裂纹检测方法及装置和增材制造系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010092256.5 (22)申请日 2020.02.14 (71)申请人 南方科技大学 地址 518000 广东省深圳市南山区西丽学 苑大道1088号 (72)发明人 刘朝阳朱强李欣蔚胡小刚 郁峥嵘舒家阳严明唐茂倍 (74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 孟金喆潘登 (51)Int.Cl. G01N 29/04(2006.01) G01N 29/14(2006.01) G01N 29/12(2006.01) G01N 29/11(2006.0。

2、1) B33Y 40/00(2020.01) (54)发明名称 裂纹检测方法及装置和增材制造系统 (57)摘要 本发明实施例公开了一种裂纹检测方法及 装置和增材制造系统。 其中， 该裂纹检测方法包 括： 在增材制造设备制造目标零件过程中， 通过 声波传感器实时采集增材制造设备的扫描点处 的声波信号； 根据声波信号， 确定扫描点处的裂 纹的产生情况。 本发明实施例的技术方案可以实 现在增材制造过程中对零件进行实时地无损监 测， 可以准确获取零件产生裂纹的时刻和位置。 权利要求书2页 说明书8页 附图7页 CN 111272872 A 2020.06.12 CN 111272872 A 1.一种裂。

3、纹检测方法， 其特征在于， 包括： 在增材制造设备制造目标零件过程中， 通过声波传感器实时采集所述增材制造设备的 扫描点处的声波信号； 根据所述声波信号， 确定所述扫描点处的裂纹的产生情况。 2.根据权利要求1所述的裂纹检测方法， 其特征在于， 根据所述声波信号， 确定所述扫 描点处的裂纹的产生情况包括： 若所述声波信号的强度大于或等于第一预设强度， 则确定所述扫描点处产生裂纹。 3.根据权利要求1所述的裂纹检测方法， 其特征在于， 根据所述声波信号， 确定所述扫 描点处的裂纹的产生情况包括： 根据所述声波信号的频率， 确定所述扫描点处的裂纹的类型。 4.根据权利要求3所述的裂纹检测方法， 其。

4、特征在于， 所述裂纹的类型包括： 液化裂纹 和凝固裂纹； 根据所述声波信号的频率， 确定所述扫描点处的裂纹的类型包括： 若所述声波信号的频率在第一预设频率范围内， 则确定所述扫描点处的裂纹为液化裂 纹； 若所述声波信号的频率在第二预设频率范围内， 则确定所述扫描点处的裂纹为凝固裂 纹； 所述第一预设频率范围的下限值大于所述第二预设频率范围的上限值。 5.根据权利要求1所述的裂纹检测方法， 其特征在于， 根据所述声波信号， 获取所述扫 描点处的裂纹的产生情况包括： 根据所述声波信号的强度， 确定所述扫描点处的裂纹的大小。 6.根据权利要求1所述的裂纹检测方法， 其特征在于， 在增材制造设备制造完。

5、成目标零 件之后， 还包括： 根据产生裂纹的扫描点处的声波信号的采集时刻和增材制造的扫描参数， 确定所述目 标零件的裂纹在三维空间的分布。 7.根据权利要求1所述的裂纹检测方法， 其特征在于， 在增材制造设备制造目标零件之 前， 还包括： 通过所述增材制造设备逐一制造多个试验零件， 并在所述增材制造设备制造每个试验 零件过程中， 通过声波传感器获取所述增材制造设备的所有扫描点处的声波信号， 并同步 保存所有扫描点处的声波信号； 逐一将每个试验零件分割成预设块数的样品， 并对所述样品进行金相分析， 以获取试 验零件的裂纹特征及产生的位置； 根据试验零件的裂纹产生的位置， 以及制造试验零件的扫描参。

6、数， 确定试验零件的裂 纹产生的位置的扫描时刻； 根据所述扫描时刻， 确定与试验零件的裂纹产生的位置对应的声波信号， 并保存试验 零件的裂纹的声波信号和裂纹特征的对应关系， 以建立数据库； 根据所述声波信号， 确定所述扫描点处的裂纹的产生情况包括： 根据所述声波信号， 在所述数据库中获取匹配的裂纹特征。 8.一种裂纹检测装置， 其特征在于， 包括： 权利要求书 1/2 页 2 CN 111272872 A 2 至少一个声波传感器， 围绕增材制造设备的辐射扫描头的辐射端设置， 所述声波传感 器的探头对准所述辐射扫描头的辐射焦点； 信号处理模块， 与所述至少一个声波传感器电连接， 用于在根据所述声。

7、波传感器实时 采集的声波信号， 确定所述辐射扫描头的辐射焦点处的裂纹的产生情况。 9.根据权利要求8所述的裂纹检测装置， 其特征在于， 所述声波传感器的数量为至少两 个， 围绕增材制造设备的辐射扫描头的辐射端分散设置。 10.根据权利要求8所述的裂纹检测装置， 其特征在于， 还包括固定支架， 所述声波传感 器通过所述固定支架固定在所述辐射扫描头的辐射端。 11.一种增材制造系统， 其特征在于， 包括： 增材制造设备和如权利要求8-10任一所述 的裂纹检测装置。 12.根据权利要求11所述的增材制造系统， 其特征在于， 所述增材制造设备包括激光增 材制造设备。 权利要求书 2/2 页 3 CN 。

8、111272872 A 3 裂纹检测方法及装置和增材制造系统 技术领域 0001 本发明涉及增材制造技术领域， 尤其涉及一种裂纹检测方法及装置和增材制造系 统。 背景技术 0002 增材制造(Additive Manufacturing， AM)俗称3D打印， 融合了计算机辅助设计、 材 料加工与成形技术、 以数字模型文件为基础， 通过软件与数控系统将专用的金属材料、 非金 属材料以及医用生物材料， 按照挤压、 烧结、 熔融、 光固化、 喷射等方式逐层堆积， 制造出实 体物品的制造技术。 0003 近年来， 航空航天、 国防军工、 核电、 海洋以及高端机械装备等领域对于高性能金 属零部件的需求。

9、日益增加。 以航空发动机为例， 其核心零部件主要以高性能镍基高温合金 为材料。 这些高性能合金含有大量的金属间化合物、 碳化物等脆性析出相， 在增材制造过程 中容易产生裂纹。 由于增材制造过程中的裂纹产生在零部件的内部， 且产生时间/空间存在 随机性。 传统的裂纹检测手段如磁粉检测、 渗透检测、 涡流检测、 射线检测、 超声波检测、 CCD (charge coupled device， 电荷耦合器件图像传感器)成像检测等都难以对裂纹进行实时 高效地监测。 对于很多大型构件， 比如直径5米以上的核电零部件， 现有的裂纹检测手段还 存在监测深度不够， 内部的裂纹等缺陷检测不到。 发明内容 000。

10、4 本发明实施例提供一种裂纹检测方法及装置和增材制造系统， 以实现实时监测增 材制造设备在制造零件过程中的裂纹产生的情况， 并实现无损检测， 即对制造的零件没有 伤害。 0005 第一方面， 本发明实施例提供了一种裂纹检测方法， 包括： 0006 在增材制造设备制造目标零件过程中， 通过声波传感器实时采集增材制造设备的 扫描点处的声波信号； 0007 根据声波信号， 确定扫描点处的裂纹的产生情况。 0008 进一步地， 根据声波信号， 确定扫描点处的裂纹的产生情况包括： 0009 若声波信号的强度大于或等于第一预设强度， 则确定扫描点处产生裂纹。 0010 进一步地， 根据声波信号， 确定扫描。

11、点处的裂纹的产生情况包括： 0011 根据声波信号的频率， 确定扫描点处的裂纹的类型。 0012 进一步地， 裂纹的类型包括： 液化裂纹和凝固裂纹； 0013 根据声波信号的频率， 确定扫描点处的裂纹的类型包括： 0014 若声波信号的频率在第一预设频率范围内， 则确定扫描点处的裂纹为液化裂纹； 0015 若声波信号的频率在第二预设频率范围内， 则确定扫描点处的裂纹为凝固裂纹； 0016 第一预设频率范围的下限值大于第二预设频率范围的上限值。 0017 进一步地， 根据声波信号， 获取扫描点处的裂纹的产生情况包括： 说明书 1/8 页 4 CN 111272872 A 4 0018 根据声波信。

12、号的强度， 确定扫描点处的裂纹的大小。 0019 进一步地， 在增材制造设备制造完成目标零件之后， 还包括： 0020 根据产生裂纹的扫描点处的声波信号的采集时刻和增材制造的扫描参数， 确定目 标零件的裂纹在三维空间的分布。 0021 进一步地， 在增材制造设备制造目标零件之前， 还包括： 0022 通过增材制造设备逐一制造多个试验零件， 并在增材制造设备制造每个试验零件 过程中， 通过声波传感器获取增材制造设备的所有扫描点处的声波信号， 并同步保存所有 扫描点处的声波信号； 0023 逐一将每个试验零件分割成预设块数的样品， 并对样品进行金相分析， 以获取试 验零件的裂纹特征及产生的位置； 。

13、0024 根据试验零件的裂纹产生的位置， 以及制造试验零件的扫描参数， 确定试验零件 的裂纹产生的位置的扫描时刻； 0025 根据扫描时刻， 确定与试验零件的裂纹产生的位置对应的声波信号， 并保存试验 零件的裂纹的声波信号和裂纹特征的对应关系， 以建立数据库； 0026 根据声波信号， 确定扫描点处的裂纹的产生情况包括： 0027 根据声波信号， 在数据库中获取匹配的裂纹特征。 0028 第二方面， 本发明实施例还提供了一种裂纹检测装置， 包括： 0029 至少一个声波传感器， 围绕增材制造设备的辐射扫描头的辐射端设置， 声波传感 器的探头对准辐射扫描头的辐射焦点； 0030 信号处理模块， 。

14、与至少一个声波传感器电连接， 用于在根据声波传感器实时采集 的声波信号， 确定辐射扫描头的辐射焦点处的裂纹的产生情况。 0031 进一步地， 声波传感器的数量为至少两个， 围绕增材制造设备的辐射扫描头的辐 射端分散设置。 0032 进一步地， 裂纹检测装置还包括固定支架， 声波传感器通过固定支架固定在辐射 扫描头的辐射端。 0033 第三方面， 本发明实施例还提供了一种增材制造系统， 包括： 增材制造设备和本发 明任意实施例提供的裂纹检测装置。 0034 进一步地， 增材制造设备包括激光增材制造设备。 0035 本发明实施例的技术方案在增材制造设备制造目标零件过程中， 通过声波传感器 获取增材。

15、制造设备的扫描点处的声波信号； 根据声波信号， 确定扫描点处的裂纹的产生情 况， 以实现在增材制造过程中对零件进行实时地无损监测， 可以准确获取零件产生裂纹的 时刻和位置。 附图说明 0036 图1为本发明实施例提供的一种裂纹检测方法的流程图； 0037 图2为本发明实施例提供的一种增材制造设备制造目标零件时增材制造系统的结 构示意图； 0038 图3为本发明实施例提供的又一种裂纹检测方法的流程图； 0039 图4为本发明实施例提供的又一种裂纹检测方法的流程图； 说明书 2/8 页 5 CN 111272872 A 5 0040 图5为本发明实施例提供的又一种裂纹检测方法的流程图； 0041 。

16、图6为本发明实施例提供的又一种裂纹检测方法的流程图； 0042 图7为本发明实施例提供的又一种裂纹检测方法的流程图； 0043 图8为本发明实施例提供的又一种裂纹检测方法的流程图； 0044 图9为本发明实施例提供的一种裂纹修复方法的流程图。 具体实施方式 0045 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。 可以理解的是， 此处所描 述的具体实施例仅仅用于解释本发明， 而非对本发明的限定。 另外还需要说明的是， 为了便 于描述， 附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。 0046 本发明实施例提供一种裂纹检测方法。 图1为本发明实施例提供的一种裂纹检测 方法的流程图。 图2为本发。

17、明实施例提供的一种增材制造设备制造目标零件时增材制造系 统的结构示意图。 该裂纹检测方法可以由裂纹检测装置来执行， 该装置可以由软件和/或硬 件的方式实现。 该方法具体包括如下步骤： 0047 步骤110、 在增材制造设备制造目标零件过程中， 通过声波传感器实时采集增材制 造设备的扫描点处的声波信号。 0048 其中， 增材制造设备可包括辐射扫描头12、 工件平台14等。 辐射扫描头12可以发射 包括下述至少一种能量： 激光束、 电子束、 等离子和离子束。 增材制造设备可以是激光送粉 增材制造设备。 零件1通过打印基板13放置于工件平台14上。 辐射扫描头12可以是激光熔覆 头。 辐射扫描头1。

18、2辐射的能量聚焦在基材上的一点， 即辐射焦点或扫描点2， 使形成熔池， 同 时将制作材料送入熔池而实现增材。 辐射扫描头12按照预设路径逐点依次扫描生成线， 逐 线依次扫描生成面， 再逐层叠加， 形成三维零件。 若辐射扫描头12扫描至当前扫描点2时， 因 零件1中内应力的释放， 而产生裂纹， 并伴随产生的一个特定频率且振幅很大的声波信号， 进而通过声波传感器20获取增材制造设备的当前扫描点2处的声波信号。 声波传感器20可 以是麦克风， 可选的， 声波传感器20可以是光纤麦克风。 该零件1可以包括下述至少一种材 料： 包含有金属间化合物和碳化物等硬质相的高性能合金材料。 可选的， 零件1可以包。

19、括下 述至少一种材料： 镍基高温合金In738、 合金DZ142和合金In100。 0049 步骤120、 根据声波信号， 确定扫描点处的裂纹的产生情况。 0050 其中， 可根据声波信号的频谱特征， 确定扫描点处的裂纹的产生情况。 频谱特征包 括下述至少一种： 频率和幅值。 声波传感器获取的声波信号是制造零件产生的声波信号与 环境噪声信号的叠加， 可通过离散卡尔曼方法等对叠加的声波信号进行去背景噪声和滤波 处理， 去除环境噪声对应的声波成分， 进而对去背景和滤波处理后的声波信号进行傅里叶 转换处理， 获得声波信号的频率和幅值等频谱特征。 声波信号的幅值即声波信号的强度。 根 据声波信号的频率。

20、和幅值等至少一种， 确定扫描点处的裂纹是否产生， 以及裂纹的类型和 大小等裂纹特征。 通过对增材制造过程中零件产生的声波信号进行实时提取分析， 可以有 效地对裂纹的产生、 类型和大小等情况进行预测分析。 增材制造设备制造目标零件是按照 预设路径逐点扫描的， 通过按照扫描顺序记录全部扫描点处的声波信号， 在制造完成后， 方 便分析零件产生裂纹的时刻和位置。 增材制造结束后， 根据同步连续实时采集的声波信号、 增材制造的加工时间、 层宽、 层高等工艺参数， 推断出增材制造样件中裂纹的三维空间位置 说明书 3/8 页 6 CN 111272872 A 6 分布。 0051 本实施例的技术方案在增材制。

21、造设备制造目标零件过程中， 通过声波传感器实时 采集增材制造设备的扫描点处的声波信号； 根据声波信号， 确定扫描点处的裂纹的产生情 况， 以实现在增材制造过程中对零件进行实时地无损监测， 可以准确获取零件产生裂纹的 时刻和位置。 0052 本发明实施例提供又一种裂纹检测方法。 图3为本发明实施例提供的又一种裂纹 检测方法的流程图。 在上述实施例的基础上， 该方法包括： 0053 步骤210、 在增材制造设备制造目标零件过程中， 通过声波传感器实时采集增材制 造设备的扫描点处的声波信号。 0054 步骤220、 若声波信号的强度大于或等于第一预设强度， 则确定扫描点处产生裂 纹。 0055 其中。

22、， 若当前扫描点2处的声波信号的强度很小， 近似为零， 则说明当前扫描点2处 无裂纹产生； 若当前扫描点2处的声波信号的强度很大时， 则说明当前扫描点2处有裂纹产 生， 进而可以使报警模块进行报警等。 第一预设强度可根据需要进行设置。 可选的， 若声波 信号的强度小于第一预设强度， 则确定扫描点处无裂纹产生。 0056 本发明实施例提供又一种裂纹检测方法。 图4为本发明实施例提供的又一种裂纹 检测方法的流程图。 在上述实施例的基础上， 该方法包括： 0057 步骤310、 在增材制造设备制造目标零件过程中， 通过声波传感器实时采集增材制 造设备的扫描点处的声波信号。 0058 步骤320、 根。

23、据声波信号的频率， 确定扫描点处的裂纹的类型。 0059 其中， 增材制造裂纹敏感性合金的过程中， 会产生由各种因素导致的开裂。 其中， 以结晶裂纹(也称凝固裂纹)为主。 这些裂纹的产生过程中， 伴随着内应力的释放， 会产生不 同频率的振动， 从而形成声波信号。 不同类型的裂纹产生的声波信号的频率不同。 不同合金 的裂纹产生的声波信号的频率不同。 0060 本发明实施例提供又一种裂纹检测方法。 图5为本发明实施例提供的又一种裂纹 检测方法的流程图。 在上述实施例的基础上， 裂纹的类型包括： 液化裂纹和凝固裂纹， 该方 法包括： 0061 步骤410、 在增材制造设备制造目标零件过程中， 通过声。

24、波传感器实时采集增材制 造设备的扫描点处的声波信号。 0062 步骤420、 若声波信号的频率在第一预设频率范围内， 则确定扫描点处的裂纹为液 化裂纹。 0063 其中， 液化裂纹指增材制造过程中已经凝固的合金在反复的热循环过程中形成的 裂纹。 制作材料中的裂纹沿晶界扩展而产生的一种断裂。 0064 步骤430、 若声波信号的频率在第二预设频率范围内， 则确定扫描点处的裂纹为凝 固裂纹； 第一预设频率范围的下限值大于第二预设频率范围的上限值。 0065 其中， 凝固裂纹是指制造过程中受热熔化的合金在逐步冷却过程中形成的裂纹。 频率越高， 裂纹越倾向于液化裂纹； 频率越低， 裂纹越倾向于凝固裂纹。

25、。 0066 需要说明的是， 增材制造过程中， 由于热应力影响导致材料开裂。 凝固裂纹相对长 度很大， 而且可以跨层扩展， 可形成宏观上肉眼可见的大裂纹。 凝固裂纹一般长度都很小， 说明书 4/8 页 7 CN 111272872 A 7 与碳化物等硬质析出相伴生， 而且不具有扩展性。 液化裂纹是已经凝固金属中低熔点的相 被反复的热循环加热后熔化， 在碳化物等硬质相周围的应力富集区作用下形成的微小局部 裂纹， 因此释放的应力小， 能量少， 声音频率高， 强度小。 凝固裂纹是液态金属凝固过程中产 生的。 金属凝固过程中会产生非常大的热应力， 这种热应力在凝固裂纹处释放， 会产生非常 大能量释放，。

26、 从而产生沉闷的声音， 声音频率低， 强度大。 0067 本发明实施例提供又一种裂纹检测方法。 图6为本发明实施例提供的又一种裂纹 检测方法的流程图。 在上述实施例的基础上， 该方法包括： 0068 步骤510、 在增材制造设备制造目标零件过程中， 通过声波传感器实时采集增材制 造设备的扫描点处的声波信号。 0069 步骤520、 根据声波信号的强度， 确定扫描点处的裂纹的大小。 0070 其中， 声音越响， 声波信号的强度越大， 产生的裂纹越大。 裂纹越大， 即裂纹的最大 长度越大。 声音越小， 声波信号的强度越低， 产生的裂纹越小。 0071 本发明实施例提供又一种裂纹检测方法。 图7为本。

27、发明实施例提供的又一种裂纹 检测方法的流程图。 在上述实施例的基础上， 该方法包括： 0072 步骤610、 在增材制造设备制造目标零件过程中， 通过声波传感器实时采集增材制 造设备的扫描点处的声波信号。 0073 步骤620、 根据声波信号， 确定扫描点处的裂纹的产生情况。 0074 步骤630、 根据产生裂纹的扫描点处的声波信号的采集时刻和增材制造的扫描参 数， 确定目标零件的裂纹在三维空间的分布。 0075 其中， 增材制造和声波信号的采集在时间上是同步的。 可将扫描点位置和声波信 号一对一对应记录并保存。 也可记录并保存随时间推移实时采集的声波信号及其采集时 刻。 增材制造的扫描起始时。

28、刻对应起始扫描点位置。 增材制造的扫描结束时刻对应结束扫 描点位置。 增材制造的扫描起始时刻与声波信号的采集起始时刻为同一时刻。 增材制造的 扫描结束时刻与声波信号的采集结束时刻为同一时刻。 增材制造设备的扫描参数可以包 括： 扫描速度、 层宽、 层高、 搭接率。 产生裂纹的扫描点处的声波信号的记录时刻与产生裂纹 的扫描点的扫描时刻为同一时刻。 根据产生裂纹的扫描点的扫描时刻， 以及层宽、 层高、 扫 描速度、 搭接率等数据， 计算出裂纹产生的具体三维空间坐标位置， 从而对增材制造零件的 性能和质量进行预测评估。 0076 本发明实施例提供又一种裂纹检测方法。 图8为本发明实施例提供的又一种裂。

29、纹 检测方法的流程图。 在上述实施例的基础上， 该方法包括： 0077 步骤710、 通过增材制造设备逐一制造多个试验零件， 并在增材制造设备制造每个 试验零件过程中， 通过声波传感器获取增材制造设备的所有扫描点处的声波信号， 并保存 所有扫描点对应的声波信号。 0078 其中， 该试验零件可以包括下述至少一种材料： 金属间化合物和碳化物等高性能 合金材料。 可选的， 试验零件可以包括下述至少一种材料： 镍基高温合金In738、 合金DZ142 和合金In100。 试验零件的材料可与目标零件的材料相同。 多个试验零件的材料可以相同或 不同。 多个试验零件的体积可以不同或不同。 多个试验零件的形。

30、状可以相同或不同。 增材制 造设备制造每个试验零件是按照预设路径逐点扫描的， 通过按照增材制造设备的扫描顺序 依次记录和保存全部扫描点对应的声波信号。 说明书 5/8 页 8 CN 111272872 A 8 0079 步骤720、 逐一将每个试验零件分割成预设块数的样品， 并对样品进行金相分析， 以获取试验零件的裂纹特征及产生的位置。 0080 其中， 试验零件的体积越大， 预设块数越大。 以立方体试验零件为例， 采用333 的九宫格位置取样， 试验零件越大， 取样越多， 例如可以是444或555， 逐步增加。 可 通过显微镜等来观察样品上的裂纹。 裂纹特征包括裂纹大小、 裂纹类型等。 00。

31、81 步骤730、 根据试验零件的裂纹产生的位置， 以及制造试验零件的扫描参数， 确定 试验零件的裂纹产生的位置的扫描时刻。 0082 其中， 增材制造和声波信号的采集在时间上是同步的。 增材制造的扫描起始时刻 与声波信号的采集起始时刻为同一时刻。 增材制造的扫描结束时刻与声波信号的采集结束 时刻为同一时刻。 增材制造是按照预设路径逐点逐线扫描， 逐层堆积的制造过程， 根据增材 制造设备的扫描参数， 任何一个位置的加工时刻都可以推算出来。 增材制造设备的扫描参 数可以包括： 扫描速度、 层宽、 层高、 搭接率。 产生裂纹的位置的具体加工时刻(也即扫描时 刻)， 比如增材制造全过程需加工1小时，。

32、 三个产生裂纹的位置对应的加工时刻分别在整个 加工过程的第5分钟， 第15分钟， 第27分钟， 进而可根据这三个加工时刻采集到的声波信号， 确定裂纹的对应的声波信号的频谱特征。 根据裂纹产生的位置， 以及层宽、 层高、 扫描速度、 搭接率等数据， 计算出裂纹产生的具体三维空间坐标位置对应的扫描时刻， 即时间与位置 的对应关系， 即增材制造时产生裂纹的扫描点位置对应的扫描时刻， 进而扫描时刻对应的 声波信号。 0083 可选的， 裂纹的空间位置与增材制造设备的扫描参数的对应关系为： 0084 0085 其中， P为裂纹的空间位置， t为采集到裂纹信号的时间， d为层高， w为层宽， v为扫 描速。

33、度， n为搭接率， V为整个零件的体积。 0086 步骤740、 根据扫描时刻， 确定与试验零件的裂纹产生的位置对应的声波信号， 并 保存试验零件的裂纹的声波信号和裂纹特征的对应关系， 以建立数据库。 0087 其中， 建立并保存试验零件的裂纹的声波信号的频谱特征和裂纹特征的对应关 系。 可选的， 保存试验零件的裂纹的声波信号的频谱特征、 裂纹特征和裂纹产生的位置的工 艺参数的对应关系， 以建立数据库， 以方便在制造前， 根据工艺参数等可预测分析零件的裂 纹产生和分布情况。 工艺参数可包括下述至少一种： 辐射功率、 辐射扫描头的移动速度、 送 粉率、 离焦量、 光斑大小(决定层宽)、 层高、 。

34、搭接率等。 0088 步骤750、 在增材制造设备制造目标零件过程中， 通过声波传感器实时采集增材制 造设备的扫描点处的声波信号。 0089 步骤760、 根据声波信号， 在数据库中获取匹配的裂纹特征。 0090 其中， 在数据库中查找与声波信号的频谱特征对应的裂纹特征。 0091 本发明实施例提供一种裂纹修复方法。 图9为本发明实施例提供的一种裂纹修复 方法的流程图。 在上述实施例的基础上， 该方法具体包括如下步骤： 0092 步骤810、 在增材制造设备制造零件过程中， 通过声波传感器实时采集增材制造设 备在当前扫描点处的声波信号。 0093 其中， 参见图2所示， 通过声波传感器实时采集。

35、增材制造设备在当前扫描点处的声 说明书 6/8 页 9 CN 111272872 A 9 波信号， 以实时检测裂纹是否产生。 若无裂纹产生， 则增材制造设备持续进行。 若有裂纹产 生， 则增材制造设备暂停工作， 并进行裂纹修复。 0094 步骤820、 若声波信号的强度大于或等于第二预设强度， 则增材制造设备暂停工 作， 通过裂纹修复设备修复当前扫描点处产生的裂纹， 在裂纹修复设备对当前扫描点处产 生的裂纹修复完成后， 增材制造设备继续工作。 0095 其中， 声波信号的强度大于或等于第二预设强度， 则说明产生的裂纹较大， 需要进 行修复。 通过实时修复， 以提高零件的合格率和质量。 可根据声。

36、波信号， 确定裂纹特征， 进而 确定修复方式， 例如可以是： 挖除裂纹部分， 对挖除后的待修复区域进行增材修复等。 增材 制造零件的同时， 采用数控加工手段去除零件的缺陷， 提高零件表面的成型精度， 实现增材 减材制造。 0096 本实施例的技术方案在增材制造设备制造零件过程中， 通过声波传感器实时采集 增材制造设备在当前扫描点处的声波信号， 若声波信号的强度大于或等于第二预设强度， 则增材制造设备暂停工作， 通过裂纹修复设备修复当前扫描点处产生的裂纹， 以实现在增 材制造过程中对零件进行实时地无损监测， 可以准确获取零件产生裂纹的时刻和位置， 若 有裂纹产生， 则增材制造设备暂停进行， 并进。

37、行裂纹修复， 通过实时修复， 以提高零件的质 量。 0097 本发明实施例提供一种裂纹检测装置。 该裂纹检测装置可用于执行本发明任意实 施例提供的裂纹检测方法。 继续参见图2， 该裂纹检测装置包括： 至少一个声波传感器20和 信号处理模块40。 0098 其中， 至少一个声波传感器20围绕增材制造设备的辐射扫描头12的辐射端设置， 声波传感器20的探头对准辐射扫描头12的辐射焦点2； 信号处理模块与至少一个声波传感 器20电连接， 用于在根据声波传感器20实时采集的声波信号， 确定辐射扫描头12的辐射焦 点2处的裂纹的产生情况。 0099 其中， 信号处理模块40可包括： 数字采集卡、 计算机。

38、、 存储器等。 计算机通过数字采 集卡与声波传感器连接。 声波传感器收集制造过程中的声音信号， 产生的模拟电压信号经 过数字采集卡变成数字信号后传输到计算机上。 数字采集卡的采样频率为8K。 声波传感器 用于实时采集增材制造设备的辐射焦点2(即扫描点)处的声波信号。 声波传感器向靠近辐 射焦点2一侧倾斜预设角度， 使得声波传感器的探头对准辐射焦点位置。 本发明实施例提供 的裂纹检测装置可用于执行本发明任意实施例提供的裂纹检测方法， 因此本发明实施例提 供的裂纹检测装置也具备上述实施例中所描述的有益效果， 此处不再赘述。 0100 可选的， 在上述实施例的基础上， 继续参见图2， 声波传感器20。

39、的数量为至少两个， 围绕增材制造设备的辐射扫描头12的辐射端分散设置。 0101 其中， 声音具有方向性， 分散设置的至少两个声波传感器20， 可以把声波信号进行 叠加再求平均， 可以解决单一位置的声波传感器， 可能采集的声波信号会比较弱， 甚至失 真， 进而产生偶然误差的问题， 提高声波信号的监测的准确性和鲁棒性。 可选的， 至少两个 声波传感器20围绕增材制造设备的辐射扫描头12的辐射端的一圆周方向等间距均匀分散 设置。 0102 可选的， 在上述实施例的基础上， 继续参见图2， 裂纹检测装置还包括固定支架30， 声波传感器20通过固定支架30固定在辐射扫描头12的辐射端。 固定支架30上。

40、设置有螺孔， 说明书 7/8 页 10 CN 111272872 A 10 通过螺钉将固定支架和辐射扫描头、 声波传感器固定。 0103 本发明实施例提供一种增材制造系统。 继续参见图2， 该增材制造系统包括： 增材 制造设备和本发明任意实施例提供的裂纹检测装置。 0104 其中， 可选的， 增材制造设备包括激光增材制造设备。 本发明实施例提供的增材制 造系统包括上述实施例中的裂纹检测装置， 因此本发明实施例提供的增材制造系统也具备 上述实施例中所描述的有益效果， 此处不再赘述。 0105 注意， 上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。 本领域技术人员会理解， 本发明不限于这里所述的特定。

41、实施例， 对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、 重新调整、 相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。 因此， 虽然通过以上实施例对本 发明进行了较为详细的说明， 但是本发明不仅仅限于以上实施例， 在不脱离本发明构思的 情况下， 还可以包括更多其他等效实施例， 而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。 说明书 8/8 页 11 CN 111272872 A 11 图1 说明书附图 1/7 页 12 CN 111272872 A 12 图2 说明书附图 2/7 页 13 CN 111272872 A 13 图3 图4 说明书附图 3/7 页 14 CN 111272872 A 14 图5 图6 说明书附图 4/7 页 15 CN 111272872 A 15 图7 说明书附图 5/7 页 16 CN 111272872 A 16 图8 说明书附图 6/7 页 17 CN 111272872 A 17 图9 说明书附图 7/7 页 18 CN 111272872 A 18 。