[发明专利]选择性激光熔化3D打印裂纹检测方法、装置及存储介质

说明书

本发明涉及选择性激光熔化3D打印裂纹检测方法，包括以下步骤，获取选择性激光熔化3D打印机逐层打印过程的声发射原始波形信号以及与声发射原始波形信号同步的同步打印视频；根据同步打印视频对声发射原始波形信号进行逐层甄别与标定，获取每层选择性激光熔化3D打印的离散声波信号数据，从离散声波信号数据中提取时域特征值和频域特征值；以时域特征值和频域特征值作为输入参数进行机器学习训练；当对输入参数识别为制件裂纹模式时，发布与所述制件裂纹模式对应的报警信息。本发明还涉及选择性激光熔化3D打印裂纹检测装置及一种存储介质。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及选择性激光熔化3D打印裂纹检测方法、装置及存储介质。

背景技术

3D打印技术(Three Dimensional Printing)也称为增材制造技术(Additivemanufacturing)，是一种通过熔化、粘结、烧结或熔融等手段将金属或非金属材料从粉末态、液态或丝状逐层打印形成三维实物的技术。根据工艺原理的不同分为:选择性激光熔化、选择性激光烧结、电子束熔化、光固化成型、选择性激光熔化成型等。选择性激光熔化(Selective laser melting)，是金属材料增材制造中应用最广泛的一种3D打印技术，通过采用Nd-YAG激光器、二氧化碳激光器、光纤激光器产生的激光束作为能量源，按照三维CAD切片模型中规划好的路径逐层扫描，对金属粉末进行快速熔化和凝固，最终获得近乎全致密且力学性能良好的金属制品。

目前选择性激光熔化存在的主要问题是：打印过程中，由于受热和散热的不平衡，已成形金属制件内部局部区域存在大小不一的残余热应力。过大的热应力会引起内部不同程度的开裂，并且裂纹会随着应力的加剧而不断演化变大，对金属制品内部结构和强度寿命造成严重破坏。目前对激光打印金属制件的裂纹，主要是通过金相实验、SEM实验、显微镜等形貌表征方法对任意剖切的试样进行检测，工作量大、成本高且裂纹检测不完整。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供选择性激光熔化3D打印裂纹检测方法，通过该方法能够自动识别选择性激光熔化3D打印机打印过程中出现的制件裂纹模式并自动发布与该制件裂纹模式对应的报警信息。

本发明的目的之二是：提供选择性激光熔化3D打印裂纹检测装置。

本发明的目的之三是：提供一种存储介质。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

选择性激光熔化3D打印裂纹检测方法，应用于选择性激光熔化3D打印机，包括以下步骤，

获取选择性激光熔化3D打印机逐层打印过程的声发射原始波形信号以及与声发射原始波形信号同步的同步打印视频；

根据同步打印视频对声发射原始波形信号进行逐层甄别与标定，获取每层选择性激光熔化3D打印的离散声波信号数据，从离散声波信号数据中提取时域特征值和频域特征值；

以时域特征值和频域特征值作为输入参数进行机器学习训练；

当对输入参数识别为制件裂纹模式时，发布与所述制件裂纹模式对应的报警信息。

进一步，获取选择性激光熔化3D逐层打印过程的声发射原始波形信号的实现方式为，数据处理模块接收声音采集装置采集并发送来的选择性激光熔化3D逐层打印过程中包括金属粉末激光熔化、激光启停、刮板动作、成形缸与粉缸升降、保护气体流动的声发射原始波形信号。

进一步，声音采集装置为非接触式数字录音机，非接触式数字录音机设于选择性激光熔化3D打印机一侧。

进一步，获取与声发射原始波形信号同步的同步打印视频的实现方式为，数据处理模块接收视频录制装置录制并发送来的选择性激光熔化3D逐层打印过程中包括金属粉末逐层打印、激光束扫描与启停、刮板铺粉、成形缸与粉缸升降的视频，其中，视频录制装置与声音采集装置同步运行。