[發明專利]3D打印孔隙缺陷的檢測修復方法

有效

• 申請號: 202110915359.1
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113732308B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 楊洋;王成勇;文琢;陳孟;劉建業;戚文軍
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/50;B22F12/90;B22F10/85;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 廣州市時代知識產權代理事務所(普通合伙) 44438
• 代理人: 陳惠珠

本申請關于一種3D打印孔隙缺陷的檢測修復方法。包括以下步驟：(1)對第i層進行缺陷檢測，確定缺陷區域；(2)根據第i層所述缺陷區域的圖像確定所述缺陷區域的缺陷類型；(3)根據所述缺陷類型確定缺陷修復方式，修復所述缺陷區域并標記為修復區域；(4)對所述第i層的所述修復區域進行孔隙檢測；(5)根據孔隙體積以及所述修復區域體積確定所述修復區域的孔隙率；(6)根據所述修復區域的孔隙率確定是否存在孔隙缺陷并進行修復。通過圖像檢測逐層確定所述缺陷類型和所述缺陷區域，并檢測所述修復區域的所述孔隙缺陷并進行修復，以實現所述修復區域的合格修復，提高了鑄件的力學性能合格率。

技術領域

本申請涉及計算機視覺及工業自動化檢測技術領域，尤其涉及一種3D 打印孔隙缺陷的檢測修復方法。

背景技術

現有技術中，選區激光熔融技術(即，SLM)被廣泛應用于金屬鑄件的3D打印。所述SLM通過按照鑄件的結構特征逐層鋪設金屬粉末，通過激光束對選定區域的金屬粉末進行熔融，經過冷凝成型以及逐層堆疊進行三維鑄件的制造。所述SLM由于具備對復雜、微細結構的一體化成形能力，被廣泛的運用在航空航天、醫療器械及其植入體、模具和汽車等領域。

目前，所述SLM技術制造的鑄件存在表面粗糙，內部孔隙和輪廓異常，會對鑄件的力學性能造成不良影響。尤其是所述內部孔隙，位于鑄件內部，難以通過簡單的機器視覺識別內部孔隙的位置，進而無法對所述內部孔隙進行修復。然后對所述表面粗糙和輪廓異常的區域進行機械削銑或者激光燒蝕的方式消除缺陷，對缺失區域通過重新鋪粉后二次打印的方式會造成重修修復的缺陷區域與鑄件之間的連接區域出現了大量的所述內部孔隙。表面上鑄件正常完成了打印流程，但實際上獲得的是一個有大量所述內部孔隙缺陷的鑄件，也無法通過鑄件的力學性能檢測。所述孔隙缺陷通常為冶金孔和鎖眼孔；所述冶金孔是高激光能量密度下元素蒸發、氣體逃逸和熔池捕獲氣體產生的產生；所述鎖眼孔是由金屬粉末快速凝固而沒有完全填充間隙所致，且其數量隨掃描速度的增加而增加。

因此，如何檢測出所述SLM鑄件的孔隙缺陷的位置以及對所述孔隙缺陷進行修復成為亟需解決的問題。

發明內容

為了克服所述SLM鑄件的孔隙缺陷以及修復所述孔隙缺陷的技術問題，本申請第一方面提供一種3D打印孔隙缺陷的檢測修復方法，包括以下步驟：(1)對第i層進行缺陷檢測，確定缺陷區域；(2)根據第i層所述缺陷區域的圖像確定所述缺陷區域的缺陷類型；(3)根據所述缺陷類型確定缺陷修復方式，修復所述缺陷區域并標記為修復區域；(4)對所述第i層的所述修復區域進行孔隙檢測；(5)根據孔隙體積以及所述修復區域體積確定所述修復區域的孔隙率；(6)根據所述修復區域的孔隙率確定是否存在孔隙缺陷并進行修復：若所述孔隙率大于等于第一預設閾值，則調整打印參數對所述修復區域進行再次修復；若所述孔隙率小于第一預設閾值，則打印第i+1層。

在一種實施方式中，所述對所述第i層的修復區域進行孔隙檢測具體包括：獲取所述第i層的修復區域的CT圖像，經過閾值分割算法建立所述修復區域的三維模型；所述三維模型包括所述修復區域體積、孔隙中心點坐標和孔隙體積。

在一種實施方式中，所述根據孔隙體積以及所述修復區域體積確定所述修復區域的孔隙率具體為：根據所述孔隙體積、所述修復區域體積以及孔隙率計算公式確定所述修復區域的孔隙率；所述孔隙率計算公式為：P＝ (v₀-v)/v₀*100％；所述P為孔隙率；所述v0為所述修復區域體積；所述v為所述孔隙體積。

在一種實施方式中，所述若所述孔隙率大于等于第一預設閾值，則調整打印參數對所述修復區域進行再次修復具體包括：若所述孔隙率大于等于第一預設閾值，則降低對所述熔池的激光掃描速度，降低激光功率，減小激光掃描間隔；對所述修復區域進行鋪粉打印；所述第一預設閾值范圍為：0.004％至0.006％。