[发明专利]基于共享振镜SLM在线激光缺陷检测装备及方法

说明书

本发明公开了一种基于共享振镜SLM在线激光缺陷检测装备及方法，装备用于对打印设备进行在线缺陷检测，它包括能实现扫描范围全覆盖的激光超声发射系统以及激光超声接收系统，激光超声发射系统包括第一激光器、扩束镜、准直器以及用于保证扫描范围全覆盖增材制造打印层的第一振镜组件和平场聚焦镜，第一振镜组件为打印设备中的振镜组件。本发明振镜采用打印机自带的振镜系统，只需在打印激光器和检测激光器之间设置光路切换开关即可，检测系统可以省去发射系统中的振镜，不仅能有效降低设备的制造成本，还能免去打印机自带的振镜对检测系统需要的振镜造成的安装上的不便，不会带来多组振镜相互干涉的问题。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，特别涉及一种基于共享振镜SLM在线激光缺陷检测装备及方法。

背景技术

SLM技术以其尺寸精度高、表面粗糙度好和效率高等特点，而成为复杂薄壁结构以及异型空腔结构的金属增材制造的代表性技术。然后由于打印过程存在工艺点位多、工艺参数及环境氛围的长期稳定性难以得到保障，打印过程常出现气孔、裂纹、层间未熔合等各类缺陷。

以红外热像、CCD为代表的图像检测技术已应用于金属增材制造过程的监测，但是这些技术只能够检测表面缺陷，而对埋藏在层下的缺陷难以发现。以激光超声为代表的非接触式高频检测技术可以通过超声波检测材料内部缺陷，是应用到SLM在线检测的潜在手段。但是，如何开发具有高效扫查功能、快速检出层间缺陷的激光超声检测系统，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以在不影响打印进程的条件下实现金属增材制造过程中打印层及层间缺陷的基于共享振镜SLM在线激光缺陷检测装备。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于共享振镜SLM在线激光缺陷检测装备，其用于对打印设备进行在线缺陷检测，它包括能实现扫描范围全覆盖的激光超声发射系统、激光超声接收系统以及光路切换开关，所述激光超声发射系统包括第一激光器、扩束镜、准直器以及用于保证扫描范围全覆盖增材制造打印层的第一振镜组件和平场聚焦镜，所述第一振镜组件为打印设备中的振镜组件中的一组，所述激光超声接收系统包括第二激光器、将激光分为参考光和信号光的分束镜和波片组件、接收激光信号并对信号进行采集分析的接收分析部。

优化的，所述第二激光器为连续激光器。

优化的，所述接收分析部包括接收组件、光折变晶体、光电转换器、数据采集卡以及与数据采集卡电连接的计算机。

优化的，所述接收组件为用于实现单通道和/或多通道接收的接收光纤部或第二振镜组件，实现单通道接收的所述接受光纤部为单根光纤，用于实现多通道接收的接受光纤部包括多根光纤，第二振镜组件打印设备中的振镜组件中的另一组振镜组件。

优化的，所述分束镜和波片组件包括多个分束镜和波片单元，每个所述分束镜和波片单元依次包括第一分束镜、第二分束镜、二分之一波片、偏转分束镜、四分之一波片，每个所述分束镜和波片单元对应一个接收组件。

进一步地，所述分束镜和波片单元共有n组，并依次为第1、2、3…n分束镜和波片单元，n为正整数，一个光折变晶体和一个光电转换器形成一个转换单元，转换单元有n个，依次为第1、2、3…n转换单元，其中第1分束镜和波片单元的第二分束镜与其偏转分束镜与第1转换单元电连接，以此类推。

优化的，所述计算机具有数据采集模块、动态成像模块、以及数据分析模块。

本发明还提供了一种基于共享振镜SLM在线激光缺陷检测方法，其包括以下步骤：

S1.在增材设备打印过程中，根据打印工件的三维切片软件获取打印层的几何形状；

S2.根据打印层的几何连续性，将打印层分为一个或多个连续区域，确定激光接收点数量，每一个连续区域设置一个接收点和接收通道；