本发明涉及增材制造，尤其涉及用于监测增材制造基板应变的监测系统及方法。
背景技术：
1、选择性激光熔化（selective laser melting，slm）是金属增材制造技术之一。它的工作流程是：将金属粉末均匀地铺在成型基板上，形成一层薄膜；然后使用激光束扫描粉末层，将粉末熔化或烧结成零件的横截面；熔化的金属在激光扫描后迅速冷却并固化，形成一层叠加在另一层上的金属结构；重复粉末分层和激光扫描步骤，逐渐构建出整个零件。
2、在增材制造的过程中，激光烧熔金属粉末会发出大量热量传导到基板上，导致基板产生应力形变。基板应变直接影响到零件的成型以及与基板之间的结合质量；如果应变过大，可能导致零件出现翘曲或与基板分离，影响零件的整体质量和精度。目前，研究人员期望通过监测基板应变，以便更好地理解材料在加工过程中的行为，进而调整和优化激光功率、扫描速度、层厚等制造参数，以减少应变，提高零件的结构完整性和性能。
3、目前主要的监测基板应变的方法包括应变片测量、光学测量和红外热成像等，但是在打印过程中当打印基板被粉末覆盖且工作温度激烈升高时，上述方法易受铺粉、激光以及产生的高温等影响，导致测量过程容易受到干扰或测量器件损坏的问题，因此上述现有的方式都难以做到对基板应变情况进行实时高精度的监测。因此亟需一种非直接接触、无干扰的基板应变实时监测手段。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提出了用于监测增材制造基板应变的监测系统及方法，解决了在打印过程中当打印基板被粉末覆盖且工作温度激烈升高时，现有的检测方法易受铺粉、激光以及产生的高温等影响，测量过程容易受到干扰或测量器件损坏，难以做到对基板应变情况进行实时监测的问题。
2、本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种用于监测增材制造基板应变的监测系统，包括底板；基板，设置在底板上用于烧结成型打印件；若干中间件，用于将基板固定在底板上，中间件包括有检测端；监测组件，设置基板附近并与检测端连接；其中，中间件随基板应变而发生形变；监测组件通过检测端检测出中间件的形变量。
3、在以上技术方案的基础上，优选的，基板的四个角开设有通孔，中间件为螺栓，中间件穿过通孔螺接底板并将基板固定在底板上，中间件螺接并贯穿底板的端部为检测端。
4、更进一步优选的，检测端包括设置在端面的压电涂层；监测组件包括，底座，固定设置在底板的下方；探针，一端插设在底座上另一端抵持在检测端的端面上与压电涂层接触；超声模块，设置在增材制造设备内并通过信号线与探针相连接；其中，超声模块产生第一次电信号，并通过探针将第一次电信号传递至压电涂层，压电涂层在压电效应下受第一次电信号激发产生声信号；声信号在中间件内传播并产生回波，压电涂层受回波再次激发产生第二次电信号，超声模块通过探针接收到第二次电信号，并根据第一次电信号和第二次电信号的时间差获得声时信号；人员通过声时信号换算出中间件的形变量。
5、更进一步优选的，监测组件还包括温度感应模块，设置在底座上并与底板相接触；其中，温度感应模块检测底板的温度变化。
6、更进一步优选的，底座上设置有突出部，突出部具有与底板接触的平面，温度感应模块插设在突出部与底板接触的平面内。
7、更进一步优选的，在检测端的端面上通过电弧离子镀膜技术设置zno压电涂层。
8、另一方面，本发明还提供了一种用于监测增材制造基板应变的监测方法，基于上述的用于监测增材制造基板应变的监测系统，包括以下步骤，s1，根据增材制造过程中的工艺参数及材料参数，建立增材制造过程中的包括基板在内的热应力仿真模型，并基于热应力仿真模型仿真计算输出增材制造过程中的各时刻中间件的螺栓轴向力；s2，进行实际的增材制造工序流程，在实际增材制造过程中通过监测组件获得各时刻基板的温度变化情况及中间件的形变量变化情况，并将各时刻中间件的形变量换算获得中间件的轴向力；s3，将s2中获得的监测数据与s1中仿真获得的计算数据进行对比，并根据对比的结果判断增材制造过程是否出现异常并做出对应的反馈。
9、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s2中在实际增材制造过程中通过监测组件获得各时刻基板上中间件的形变量变化情况包括以下步骤，s21，超声模块产生第一次电信号，并通过探针将第一次电信号传递至压电涂层，压电涂层在压电效应下受第一次电信号激发产生声信号；s22，声信号在中间件内传播并产生回波，压电涂层受回波再次激发产生第二次电信号，超声模块通过探针接收到第二次电信号，并根据第一次电信号和第二次电信号的时间差获得声时信号；s23，通过声时信号换算出中间件的形变量。
10、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s3包括以下步骤，s31，对中间件的形变量指标设置阈值；s32，当监测数据未超过阈值，但监测数据的走势异常或者变化剧烈时，做出调整工艺参数的反馈；s33，当监测数据超过阈值时，代表基板的热应力过大并造成打印件开裂或蠕变，做出停机的反馈。
11、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s1包括以下步骤，s11，建立包括基板和打印件的几何模型；s12，设置增材制造的工艺参数和材料参数，设置边界条件，得到热应力仿真模型；s13，对基板的几何模型划分网格以进行热力耦合有限元分析，计算得到增材制造过程中基板上的温度场和应力应变场；s14，计算完毕后进行网格无关化验证，以验证模型的准确性；s15，通过基板的热应力仿真模型输出增材制造过程中的各时刻的中间件的轴向力。
12、本发明的用于监测增材制造基板应变的监测系统及监测方法相对于现有技术具有以下有益效果：
13、本发明提供的监测系统包括中间件，中间件上形成有检测端，检测端与监测模块连接，监测模块通过对中间件的形变进行监测，进而间接对基板的应变进行监测，基板的应变反映打印过程中零件的形变。本发明中采用中间件对基板进行间接测量的方式能够不受铺粉、激光等影响，避免了传统测量方法的干扰和损坏问题。
14、（2）本发明具体采用标准螺栓作为中间件，螺栓的一端为检测端与监测模块进行信号连接，所述监测模块通过非接触超声波技术和压电涂层结合，在增材制造过程中实现基板应变的实时且高精度监测，结构简单且容易实现，通过监测螺栓应变情况来反映基板的应变情况，测量效果快速且准确，且不影响打印过程，因而提高了打印过程的稳定性，提高了slm设备的智能化水平；
15、（3）本发明提供的监测方法集成了热力耦合仿真和温度监测功能，通过反馈调控及时调整打印参数或停止打印，能够防止材料浪费和打印失败，提高生产效率和成品率，并具备数据导出和报警功能，便于操作和后续分析，能够显著提高增材制造过程中打印件的质量和结构完整性。实时应变监测与反馈调控机制的结合，使得工艺参数得以优化，打印缺陷减少，操作简便，易于集成，具备高实用性和可靠性，为增材制造过程提供了有效的质量保障手段。
1.一种用于监测增材制造基板应变的监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于监测增材制造基板应变的监测系统，其特征在于：所述监测组件（4）还包括，
3.根据权利要求1所述的一种用于监测增材制造基板应变的监测系统，其特征在于：所述底座（41）上设置有突出部（411），所述突出部（411）具有与底板（1）接触的平面，所述温度感应模块（44）插设在突出部（411）与底板（1）接触的平面内。
4.根据权利要求1所述的一种用于监测增材制造基板应变的监测系统，其特征在于：在所述检测端（31）的端面上通过电弧离子镀膜技术设置zno压电涂层（32）。
5.一种用于监测增材制造基板应变的监测方法，其特征在于，基于权利要求1至4任意一项所述的用于监测增材制造基板应变的监测系统，包括以下步骤，
6.根据权利要求5所述的用于监测增材制造基板应变的监测方法，其特征在于：所述步骤s2中在实际增材制造过程中通过所述监测组件（4）获得各时刻基板（2）中间件（3）的形变量变化情况包括以下步骤，
7.根据权利要求5所述的用于监测增材制造基板应变的监测方法，其特征在于：所述步骤s3包括以下步骤，
8.根据权利要求5所述的一种用于监测增材制造基板应变的监测方法，其特征在于：所述步骤s1包括以下步骤，