[發明專利]一種增材制造中結構缺陷檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202210727484.4
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115090902B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張超;王兆敏;季宏麗;裘進浩;陶翀驄;汪俊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B22F10/30
• 分類號: B22F10/30;B22F10/80;B22F10/85;B22F12/82;B22F12/90;B33Y50/00;B33Y50/02;G01N29/14;G01N29/44;G01N29/48
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

1.一種增材制造中結構缺陷檢測方法，其特征在于，包括：

對增材制造試件的三維模型進行分層處理，獲取各層界面的二維輪廓，生成加工路徑；

在所述增材制造試件的固定測量點處設置非接觸式傳感器，當脈沖激光沿著所述加工路徑逐點加工時，獲取每個加工點處的超聲信號；

根據所有所述超聲信號形成可視化超聲波場，確定超聲波場數據；

根據所述超聲波場數據確定入射波峰值隨加工路徑變化的曲線；

根據所述入射波峰值隨加工路徑變化的曲線判定所述加工點是否存在加工缺陷，若所述加工點存在加工缺陷，剔除所述增材制造試件；若所述加工點未存在加工缺陷，判定所述增材制造試件結構完好，并繼續下一層的增材制造，具體包括：

設定損傷閾值；

提取所述入射波峰值隨加工路徑變化的曲線沿空間的斜率變化，并將所述斜率變化作為損傷因子；

若所述損傷因子高于所述損傷閾值，確定所述加工點存在加工缺陷，剔除所述增材制造試件；

若所述損傷因子低于所述損傷閾值，確定所述加工點未存在加工缺陷，判定所述增材制造試件結構完好，并繼續下一層的增材制造。

2.根據權利要求1所述的增材制造中結構缺陷檢測方法，其特征在于，所述根據所有所述超聲信號形成可視化超聲波場，確定超聲波場數據，具體包括：

所述可視化超聲波場等效于在所述固定測量點處激勵超聲波，并在所述加工路徑的各個加工點處傳感超聲信號；

將沿所述加工路徑測量的所述超聲信號按時間順序放入二維數組，確定超聲波場數據。

3.根據權利要求1所述的增材制造中結構缺陷檢測方法，其特征在于，所述根據所述超聲波場數據確定入射波峰值隨加工路徑變化的曲線，具體包括：

采用加窗過濾方式對所述超聲波場數據進行入射波與反射波分離，再利用二維逆傅里葉變換得到入射波，去除由所述增材制造試件的結構邊界產生的反射波場；

將所述入射波進行連續小波變換，確定入射波信號幅值；

根據所述入射波信號幅值，提取所述入射波信號峰值，確定入射波峰值隨加工路徑變化的曲線。

4.一種增材制造中結構缺陷檢測系統，其特征在于，包括：

加工路徑生成模塊，用于對增材制造試件的三維模型進行分層處理，獲取各層界面的二維輪廓，生成加工路徑；

超聲信號獲取模塊，用于在所述增材制造試件的固定測量點處設置非接觸式傳感器，當脈沖激光沿著所述加工路徑逐點加工時，獲取每個加工點處的超聲信號；

超聲波場數據確定模塊，用于根據所有所述超聲信號形成可視化超聲波場，確定超聲波場數據；

入射波峰值隨加工路徑變化的曲線確定模塊，用于根據所述超聲波場數據確定入射波峰值隨加工路徑變化的曲線；

加工缺陷判定模塊，用于根據所述入射波峰值隨加工路徑變化的曲線判定所述加工點是否存在加工缺陷；若所述加工點存在加工缺陷，剔除所述增材制造試件；若所述加工點未存在加工缺陷，判定所述增材制造試件結構完好，并繼續下一層的增材制造；所述加工缺陷判定模塊，具體包括：

損傷閾值設定單元，用于設定損傷閾值；

損傷因子確定單元，用于提取所述入射波峰值隨加工路徑變化的曲線沿空間的斜率變化，并將所述斜率變化作為損傷因子；

加工缺陷確定單元，用于若所述損傷因子高于所述損傷閾值，確定所述加工點存在加工缺陷，剔除所述增材制造試件；

增材制造單元，用于若所述損傷因子低于所述損傷閾值，確定所述加工點未存在加工缺陷，判定所述增材制造試件結構完好，并繼續下一層的增材制造。

5.根據權利要求4所述的增材制造中結構缺陷檢測系統，其特征在于，所述超聲波場數據確定模塊，具體包括：

超聲信號傳感單元，用于所述可視化超聲波場等效于在所述固定測量點處激勵超聲波，并在所述加工路徑的各個加工點處傳感超聲信號；

超聲波場數據確定單元，用于將沿所述加工路徑測量的所述超聲信號按時間順序放入二維數組，確定超聲波場數據。

6.根據權利要求4所述的增材制造中結構缺陷檢測系統，其特征在于，所述入射波峰值隨加工路徑變化的曲線確定模塊，具體包括：

反射波場去除單元，用于采用加窗過濾方式對所述超聲波場數據進行入射波與反射波分離，再利用二維逆傅里葉變換得到入射波，去除由所述增材制造試件的結構邊界產生的反射波場；

入射波信號峰值確定單元，用于將所述入射波進行連續小波變換，確定入射波信號幅值；

入射波峰值隨加工路徑變化的曲線確定單元，用于根據所述入射波信號幅值，提取所述入射波信號峰值，確定入射波峰值隨加工路徑變化的曲線。