[發(fā)明專利]激光增材再制造設(shè)備的過程監(jiān)控系統(tǒng)與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210175982.2
• 申請(qǐng)日: 2022-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN114549479A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王凌風(fēng);王強(qiáng);趙子龍;張巍;唱麗麗;邢飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/73;G06T5/00
• 代理公司: 南京行高知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32404
• 代理人: 王培松;王菊花

本發(fā)明提供一種激光增材再制造設(shè)備的過程監(jiān)控系統(tǒng)與方法，包括加工倉、激光器組件、基板、刮刀組件、料缸、溢粉口、刮刀限位開關(guān)、攝像組件、控制器以及圖像處理器。本發(fā)明通過攝像組件和圖像處理器對(duì)加工倉內(nèi)加工狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和識(shí)別，基于圖像區(qū)域的灰度差異進(jìn)行識(shí)別，在圖像區(qū)域內(nèi)質(zhì)點(diǎn)周圍通過尋找突變點(diǎn)所在位置，若出現(xiàn)突變點(diǎn)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，說明工件加工出現(xiàn)翹曲變形、鋪粉不均等問題，則觸發(fā)報(bào)警，由此可方便、快速地自動(dòng)檢測加工倉內(nèi)工件加工狀態(tài)，工作人員可進(jìn)行及時(shí)處理，有效保證生產(chǎn)工件質(zhì)量問題，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種激光增材再制造設(shè)備的過程監(jiān)控系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

激光3D打印機(jī)即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器，集機(jī)械工程、材料工程、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)一體，是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，是一種累積制造技術(shù)，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體，其基本原理是通過把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器會(huì)按照程序把產(chǎn)品一層層造出來，而打印出的產(chǎn)品，并可以即時(shí)使用。

比較主流的方法包括光固化立體成型(StereoLithographyApparatus，SLA)、選擇性激光燒結(jié)(SelectiveLaserSintering，SLS)等。相較于傳統(tǒng)的制造方法，激光3D打印技術(shù)可以忽略產(chǎn)品部件的外形復(fù)雜程度；制造快速，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與模具生產(chǎn)的同步進(jìn)行，提高研發(fā)效率，縮短設(shè)計(jì)周期；原材料利用率極高，接近100％，在航空航天、工業(yè)造型和醫(yī)療等行業(yè)得到日益廣泛的應(yīng)用。

在激光3D打印過程中，加工倉內(nèi)零件成型過程無法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，加工過程中零件若出現(xiàn)缺陷，工作人員無法進(jìn)行及時(shí)處理，將影響零件最終成型質(zhì)量，浪費(fèi)材料和時(shí)間，增加生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種激光增材再制造設(shè)備的過程監(jiān)控系統(tǒng)與方法，通過攝像裝置對(duì)加工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)獲取的圖像信息進(jìn)行識(shí)別，判斷零件加工出現(xiàn)翹曲變形、鋪粉不均等問題，觸發(fā)報(bào)警器，由此可方便、快速地自動(dòng)檢測加工倉內(nèi)的零件加工狀態(tài)，工作人員可進(jìn)行及時(shí)處理，有效保證生產(chǎn)零件質(zhì)量問題，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提出一種激光增材再制造設(shè)備的過程監(jiān)控系統(tǒng)，包括：

加工倉；

位于加工倉底部的基板；

位于加工倉頂部的激光器組件，用于向基板方向發(fā)射激光束，對(duì)基板表面鋪設(shè)的粉末進(jìn)行燒結(jié)處理，實(shí)現(xiàn)零件的成型；

位于加工倉頂部的可調(diào)節(jié)的攝像組件，其朝向基板方向設(shè)置，用于獲取基板表面的加工零件的圖像；

用于向基板表面進(jìn)行鋪粉的刮刀組件；

位于基板的一側(cè)刮刀限位開關(guān)；

控制器，響應(yīng)于刮刀組件觸碰到刮刀限位開關(guān)，控制所述攝像組件獲取加工零件的圖像；

圖像處理器，用于根據(jù)攝像組件獲取的加工零件的圖像進(jìn)行識(shí)別，基于圖像特征點(diǎn)的橫坐標(biāo)或者縱坐標(biāo)遍歷圖像，確定突變點(diǎn)及其坐標(biāo)，并且響應(yīng)于突變點(diǎn)的總計(jì)數(shù)超過預(yù)設(shè)的預(yù)定值觸發(fā)報(bào)警，否則判定完成單層的打印與監(jiān)控。

優(yōu)選地，所述可調(diào)節(jié)的攝像組件包括支撐架、電機(jī)支架、電機(jī)、相機(jī)支架、相機(jī)以及透明玻璃，其中：

所述支撐架呈倒U形地安裝在加工倉的頂部的外表面，所述加工倉的頂部并位于支撐架下方的位置設(shè)置開口；

所述電機(jī)支架安裝在支撐架上方，電機(jī)安裝在電機(jī)支架上；

所述相機(jī)支架設(shè)置支撐架的下方、并位于支撐架與加工倉之間，所述相機(jī)安裝在相機(jī)支架內(nèi)部的凹槽內(nèi)，相機(jī)的鏡頭朝向所述開口；