[发明专利]基于多传感器融合的选择性激光熔融过程监控系统

权利要求书

1.一种基于多传感器融合的选择性激光熔融过程监控系统，其特征在于，包括：与监控模块分别相连的第一振动模块、第二振动模块、红外热成像模块、同轴高速相机模块及旁轴工业相机模块；

所述第一振动模块和所述第二振动模块分别位于铺粉装置-刮刀的前方和成形平台的底侧，分别用于获取所述铺粉装置-刮刀的第一振动信号和所述成形平台的第二振动信号；

所述红外热成像模块位于所述成形平台的斜上方，用于获取整个加工过程中的温度场信号；

所述同轴高速相机模块位于激光器发射路径上方，用于获取粉末熔融时的熔池状态的第一图像信号；

所述旁轴工业相机模块位于所述成形平台的斜上方，且位于所述红外热成像模块的不同侧，用于获取每一层铺粉状态和加工后零件表面状态的第二图像信号；

所述监控模块，用于根据所述第一振动信号、所述第二振动信号、所述温度场信号、所述第一图像信号及所述第二图像信号对选择性激光熔融过程进行监控；

所述监控模块包括：信号融合模块、数据处理分析模块及自适应控制模快；

所述信号融合模块，用于将所述第一振动信号、所述第二振动信号、所述温度场信号、所述第一图像信号及所述第二图像信号进行整合并分类；

所述数据处理分析模块，用于提取分类后信号的特征，并通过特征学习建立特征与零件质量的关系模型，从而得到分类后信号与零件质量之间的关系；

所述自适应控制模快，用于与机床通信，主动获取包括机床位置和加工状态的实时信息，并根据所述分类后信号与零件质量之间的关系，控制机床，并调整工艺参数；以此方式将数据处理分析模块得到的结果应用于加工过程，实现选择性激光熔融加工过程工艺优化；

所述数据处理分析模块包括：特征提取模块、训练模块及验证模块；

所述特征提取模块，用于提取所述第一振动信号和所述第二振动信号的时域信号特征及频域信号特征，提取所述第一图像信号及所述第二图像信号的图像特征，提取所述温度场信号的温度特征；

所述训练模块，用于将提取的各特征信号作为输入，零件质量作为输出，建立特征质量关系模型，并不断训练所述特征质量关系模型直至满足预设要求；

所述验证模块，用于通过随机试验验证所述特征质量关系模型的泛化能力。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述同轴高速相机模块的拍摄路径和激光扫描路径同轴同路。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一振动模块和所述第二振动模块均由三向振动传感器组成。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在所述第一振动模块的三向振动传感器的外围设置保护罩。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述红外热成像模块中安装有滤波片，以用于过滤可见光，其中，所述滤波片尺寸为φ69mm×3mm,通过的波长范围为2μm～13μm。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述同轴高速相机模块的拍摄路径中设置有滤光片，其中，所述滤光片尺寸为φ20mm×2mm,通过的波长范围为350nm～800nm。