[发明专利]一种SLM铺粉过程缺陷识别与熔池状态实时监测装置及方法

权利要求书

1.一种SLM铺粉过程的缺陷识别与熔池状态监测装置，包括加工室，加工室的内部设置有基板，基板的下方设置有成型仓，成型仓的内部设置有活塞，基板上设置有铺粉刮板，其特征在于：所述加工室的外部设置有激光器，成型仓的上方设置有扫描振镜，激光器与扫描振镜之间设置有合束器和扩束器，激光器的激光通过合束器、扩束器和扫描振镜投射在基板上；加工室上设置有铺粉监测部分和熔池监测部分，铺粉监测部分包括工业相机和计算机，工业相机朝向成型仓，工业相机与计算机连接；熔池监测部分包括光电传感器和高速摄像机，光电传感器和高速摄像机的一端分别与分光镜的一支路连接，光电传感器和高速摄像机的另一端均与计算机连接，分光镜位于扫描振镜和扩束器之间。

2.根据权利要求1所述的一种SLM铺粉过程的缺陷识别与熔池状态监测装置，其特征在于：所述基板的两端分别设置有左储粉室和右储粉室。

3.根据权利要求1所述的一种SLM铺粉过程的缺陷识别与熔池状态监测装置，其特征在于：所述加工室的外部设置有除尘器，除尘器与加工室的内部连通。

4.根据权利要求1所述的一种SLM铺粉过程的缺陷识别与熔池状态监测装置，其特征在于：所述加工室的外部设置有气罐，气罐与加工室的内部连通，气罐向加工室的内部充入保护气体。

5.根据权利要求1所述的一种SLM铺粉过程的缺陷识别与熔池状态监测装置，其特征在于：所述激光器与合束器之间通过光纤连接。

6.根据权利要求1所述的一种SLM铺粉过程的缺陷识别与熔池状态监测装置，其特征在于：所述加工室的上方设置有透镜，工业相机位于透镜的正上方。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种SLM铺粉过程的缺陷识别与熔池状态监测装置的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、接通电源，通入保护气体；

S2、输入工艺参数，启动SLM；

S3、工业相机对铺粉过程进行监测，工业相机通过透镜直接对铺粉前后进行拍摄记录，并将拍摄的图像发送给计算机，实现旁轴监测；

S4、光电传感器对熔池辐射强度进行监测，计算机记录实时熔池辐射强度值，熔融过程中产生光信号，通过扫描振镜内反射镜传递给分光镜，分光镜一支路与光电传感器连接，光电传感器将光信号转换成电信号，电信号为熔池辐射强度信号，并将电信号实时传递给计算机；

S5、高速摄像机对熔池形貌进行监测；熔融过程中产生光信号，通过扫描振镜内反射镜传递给分光镜，分光镜一支路与高速摄像机连接，并将成像信息传递给计算机；

S6、在计算机上进行图像处理；

S7、根据图像处理的结果，判断每层铺粉过程和熔融过程的稳定性。

8.根据权利要求7所述的一种SLM铺粉过程的缺陷识别与熔池状态监测装置的监测方法，其特征在于：所述步骤S2中，铺粉刮板将左储粉室或右储粉室内的粉料挂到活塞上的成型板上，完成一次铺粉，激光器通过扫描振镜作用成型后，成型仓内活塞下降一个粉层厚度，进行二次铺粉，循环往复至成型完成。

9.根据权利要求7所述的一种SLM铺粉过程的缺陷识别与熔池状态监测装置的监测方法，其特征在于：所述步骤S6中，采用matlab图像处理方法对步骤S3获得的图像和S6获得的成像信息进行处理，处理方法包括：

S61、图像预处理，将步骤S3采集获得的铺粉过程的图片和S6获得的成像信息依次导入matlab系统中，对图像进行灰度化处理，再进行图像增强处理，调整对比度，进而对图像进行滤波处理；

S62、缺陷获取，对图像进行差分处理获取缺陷部分图像，利用形态学原理提取特征区域，采用canny算子对有缺陷特征区域进行边缘检测，基于灰度进行阈值分割获取缺陷特征区域，并对其进行标记。

10.根据权利要求7所述的一种SLM铺粉过程的缺陷识别与熔池状态监测装置的监测方法，其特征在于：所述步骤S7中，若判断铺粉过程和熔融过程正常，继续加工至整个成型件完成，并根据检测信号进行质量追溯；若判断铺粉过程和熔融过程缺陷明显，暂停加工过程，并进行工艺调节。