[发明专利]一种激光增材制造缺陷诊断方法及其装置

权利要求书

1.一种激光增材制造缺陷诊断方法，其特征是，包含以下步骤：

(1)采集光谱信息：将光纤探头采集激光增材制造过程中产生的光致等离子体光谱信号经光纤光谱仪送入计算机中，根据不同波长的等离子体的相对辐射强度随时间波动的情况，确定特征谱线，对所述特征谱线相对辐射强度时域图进行滤波处理，得到谱线强度随时间波动的时域图；

(2)采集视觉信息：摄像机采集激光增材制造过程中产生的熔池模拟图像信号，然后将所述熔池模拟图像信号通过图像采集卡转换为数字图像信号后导入计算机中，在所述计算机中对导入的数字图像信号进行图像处理以得到熔池面积随时间变化的时域图；

(3)将光谱和视觉信息与缺陷间关系进行分析：对所述步骤(1)中获得的谱线强度随时间波动的时域图和所述步骤(2)中获得的熔池面积随时间变化的时域图进行制造缺陷分析；

(4)数据处理：将所述步骤(1)获得的谱线强度随时间波动的时域图与所述步骤(2)获得的熔池面积随时间变化的时域图统一时间轴和进行中值或均值滤波处理，并将处理后的数据归一化；

(5)信息融合：将所述步骤(4)中谱线强度随时间波动的时域图与熔池面积随时间变化的时域图利用加权平均算法进行信息融合，得到加权平均结果时域图，进一步滤波处理得到滤波后的加权平均结果时域图。

2.根据权利要求1所述激光增材制造缺陷诊断方法，其特征在于，所述激光增材制造过程，将激光器的输出功率、离焦量和保护气三个参数作为可控变量。

3.根据权利要求1所述激光增材制造缺陷诊断方法，其特征在于，步骤(1)中，所述光纤探头距离激光束入射位置40～100mm，距离基板上表面5～20mm，所述光纤探头的采集位置与激光引导光在所述基板上表面的位置重合。

4.根据权利要求1所述激光增材制造缺陷诊断方法，其特征在于，步骤(1)中，所述光纤探头为COL-UV/VIS准直透镜。

5.根据权利要求1所述激光增材制造缺陷诊断方法，其特征在于，步骤(1)中，所述光纤光谱仪采样频率不小于10Hz，光谱分辨率不低于0.11nm。

6.根据权利要求1所述激光增材制造缺陷诊断方法，其特征在于，步骤(2)中，所述摄像机的采样频率不低于12fbs。

7.根据权利要求1所述激光增材制造缺陷诊断方法，其特征在于，步骤(2)中，所述图像采集卡为DH-CG400的视频采集卡。

8.根据权利要求1所述激光增材制造缺陷诊断方法，其特征在于，步骤(4)中，所述加权平均算法的权重值利用使用权系数的最优分配原则。

9.一种激光增材制造缺陷诊断装置，包括激光增材制造设备,其特征在于，还包括光谱传感信息采集装置和视觉传感信息采集装置；

所述光谱采集系统包括光纤光谱仪、光纤探头和机械万向杆，所述光纤光谱仪一端通过数据线连接计算机，另一端通过光纤连接光纤探头，所述的光纤探头由机械万向杆固定；

所述视觉传感采集系统包括摄像机、图像采集卡，所述的摄像机前置窄带滤光片，所述摄像机设置在所述激光增材设备的加工头上，所述的摄像机通过连接线与图像采集卡相连接，所述的图像采集卡置于计算机内。