[发明专利]一种激光沉积增材制造在线监测系统及方法

权利要求书

1.一种激光沉积增材制造在线监测系统，其特征在于，包括：激光沉积增材制造模块(1)、机器人系统模块(2)和计算机模块(3)；

所述机器人系统模块(2)与计算机模块(3)通信连接；所述计算机模块(3)与激光沉积增材制造模块(1)通信连接；

所述激光沉积增材制造模块(1)被配置为：对粉末材料或丝状材料结合数字模型进行熔化沉积，完成目标工件成形；

所述机器人系统模块(2)被配置为：在激光沉积增材制造过程中采集数据，并传输所述数据至所述计算机模块(3)，所述数据包括：熔池图像数据、熔池温度数据和三维点云数据；

所述计算机模块(3)包括算法模型模块(31)，所述算法模型模块(31)被配置为：根据以往的数据训练形成算法模型，通过所述算法模型对所述数据进行实时处理，并将处理结果保存到所述计算机模块(3)中；

所述计算机模块(3)被配置为：将所述数据通过算法模型模块(31)处理，对沉积层表面，熔池状态进行实时监测，将监测到的缺陷或者熔池异常状态等信息反馈到激光沉积模块。

2.根据权利要求1所述的一种激光沉积增材制造在线监测系统，其特征在于，所述机器人系统模块(2)包括数据采集设备模块(21)和信号传输线路模块(22)；所述数据采集设备模块(21)与所述信号传输线路模块(22)通信连接；且所述信号传输线路模块(22)与所述计算机模块(3)通信连接。

所述数据采集设备模块(21)被配置为：采集激光沉积增材制造过程中的数据；

所述信号传输线路模块(22)被配置为：将所述数据通过通信协议或快速传输线路传送至所述算法模型模块(31)。

3.根据权利要求2所述的一种激光沉积增材制造在线监测系统，其特征在于，所述数据采集设备模块(21)包括：高速相机(211)，红外相机(212)和激光三维扫描仪(213)，所述高速相机(211)，红外相机(212)和激光三维扫描仪(213)均与所述信号传输线路模块(22)通信连接；

所述高速相机(211)被配置为采集所述熔池图像数据；

所述红外相机(212)被配置为采集所述熔池温度数据；

所述激光三维扫描仪(213)被配置为采集所述三维点云数据。

4.根据权利要求2所述的一种激光沉积增材制造在线监测系统，其特征在于，所述计算机模块(3)还包括：主机(32)和显示器(33)；所述主机(32)与所述显示器(33)通信连接，且所述主机(32)与所述算法模型模块(31)也通信连接；

所述主机(32)还包括：图像处理单元(321)，计算处理单元(322)和数据存储单元(323)；

其中，所述图像处理单元(321)被配置为：处理所述熔池图像数据；

所述计算处理单元(322)被配置为：处理所述熔池温度数据和所述三维点云数据；

所述数据存储单元(323)被配置为：存储所述数据和处理后的所述数据；

所述显示器(33)被配置为：显示实时数据并且实现人机交互。

5.根据权利要求4所述的一种激光沉积增材制造在线监测系统，其特征在于，所述算法模型模块(31)包括：LSTM时序预测方法模块(311)，深度学习目标检测算法模块(312)和神经网络分类模块(313)模块；其中，所述LSTM时序预测方法模块(311)和神经网络分类模块(313)模块均与所述计算处理单元(322)通信连接，所述深度学习目标检测算法模块(312)与所述图像处理单元(321)通信连接；

所述LSTM时序预测方法模块(311)被配置为：通过时序方法结合工艺参数得到预测熔池温度数据，并将所述预测熔池温度数据与实时采集的所述熔池温度数据进行对比，得到对比结果；

所述深度学习目标检测算法模块(312)被配置为：将所述熔池图像数据尺寸进行等比缩放后输入，进行训练后，输出固定标准的所述熔池图像数据进行熔池状态检测，得到检测结果；

所述神经网络分类模块(313)被配置为：通过构建三层反向传播神经网络对所述三维点云数据进行分类，得到三维缺陷信息。