030264A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 時云;喬汝旺;王旭琴;鄧文敬;曹曉;袁書現(xiàn);侯春杰;趙凱;張春杰;郭立杰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天設(shè)備制造總廠有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發(fā)明提供了一種3D打印在線缺陷檢測的多振鏡快速同步掃描裝置，涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括：增材制造加工和檢測接收共享光路系統(tǒng)：實現(xiàn)加工光路和檢測接收光路的配合掃描；激光超聲激勵光路系統(tǒng)：實現(xiàn)激光超聲的產(chǎn)生，并保證激光超聲檢測和加工幅面重合、檢測焦點和增材制造焦點重合；控制系統(tǒng)：實現(xiàn)檢測和增材制造工藝的協(xié)同控制和打印?檢測?反饋控制。本發(fā)明能夠解決激光選區(qū)熔化增材制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)件檢測和質(zhì)量控制難題，突破增材制造工藝和檢測工藝的協(xié)同控制、共享振鏡、打印?檢測?反饋控制等在線檢測關(guān)鍵技術(shù)，為我國航天領(lǐng)域智能化增材制造裝備的研制提供技術(shù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種3D打印在線缺陷檢測的多振鏡快速同步掃描裝置。

背景技術(shù)

以空間站艙體支架為代表的航天產(chǎn)品，需要滿足輕量化、高性能、高質(zhì)量等需求，傳統(tǒng)加工很難實現(xiàn)，金屬增材制造是先進制造和智能制造的核心顛覆性技術(shù)，為航天產(chǎn)品的研制帶來了新一代變革型技術(shù)手段。但金屬增材制造“逐點掃描/逐層堆積”的往復(fù)循環(huán)特點、復(fù)雜整體的制件結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致產(chǎn)生了異于傳統(tǒng)制造的各類特殊的工藝缺陷，給航天增材制造產(chǎn)品的使用帶來了巨大挑戰(zhàn)，亟需開展增材制造在線檢測技術(shù)研究，確保增材制造產(chǎn)品低孔隙率和高質(zhì)量，滿足航天產(chǎn)品服役性能要求。

現(xiàn)階段，激光選區(qū)熔化增材制造裝備集成的在線檢測系統(tǒng)多為可見光、紅外，只能檢測表面缺陷，激光超聲具有精度高和非接觸等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部缺陷的直接檢測，而如何實現(xiàn)激光超聲與增材制造的集成和高效大面積的檢測是增材制造在線檢測技術(shù)的關(guān)鍵點和難點。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種3D打印在線缺陷檢測的多振鏡快速同步掃描裝置，以解決上述存在的難題。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種3D打印在線缺陷檢測的多振鏡快速同步掃描裝置，所述方案如下：

第一方面，提供了一種3D打印在線缺陷檢測的多振鏡快速同步掃描裝置，所述方法包括：

增材制造加工和檢測接收共享光路系統(tǒng)：實現(xiàn)加工光路和檢測接收光路的配合掃描；

激光超聲激勵光路系統(tǒng)：實現(xiàn)激光超聲的產(chǎn)生，并保證激光超聲檢測和加工幅面重合、檢測焦點和增材制造焦點重合；

控制系統(tǒng)：實現(xiàn)檢測和增材制造工藝的協(xié)同控制和打印-檢測-反饋控制；

其中，所述增材制造加工和檢測接收共享光路系統(tǒng)與所述控制系統(tǒng)相連接，所述控制系統(tǒng)與所述激光超聲激勵光路系統(tǒng)相連接。

優(yōu)選的，所述增材制造加工和檢測接收共享光路系統(tǒng)包括：打印激光器、打印光纖、打印準(zhǔn)直器、合束鏡、干涉拾振器、多模光纖、擴束鏡、雙鍍膜振鏡和雙鍍膜場鏡；

所述打印激光器通過打印光纖和打印準(zhǔn)直器相連接，通過打印準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后的光束進入合束鏡，所述干涉拾振器通過多模光纖與擴束鏡相連，光束通過合束鏡反射后進入雙鍍膜場鏡，雙鍍膜場鏡和雙鍍膜振鏡相連接。

優(yōu)選的，所述合束鏡采用1064/532nm鏡片,雙鍍膜振鏡采用1064/532nm雙膜，雙鍍膜場鏡采用1064/532nm雙膜。

優(yōu)選的，所述增材制造加工光路和檢測接收共享光路系統(tǒng)，光路共享雙鍍膜振鏡和雙鍍膜場鏡。

優(yōu)選的，所述激光超聲激勵光路系統(tǒng)包括激勵激光器、激勵光纖、激勵準(zhǔn)直器、動態(tài)聚焦鏡、振鏡和場鏡，所述激勵激光器發(fā)射出的光束依次經(jīng)過激勵光纖、激勵準(zhǔn)直器和動態(tài)聚焦鏡后進入振鏡，振鏡和場鏡相連接。

優(yōu)選的，所述激光超聲激勵光路系統(tǒng)傾斜θ角放置，并通過動態(tài)聚焦鏡和場鏡疊加的方式增加調(diào)焦的范圍，滿足超聲激勵激光掃描區(qū)域覆蓋加工幅面、調(diào)焦范圍覆蓋傾斜角度的要求，保證激光超聲檢測和加工幅面重合、檢測和增材制造焦點重合。

優(yōu)選的，所述傾斜θ角為21°。