一种惰性气体下的激光增材制造在线监测平台

本发明属于涉及激光增材制造，具体涉及一种惰性气体下的激光增材制造在线监测平台。

背景技术：

1、激光增材制造技术在金属零件制造领域中拥有越来越广泛的应用。虽然该技术具有许多优点，如节省材料、加工迅速、可加工复杂零件等，但在实际应用中，在加工活泼金属零件时往往会出现氧化的现象，导致其力学性能不符合预期。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明公开了一种惰性气体下的激光增材制造在线监测平台，本发明设置密封装置，可以有效地避免活泼金属在激光增材制造过程中的氧化问题，从而保证了零件的力学性能。同时本发明通过双目在线监测平台，可以通过侧面和正面两个在线监测平台对激光增材制造过程中的熔池进行两个方向的实时监测。这些监测平台可以通过采集激光增材制造过程中的视频数据，并通过计算机算法进行处理，从而获得熔池形貌和沉积层的建模和实时监测。与现有的激光增材制造技术相比，本发明提供了一种更精确、可靠的在线实时监测平台，可以有效地提高活泼金属激光增材制造的成功率。

2、一种惰性气体下的激光增材制造在线监测平台，包括安装在激光头上的密封装置和双目在线监测平台，所述双目在线监测平台包括两套完全相同的在线监测平台分别安装在激光头的正面和侧面，所述密封装置与激光头通过螺栓连接，将激光头以及所述的双目在线监测平台包裹在一个密封空间里；所述密封装置包括密封圆盘、卡箍、橡胶圈、胶条、密封袋，所述所述密封圆盘为圆盘状，其中心位置设有方形通孔，方形通孔的四边设有向上凸起的薄壁连接板，通过螺栓使薄壁连接板与激光头连接；所述密封袋的开口处通过卡箍和橡胶圈固定在所述密封圆盘的外周。

3、进一步地，所述密封圆盘沿方形通孔的对角线分为左圆盘和右圆盘两部分，在左圆盘和右圆盘的分割线处设有向上凸起的短连接板，短连接板上设有通孔，用于将左圆盘和右圆盘通过螺栓连接在一起；在所述的左圆盘和右圆盘上分别贯穿设有保护气体连接孔、冷却水连接孔和送粉管连接孔，用于将激光头的保护气管、冷却水管和送粉管引出。

4、进一步地，所述左圆盘和右圆盘的底面一侧设有凹槽，用于与在线监测平台相连，所述凹槽的底部设有螺纹孔用于与在线监测平台的通孔相连。

5、进一步地，所述密封袋是透明塑料袋，在密封袋上设置有一个穿袋连接头，用于通过相机的数据传输线、电源线以及后续传感器的数据传输线以及各装置仪器的控制线，用以连接电脑对各装置的进行控制。

6、进一步地，每套所述的在线监测平台包括承托支架、x轴粗调滑轨、xy轴微调平台、z轴微调平台、r轴微调平台、相机夹具、延长板以及两块连接板；其中承托支架与激光头300连接， x轴粗调滑轨通过螺纹连接在承托支架的承托面，连接板与x轴粗调滑轨通过螺纹连接后，再与xy轴微调平台通过螺纹连接，连接板置于x轴粗调滑轨的下方， xy轴微调平台置于连接板下方，延长板与xy轴微调平台通过螺纹连接后，再与z轴微调平台通过螺纹连接，延长板置于xy轴微调平台下方， z轴微调平台位于延长板的下方，连接板与z轴微调平台连接后，再与r轴微调平台连接，连接板位于z轴微调平台的右方， r轴微调平台位于连接板的右方，相机夹具与r轴微调平台通过螺纹连接，相机夹具位于r轴微调平台的右方。

7、进一步地，所述承托支架为l型三角支架，并在其承托面开有连接槽用于连接x轴粗调滑轨的滑台。

8、进一步地，所述x轴粗调滑轨采用倒挂的方式，利用底部的螺纹孔与承托支架的连接槽进行螺纹连接，使得x轴粗调滑轨位于承托支架下方；所述x轴粗调滑轨由滑台和滑轨组成，所述滑台通过滚珠丝杆固定在滑轨上。

9、进一步地，所述xy轴微调平台由连接板和xy轴微调装置组成，所述连接板与x轴粗调滑轨通过螺纹连接，连接板位于x轴粗调滑轨下方。

10、进一步地，所述z轴微调平台由延长板和z轴微调装置组成，延长板与xy轴微调装置通过螺纹连接，延长板位于xy轴微调装置的下方。

11、进一步地，所述r轴微调平台由连接板和r轴微调装置组成，所述连接板与z轴微调装置通过螺纹连接，连接板位于r轴微调装置的右方。

12、进一步地，所述相机夹具由侧向连接板和相机舱两部分组成，相机夹具位于r轴微调装置的右方，所述侧向连接板与相机舱为一体式设计，所述侧向连接板为一块长方形连接板，并在侧向连接板上开有两个螺纹孔用于r轴微调装置的连接，相机舱为一个长方体空心零件，在其下方的外表面开有四个沉头孔用于相机的连接，相机舱的左方与侧向连接板连接，在相机舱的前方的外表面开有一个圆孔，用于伸出相机镜头，在相机舱右方的外表面开有一个长方形方孔用于通过相机的电源线和控制线，在相机舱的前方和后面的外表面有两个凹槽用于平衡侧向连接板的螺丝头与相机舱的装配误差。

13、有益效果

14、1.本发明实现了对活泼金属的增材制造。在传统的激光增材制造过程中，活泼金属常常会面临氧化问题，从而导致零件的力学性能受到影响。为了解决这一问题，本发明设置密封装置，可以有效地避免活泼金属在激光增材制造过程中的氧化问题，从而保证了零件的力学性能。同时本发明通过双目在线监测平台，可以通过侧面和正面两个在线监测平台对激光增材制造过程中的熔池进行两个方向的实时监测。这些监测平台可以通过采集激光增材制造过程中的视频数据，并通过计算机算法进行处理，从而获得熔池形貌和沉积层的建模和实时监测。

15、2.本发明的双目在线监测平台通过采用两个不同位置的摄像头，同时对熔池进行侧面和正面的拍摄。这样就可以在两个方向上同时获得熔池的信息，并对其进行实时监测。通过这种监测方式，可以对熔池的尺寸、形状、深度和位置等进行精确的测量和跟踪。得到的监测数据可以通过计算机算法进行处理和分析，以获得熔池形貌和沉积层的三维建模。这种建模技术可以帮助工程师们更加准确地理解熔池的形态和行为，并提供重要的数据用于优化激光增材制造过程。此外，这种在线监测平台还可以用于实时监测制造过程中的变化，从而及时调整参数以提高制造质量和效率。

16、3、在现有技术中，气封装置和在线监测平台往往被视为两个独立的部分，而在本专利中，我们特别考虑了这两个部分的装配，以实现在不监测的情况下进行激光增材制造，或者对激光增材制造过程进行实时监测。具体来说，本专利提供了一种新的气封装置设计，可以与在线监测平台紧密结合，从而实现对激光增材制造过程的全面监测。同时，我们还考虑了气封装置与在线监测平台的装配，以确保气封装置在装配后可以正常工作，并且不影响在线监测平台的监测效果。这种设计不仅可以提高激光增材制造的精度和质量，而且还可以降低制造成本和提高制造效率，具有很高的实用性和经济性。这一技术在机械工程领域具有广泛的应用前景，可以为激光增材制造领域的发展做出贡献。

17、4、本发明的在线监测平台，其具有在xyzr四轴上进行小范围位移的能力，以便对相机进行精密调焦，从而确保相机成像清晰。具体来说，本发明的在线监测平台包括一个具有xyzr四轴控制系统的平台，并且该平台还配备了一个高分辨率的相机。在使用该在线监测平台进行激光增材制造时，平台可以根据需要对相机进行精密调焦，以确保成像清晰。通过在xyzr四轴上进行小范围位移，平台可以实现对相机的微调，从而达到最佳成像效果。由于激光增材制造的过程需要高度精确的控制和监测，因此本发明提供的在线监测平台可以大大提高制造效率和质量。该平台可以实时监测制造过程中的关键参数，例如温度、压力、速度等，从而及时发现和纠正任何问题，并确保最终产品的质量和精度符合要求。