[发明专利]具光谱超声复合在线检测功能的增材加工系统及方法

摘要

本发明公开了具光谱超声复合在线检测功能的增材加工系统及方法，本发明增材加工过程中，利用脉冲激光辐照已形成的沉积层表面金属，气化和电离沉积材料，形成金属蒸汽和等离子体的混合物；同时，在沉积层内部产生超声波。光谱仪采集等离子体的光谱信号，来检测金属成分及含量。激光超声探测仪采集超声波信号，来检测沉积层的缺陷和晶体结构。本发明可实现沉积层的金属成分及含量、以及缺陷、晶体结构等多维度信息的同步高精度在线检测，是一种具有革命性的增材加工在线质量检测方法。本发明还将检测数据反馈给控制单元，控制单元根据检测数据控制加工过程，从而为增材加工过程中质量和缺陷的控制提供技术支撑。

主权项

1.具光谱超声复合在线检测功能的增材加工系统，其特征是：包括增材加工子系统和光谱超声复合在线检测子系统；所述增材加工子系统用来进行金属增材加工，增材加工子系统包括用来进行金属增材加工过程控制的控制单元；所述光谱超声复合在线检测子系统包括脉冲激光器、激光光路单元、激光头、光谱仪、光谱仪光路单元、光谱采集头、激光超声探测仪、超声信号传输线缆、超声采集头和采集头运动控制机构；脉冲激光器、光谱仪、激光超声探测仪、采集头运动控制机构均连接控制单元；激光头、光谱采集头和超声采集头均固定于一固定支架上，采集头运动控制机构用来在控制单元的控制下，带动该固定支架在沉积层上方扫描；脉冲激光器通过激光光路单元连接激光头，脉冲激光器用来产生激光束，激光光路单元用来将产生的激光束传输至激光头，激光头将激光束作用于形成的沉积层上；光谱仪通过光谱仪光路单元连接光谱采集头，光谱采集头用来采集沉积层上方的光谱信号，并将采集的光谱信号通过光谱仪光路单元传输至光谱仪，光谱仪根据光谱信号检测沉积层的金属成分及含量，并将检测结果反馈至控制单元；激光超声探测仪通过超声信号传输线缆连接超声采集头，超声采集头用来采集沉积层上方的超声波信号，并将采集的超声波信号通过超声信号传输线缆传输至激光超声探测仪，激光超声探测仪根据超声波信号检测沉积层的缺陷与晶粒结构特征，并将检测结果反馈至控制单元。