【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属增材制造领域，尤其涉及工业ct系统对电子束选区熔化过程中的在线监测，对打印过程中出现的缺陷识别、标记以及预防。
技术介绍
1、随着航空航天、生物医疗、微电子、交通运输及国防工业的飞速发展，金属制造件日趋复杂化并且对其精度要求越来越高，传统的焊接工艺难以适应高技术制造领域的发展趋势，电子束选区熔化技术（esbm），是增材制造技术发展到 21 世纪的一种技术，该技术基于离散堆积原理， 以电子束为热源，在计算机的控制下选择性地熔化金属粉末，逐层熔化，层层叠加，最终形成致密的三维金属零部件。但是在增材制造金属制件在加工和成形的过程中，仍存在着严峻的技术挑战和亟需解决的若干共性基础问题，例如，加工制件的内部往往存在裂纹、孔洞和夹渣等缺陷，它们不但对工件的性能和使用寿命造成一定的影响，而且还会威胁机器的使用安全，但目前还没有完全发现在线预防和检测这些缺陷的方法。
2、因此“工业用计算机断层成像技术”（简称工业ct）在此背景下油然而生，工业ct成像技术是一种依据外部投影数据重建物体内部结构图像的无损检测技术，该技术可以非接触、非破坏性地检测物体内部缺陷，得到没有重叠的数字化图像，该技术不仅可以获得零部件内部缺陷的三维空间信息，而且可以直观、准确地表达零部件内部缺陷的全方位信息，通过在ebsm中融合工业ct系统，对ebsm中出现缺陷识别和标记，尽而调节电子束设备的参数，及时改善缺陷所引发的质量不合格的问题，这样做不但提高了加工制件的质量、减少因缺陷的存在使制件成形后因质量不合格带来的高额生产成本以及较长的加工周期，
技术实现思路
1、本专利技术专利提供了一种融合在线ct检测系统的电子束选区熔化设备和方法，ebsm过程中融合了工业ct系统。该设备可以实时监测ebsm加工过程，直观、准确地表达零部件内部缺陷的全方位信息，降低了因缺陷未及时发现而导致加工的制件质量不达标而带来的各种损失、提高了ebsm的生产质量的同时缩短了加工周期。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案。
2、第一步，在真空的状态下，先将需要打印的金属粉末倒入粉仓内，同时启动控制射线源和探测器的计算机系统，使其处于预准备的阶段。
3、第二步，利用铺粉机构，把从粉仓流下的金属粉末送往成形平台，启动电子枪发射小型电子束流预先烧结并固定粉末床、粉末预热到最佳温度值后停止预热。
4、第三步，对粉末预热后，该复合设备开始工作，电子枪开始下束，成形加工平台下降一定高度，下降的高度就是粉层的厚度，也是已加工制件的高度，此时关闭电子枪并开启工业ct扫描模式。在ct模式开启前，射线源、探测器需要根据已经成形的工件形状、大小来调节空间位置，使射线源焦斑、加工制件旋转中心以及探测器的中心尽可能位于一条直线，这样做保证了制件的二维切片图像位于正中心。
5、第四步，通过控制旋转平台、y、z轴机械运动装置调节射线源、探测器的位置后，工业ct系统开始启动，射线源发出x射线穿过已经成形的加工制件，随后探测器接收通过加工制件的x射线，并将其转换成电信号传递给数据采集与信号处理系统，形成二维切片图像。同时计算机系统控制旋转工作台匀速的转动，使x射线全方位扫描已成行的加工制件，即而形成多个连续的二维切片图像，这些切片图像再经过相应的算法重建三维模型，即可清楚的观察到加工制件内部的缺陷。
6、第五步，加工制件重建后，如果工件出现缺陷，则通过机器深度学习算法在三维图像中识别、标记它们并将其保存在计算机的缺陷数据库，这样做不但便于再次加工时的精准识别，即起到了提前预防作用。而且根据缺陷数据库中优化的加工参数，可防止未加工制件出现同样的缺陷（对于工件质量要求较严格的工件，可以重新打印加工制件，节约了打印时间）。若工件未出现缺陷或者出现了较微小的缺陷时（对工件质量要求不高）则关闭工业ct系统和旋转平台，继续启动电子枪下束，完成剩余制件的加工。
7、第六步，重复第三步、第四部和第五步，直到最终完成整个打印过程，中途可以根据对加工工件的质量要求决定是否打印。
8、为完成以上的技术方案，本专利技术专利采用如下的方法：
9、其特征在于：包括旋转平台、工业ct系统、可移动的机械装置。电子束加工一定高度制件后开启射线源和探测器，并停止电子枪下束，同时调节可移动的机械装置，使得射线源、探测器以及加工制件中心处于同一直线，x射线穿过已成形工件，探测器接收透过工件后的x射线，形成二维切片图像。此时计算机控制旋转平台转动（旋转平台不仅可以转动，同时z轴机械装置也可以在其上左右移动），使得x射线全方位扫描已加工制件，尽而形成多个二维切片图像。多个连续的二维切片经过相应算法构建形成三维模型，即可以清晰的观察到加工制件的内部结构，再通过机器深度学习算法对缺陷识别和标记，并将出现在三维模型中的缺陷保存至计算机系缺陷数据库中，避免下次打印出现同样的缺陷，同时根据已出现的缺陷，改善电子束加工参数，起到了实时监测缺陷的作用。当然对于加工质量要求较高的制件，可以随时终止打印，重新打印，这样也避免了制件完全加工后因质量不合格带来的损失，如浪费原材料、增加了生产周期。若未出现缺陷或者出现了较微小的缺陷时（对工件质量要求不高），这时关闭工业ct系统和旋转平台，启动电子枪下束。即电子束每加工一部分，射线就会扫描一部分，对每一部分的加工制件做到实时检测的作用，直到整个零件完全成形，质量达到所需的要求。
10、旋转平台，该平台的结构类似于滑轨，工业ct系统开启时，可以使其上的可移动机械装置左右移动，调节射线源和探测器在x轴方向的位置，同时旋转平台作为整个机械装置最大载体，它最大作用是可持续匀速旋转，保证x射线全方位扫描加工制件。平台旋转时，射线源和探测器在旋转平台的控制下发生转动，成形缸不转动。
11、可移动的机械装置，一共有两组可移动机械装置，分别控制射线源和探测器在y轴和在z轴上的移动，并且这两组可移动装置和旋转平台之间有相对运动的关系，使的射线源和探测器拥有6个自由度，即在x、y、z方向都可以移动。
12、与现有技术比，本专利技术的有益效果如下：
13、本专利技术提供了一种融合在线ct检测系统的电子束选区熔化设备和方法，利用了工业ct检测的优点。在ebsm过程中，利用射线源和探测器，对已加工制件在线扫描，进而对缺陷做到识别、标记和保存，不仅可以提高加工制件的生产质量，节约成本，减少加工周期同时还可以储存缺陷数据库，根据不同种类的缺陷，计算机系统会向ebsm过程中反馈相应的改善缺陷的加工参数，预防和避免已经出现的缺陷。和传统单一电子束设备的结构相比，有益效果如下。
14、旋转平台，它不仅作为整个机械装置的支撑，同时在射线源启动后，它也可以匀速的旋转全方位扫本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种融合在线CT检测系统的电子束选区熔化设备和方法，其特征在于：包括旋转平台、可移动的机械装置、工业CT系统，金属粉末从粉仓流下，通过铺粉装置先将其均匀的铺在工作平台上，再送往温度保护罩下的成形平台预热。预热完成后，该复合设备开始工作，启动电子枪下束并控制加工平台下降一定高度，下降的高度是加工制件的成形高度，成形一定高度后关闭电子枪下束同时开启工业CT扫描检测模式，对工件边加工边检测即实现实时监测EBSM的作用。在工业CT系统开启前，首先使射线源焦斑、旋转中心以及探测器的中心尽可能位于同一条直线上，主要通过调节旋转平台、Y、Z轴移动机械装置，使射线源和探测器在X,Y,Z轴3个方向都可以移动。调整各个装置的位置后，启动射线源发出X射线穿过已成形的加工制件，随后探测器接收通过工件的 X 射线，并将其转换成电信号传递给数据采集与信号处理系统，计算机系统控制旋转平台匀速的转动，使X射线全方位扫描已成行的加工制件并形成多个连续二维切片图像，这些二维切片图像经过相应算法后可重建三维模型，此时即可清楚的观察到加工制件内部的缺陷。标记处理完缺陷后将其保存至计算机系统中设置的缺陷数据库并使用仿
2.根据权利要求1所述的，一种融合在线CT检测系统的电子束选区熔化设备和方法，其特征在于：在EBSM过程中融合了工业CT系统，边打印边检测，即实时监测EBSM的加工过程，直观、准确地表达零部件内部缺陷的全方位信息，通过机器深度学习算法将缺陷在三维图像中识别、标记，随后用仿真软件找到优化该缺陷的最佳电子束加工参数并将其保存至相对应缺陷库中，这样做不但便于下次对加工制件缺陷的精准识别，而且根据缺陷数据库中的优化参数数据，可防止未加工制件出现同样的缺陷（对于质量要求较严格的制件，可以立即停止设备工作，即重新打印加工制件，缩短了加工周期）。若未出现缺陷或者出现了较微小的缺陷时（对工件质量要求不高时），则关闭工业CT系统和旋转平台，继续启动电子枪下束，重复以上边加工边检测的步骤，完成剩余制件的加工，这样做不但降低了因缺陷未及时发现而导致加工制件质量不达标而带来的资金损失、而且也缩短了加工周期、节约了生产的原材料。
3.根据权利要求1所述的，一种融合在线CT检测系统的电子束选区熔化设备和方法，其特征在于：旋转平台，平台的结构类似于滑轨，工业CT系统开启时，上方的移动机械装置可在平台上左右移动，调节射线源和探测器在X轴方向的位置。同时旋转平台作为整个机械装置最大载体，它最大作用是可持续匀速旋转，这样保证了X射线全方位扫描加工制件。当平台旋转时，射线源和探测器在旋转平台的控制下同时发生转动，成形缸不转动。
4.根据权利要求1所述的，一种融合在线CT检测系统的电子束选区熔化设备和方法，其特征在于：可移动的机械装置，一共有两组可移动机械装置，分别控制射线源和探测器在Y轴和在Z轴上的移动，并且这两组可移动装置和旋转平台之间有相对运动的关系，使的射线源和探测器拥有6个自由度，即在X、Y、Z方向都可以移动。
...【技术特征摘要】
1.一种融合在线ct检测系统的电子束选区熔化设备和方法，其特征在于：包括旋转平台、可移动的机械装置、工业ct系统，金属粉末从粉仓流下，通过铺粉装置先将其均匀的铺在工作平台上，再送往温度保护罩下的成形平台预热。预热完成后，该复合设备开始工作，启动电子枪下束并控制加工平台下降一定高度，下降的高度是加工制件的成形高度，成形一定高度后关闭电子枪下束同时开启工业ct扫描检测模式，对工件边加工边检测即实现实时监测ebsm的作用。在工业ct系统开启前，首先使射线源焦斑、旋转中心以及探测器的中心尽可能位于同一条直线上，主要通过调节旋转平台、y、z轴移动机械装置，使射线源和探测器在x,y,z轴3个方向都可以移动。调整各个装置的位置后，启动射线源发出x射线穿过已成形的加工制件，随后探测器接收通过工件的 x 射线，并将其转换成电信号传递给数据采集与信号处理系统，计算机系统控制旋转平台匀速的转动，使x射线全方位扫描已成行的加工制件并形成多个连续二维切片图像，这些二维切片图像经过相应算法后可重建三维模型，此时即可清楚的观察到加工制件内部的缺陷。标记处理完缺陷后将其保存至计算机系统中设置的缺陷数据库并使用仿真软件找到优化该缺陷的最佳电子束加工参数，并将这些优化的参数数据保存至相对应缺陷库中，当下次再加工制件时，若出现相似的缺陷，数据库可以快速的识别它们，并及时向电子束设备反馈改善缺陷的信号，避免打印出现同样的缺陷。当对工件质量要求不高时，未出现缺陷或者出现了较微小的缺陷时，则关闭工业ct系统和旋转平台，继续启动电子枪下束，循环ebsm加工制件流程，边加工边在线检测，重复以上步骤，直到最终完成整个打印过程，中间可依据对工件的质量决定是否继续打印。
2.根据权利要求1所述的，一种融合在线...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭治国，张宝家，刘海浪，罗厅，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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