[发明专利]一种增材制造过程中的缺陷检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种增材制造过程中的缺陷检测方法及系统，其包括以下步骤：获取输入数据；基于待测构件的表面温度T计算光谱数据，所述光谱数据包括光谱积分强度I、相关系数C；根据表面温度T、光谱积分强度I、相关系数C和预设数据模板匹配规则，判断待测构件存在的内部缺陷类型，并定位出产生内部缺陷的位置；对发生内部缺陷位置的点进行光谱分析，得到内部缺陷信息；基于视觉检测算法模型，对待分析图像进行分析，得到表面缺陷信息。本发明的增材制造过程中的缺陷检测方法，能够保证缺陷检测的准确性；并且能够确定缺陷的深度、宽度和大小，辅助3D打印机的参数设定和结构设计。

技术领域

本发明涉及材料缺陷无损检测技术领域，特别是一种增材制造过程中的缺陷检测方法及系统。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除-切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。

3D打印过程中会产生一些缺陷，如表面裂缝、表面气孔、内部空腔、内部分层等缺陷。表面缺陷十分微小，肉眼几乎不可见；内部缺陷隐蔽性强，难以进行探测定位，这些缺陷会严重影响打印构件的品质，若未及时检测出这些缺陷可能会给生产出的下游产品带来潜在的致命危险。

现有技术中，针对增材制造中所产生缺陷的检测方法主要通过超声检测、电磁检测、红外检测等技术完成。但是，这些传统的无损检测方式的检测准确性还有待提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种增材制造过程中的缺陷检测方法及系统，旨在解决传统的无损检测方式的检测准确性不高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种增材制造过程中的缺陷检测方法，其包括以下步骤：步骤a.获取输入数据，所述输入数据至少包括待测构件的表面温度T、图像数据；步骤b.基于待测构件的表面温度T计算光谱数据，所述光谱数据包括光谱积分强度I、相关系数C；步骤c.根据表面温度T、光谱积分强度I、相关系数C和预设数据模板匹配规则，判断待测构件存在的内部缺陷类型，并定位出产生内部缺陷的位置；步骤d.对发生内部缺陷位置的点进行光谱分析，得到内部缺陷信息，内部缺陷信息包括内部缺陷面积s₁、内部缺陷深度d₁、内部缺陷宽度w₁；步骤e.基于视觉检测算法模型，对待分析图像进行分析，得到表面缺陷信息；待分析图像为标准图像数据，表面缺陷信息包括表面缺陷类型、表面缺陷位置、表面缺陷深度d₂、表面缺陷面积s₂、表面缺陷宽度w₂。

可选的，预设模板匹配规则具体为：|avg(X)-avg(Y)≤std(X)|，且|avg(X)-avg(Y)≤std(Y)|；其中，X表示在某时刻t待测构件各坐标的表面温度T、光谱积分强度I、相关系数C的数据，Y表示在某时刻t的预设模板各坐标的表面温度T、光谱积分强度I、相关系数C的数据，avg(X)/avg(Y)表示平均值运算，std(X)/std(Y)表示标准差运算。

可选的，还包括步骤f.输出缺陷信息，并对图像进行可视化显示。

可选的，所述步骤c中，光谱积分强度I是根据热力学中的斯特藩-玻尔兹曼定律计算得到的，用于表征温度场的变化；相关系数C是根据皮尔逊相关系数计算得到的，用于表征当前检测的光谱与无缺陷构件的参考光谱之间的关联程度；内部缺陷类型包括内部空腔、内部分层，表面缺陷类型包括表面裂缝、表面气孔。