一种对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统，所述系统包括压电陶瓷声传感器、麦克风、声信号采集卡、第一数据线、第二数据线、第三数据线以及计算机，所述压电陶瓷声传感器通过第一数据线连接所述声信号采集卡，所述麦克风通过第二数据线连接所述声信号采集卡，所述声信号采集卡用于将压电陶瓷声传感器和麦克风所述采集的声信号转换为声信号频率，所述声信号采集卡通过第三数据线连接到所述计算机，所述计算机用于接收所述声信号采集卡采集的声信号并对声信号进行频域转换及分析。本实用新型专利技术成本低、搭建方便、采集数据量少、反应快，可实时在线监测并适配不同机型的择性激光熔化技术下的3D打印机。不同机型的择性激光熔化技术下的3D打印机。不同机型的择性激光熔化技术下的3D打印机。

【技术实现步骤摘要】
一种对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统


[0001]本技术涉及3D打印
，具体地，涉及一种对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统。

技术介绍

[0002]3D打印技术作为第三次工业革命制造领域里的典型代表技术，发展状态时刻受到各界的广泛关注，其中选择性激光熔化成型技术是金属3D打印技术中最有前途的方法之一。而在现阶段，3D打印过程中样品存在孔洞、裂纹及未熔合等缺陷，其位置和概率限制了增材零件在关键结构件上的应用。因此，为克服不利因素的影响,获得优质的成型零件，过程控制是提高3D打印零件精度和机械性能的本质方法,过程监测是实现过程控制的必要前提,合理有效的过程状态监测对3D打印的质量起到了关键性作用。
[0003]目前，选择性激光熔化3D打印缺陷监测的主要方式包括：基于视觉成像的监测、基于温度场的监测、基于光谱分析的监测、基于声学原理的监测、基于电信号的监测。由于成型仓尺寸的限制以及打印过程高强度激光、粉尘惰性气体的干扰，大多数研究只采用高速工业相机记录制造过程，通过图像处理完成监测，其对选择性激光熔化过程内部缺陷监测精度不高，无法准确判断缺陷种类等信息并且无法实现在线实时监测与修复。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术对选择性激光熔化过程中所产生的缺陷监测精度低、无法实时监测、监测设备复杂难以携带等缺点，本技术的目的在于提供一种对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统，能实现对选择性激光熔化过程中孔洞、裂纹及未熔合等缺陷更准确的实时在线监测。
[0005]为解决上述问题，本技术的技术方案为：
[0006]一种对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统，包括压电陶瓷声传感器、麦克风、声信号采集卡、第一数据线、第二数据线、第三数据线以及计算机，所述压电陶瓷声传感器通过第一数据线连接所述声信号采集卡，所述麦克风通过第二数据线连接所述声信号采集卡，所述声信号采集卡用于将压电陶瓷声传感器和麦克风所述采集的声信号转换为声信号频率，所述声信号采集卡通过第三数据线连接到所述计算机，所述计算机用于接收所述声信号采集卡采集的声信号并对声信号进行频域转换及分析。
[0007]可选地，所述压电陶瓷声传感器固定在打印机基板侧壁上，通过固体传播采集声信号。
[0008]可选地，所述麦克风固定在高于打印机基板的成型仓侧壁上，通过空气传播采集声信号。
[0009]可选地，所述系统还包括第一防尘罩和第二防尘罩，所述压电陶瓷声传感器和麦克风分别置于所述第一防尘罩和第二防尘罩内，用于保护压电陶瓷声传感器和麦克风免受金属粉末、激光强度的影响。
[0010]可选地，所述计算机中设置有Labview软件以及声信号缺陷检测模型，用以将声信号与缺陷进行对比分析。
[0011]可选地，所述Labview软件将时域声信号通过功率谱密度转换到频域并且进行降噪分析，用以更有效地建立声波特征信号。
[0012]可选地，所述声信号缺陷检测模型采用深度置信神经网络算法自动提取声信号特征并进行熔化状态的识别，从而实现对声信号的辨别。
[0013]可选地，将两种方式采集的声信号对应的缺陷进行对比分析，确定其缺陷位置及种类，进而实现对缺陷种类、位置的识别。
[0014]与现有技术相比，本技术通过两种声信号采集并监测系统实现在线收集选择性激光熔化成型过程中的各种缺陷信息，并进行及时处理，进而对打印过程进行调控，可以大大提升在线监测的精确性，从而提高金属3D打印件在打印过程中的打印质量，最终提高成品件的质量，降低原料浪费，降低成本。
附图说明
[0015]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0016]图1为本技术实施例提供的对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本技术的保护范围。
[0018]图1为本技术实施例提供的一种对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统的结构示意图，如图1所示，所述系统包括麦克风11、第一防尘罩5、压电陶瓷声传感器6、第二防尘罩13、声信号采集卡7、第一数据线12、第二数据线10、第三数据线8以及计算机9，所述压电陶瓷声传感器6和麦克风11分别置于第一防尘罩5和第二防尘罩13内用以采集声信号，所述声信号采集卡7通过第一数据线12连接压电陶瓷声传感器6，通过第二数据线10连接麦克风11，用以将压电陶瓷声传感器6和麦克风11采集的声信号转换为声信号频率，所述声信号采集卡7通过第三数据线8连接所述计算机9，所述计算机9用于接收所述声信号采集卡7采集的声信号并对声信号进行频域转换及分析。
[0019]金属3D打印机一般包括打印机成型仓1、打印机基板2、激光器3和扫描系统4，在选择性激光熔化打印成型过程中，所述声信号采集有两种方式，第一种为声信号通过固体传播进而采集；第二种为声信号通过空气传播进而采集。具体地，将所述压电陶瓷声传感器和麦克风置于打印机成型仓1内采集声信号，其中所述压电陶瓷声传感器6固定在打印机基板2的侧壁上，通过固体传播采集声信号。所述麦克风11固定在高于打印机基板2的成型仓1的侧壁上，通过空气传播采集声信号。通过所述压电陶瓷声传感器6和麦克风11共同收集选择性激光熔化过程中液体、蒸汽和固体物质之间的摩擦振动产生的声信号，对熔化状态程度
进行监测。将压电陶瓷声传感器6和麦克风11收集到的声信号数据传送给所述声信号采集卡7，所述声信号采集卡7用于将声信号数据转换为声信号频率。再通过所述声信号采集卡7将所述压电陶瓷声传感器6和麦克风11实时采集的选择性激光熔化成型制造过程产生的声信号反馈给计算机9。另外，所述压电陶瓷声传感器6和麦克风11分别置于所述第一防尘罩5和第二防尘罩内13，用于保护压电陶瓷声传感器6和麦克风11免受金属粉末、激光强度的影响。
[0020]所述声信号采集卡7通过第三数据线8与计算机9进行连接，所述计算机9将采集的声信号进行频域转换，并通过深度置信神经网络算法建立的声信号缺陷检测模型对处理后的声信号进行在线分析，发现声信号对应的缺陷类型和缺陷可能出现的位置，并将两种方式下采集的声信号所对应的缺陷进行对比。
[0021]所述计算机9包括Labview软件以及声信号缺陷检测模型，其中Labview软件将两种不同方式采集的择性激光熔化打印过程中的声信号从时域转化为频域，并对两种不同信号的频域分别进行降噪处理，分辨出噪音信息与熔化过程中声信号分布的频域范围，根据不同缺陷的波形和频率不同特点，提取出能够代表打印过程的缺陷特征；其中所述声信号缺陷检测模型采用深度置信神经网络算法自动提取声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统，其特征在于，所述系统包括压电陶瓷声传感器、麦克风、声信号采集卡、第一数据线、第二数据线、第三数据线以及计算机，所述压电陶瓷声传感器通过第一数据线连接所述声信号采集卡，所述麦克风通过第二数据线连接所述声信号采集卡，所述声信号采集卡用于将压电陶瓷声传感器和麦克风所述采集的声信号转换为声信号频率，所述声信号采集卡通过第三数据线连接到所述计算机，所述计算机用于接收所述声信号采集卡采集的声信号并对声信号进行频域转换及分析。2.根据权利要求1所述的对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统，其特征在于，所述压电陶瓷声传感器固定在打印机基板侧壁上，通过固体传播采集声信号。3.根据权利要求1所述的对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统，其特征在于，所述麦克风固定在高于打印机基板的成型仓侧壁上，通过空气传播采集声信号。4.根据权利要求1所述的对选择性激光熔化过程内部缺陷实时在线监测系统，其特征在于，所述系统还包括第一防尘罩和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岭炜，王佳琪，华宇婷，时云，吴卿，张恺，王振，周君斌，朱志荣，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：新型
国别省市：