激光超声在线无损检测增材制造零件的方法

摘要

本发明是激光超声在线无损检测增材制造零件的方法，属于无损检测领域。本发明利用激光激励的超声表面波幅度的变化检测增材制造过程产生的冶金缺陷，检测装置与增材制造设备的高能束发生装置相结合，实现在增材制造过程中同步对零件缺陷进行检测，避免了零件制造完成后因形状复杂带来的检测盲区，提高增材制造零件的可靠性，同时将检测过程与制造过程相结合，可以免去后续的检测时间，提高增材制造零件全生产过程的生产效率。

主权项

一种激光超声在线无损检测增材制造零件的方法，其特征在于：(1)仪器安装该方法所需仪器包括：脉冲激光器、激光干涉仪、第一透镜、反射镜、第二透镜、带有信号采集卡的电脑，首先将脉冲激光器的激光头、激光干涉仪的激光头、第一透镜、反射镜、第二透镜安装在安装平台上，将脉冲激光器的同步接口和激光干涉仪的同步接口用同轴电缆连接，再利用同轴电缆将激光干涉仪的同步接口、信号输出接口分别与带有信号采集卡的电脑的同步接口、信号输入接口连接，将安装平台安装在增材制造设备的高能束发生装置上，二者的相对位置可调并能够一起运动；(2)调整光路打开增材制造设备的定位激光，使其垂直照射在增材制造设备的工作平台上，形成定位光斑，打开激光干涉仪，调整激光干涉仪的激光头在安装平台上的位置，使其发出的激光垂直照射在增材制造设备的工作平台上并形成接收光斑，并保证在增材制造过程中，该光斑能够落在定位光斑经过的路径上，打开脉冲激光器，调整其激光头和反射镜在安装平台上的相对位置，使脉冲激光器发出的激光垂直照射在增材制造设备的工作平台上，形成激励光斑，并在增材制造过程中，激励光斑落在定位光斑经过的路径上，将第一透镜安装在脉冲激光器的光路上，使第一透镜与脉冲激光器的光束垂直并且与增材制造设备的工作平台的距离为第一透镜的焦距，将第二透镜安装在激光干涉仪的光路上，使第二透镜与激光干涉仪的光束垂直并且与增材制造设备的工作平台的距离为第二透镜的焦距；(3)检测利用带有信号采集卡的电脑接收激光干涉仪给出的超声表面波信号，调节激光干涉仪的增益，使表面波信号幅度值达到满屏幕的80％，打开增材制造设备开始进行增材制造，在制造过程中每隔0.1‑5秒记录一次超声表面波信号幅度值占满屏幕的百分数，增材制造设备每制造完一层，计算机将此层采集到的表面波信号幅度值保存为一个文件，直到整个增材制造过程结束；(4)标记在计算机上检查整个增材制造过程中采集到的表面波信号幅度值文件，若某一个文件中有连续一个以上的记录低于满屏幕的20‑60％，则在该文件对应的层上进行标记；(5)成像在增材制造设备每两次高度方向进给之间，利用增材制造设备提供的定位光斑每一个位置坐标减去该定位光斑与接收光斑之间的相对坐标，形成一个二维矩阵，将满屏幕高度定义为256，0％屏幕高度定义为0，中间划分为256级，每一级对应一个灰度值，将灰度值填充到相应的位置矩阵中，绘制出表面波幅度分布的二维灰度图，进一步利用彩虹色对灰度图进行渲染，获得表面波幅度分布的二维彩虹图，增材制造设备每完成一次高度方向进给，绘制一张二维彩虹图，直到完成整个增材制造。