心軸線與工作臺水平面垂直。將高溫熱成像儀I安裝到成像儀安裝座2之上，調整相機拍攝高度與角度，確保相機鏡頭軸線延長線正對成形件4側面幾何中心。
[0054]步驟7:將固定式紅外測溫儀13安裝在安裝座內并固定于測溫儀支撐桿12之上，三個固定式紅外測溫儀13分布與基板5兩端與一側，調節安裝座高度與測溫儀角度，使得測點分別位于成形件兩端點與一側中點。將非接觸式光學傳感器22安裝在傳感器支撐桿8之上，并位于成形件一側，調整傳感器測量角度，使得測點位于成形件側面幾何中心。其中成形件溫度與變形測點如圖3所示:方形點表示非接觸式光學傳感器測量點，圓形點表示固定式紅外測溫儀測點，虛線框表示高溫熱成像儀測區。
[0055]步驟8:將跟蹤式紅外測溫儀15安裝于環形安裝座17內，調整安裝座高度與測溫儀角度，使跟蹤式紅外測溫儀15發射頭軸線延長線方向正對熔池。
[0056]步驟9:將激光熔覆噴頭16置于加工起始點，開啟激光立體成形設備進行加工同時開啟記錄控制系統。通過接觸式的熱電偶18實時測量基板5在成形過程中的特定點的溫度，如圖4所示的測量結果，基板5在成型過程中溫度會趨于穩定，并隨著激光熱源的移動產生微小波動，其中測點I，測點2，測點3分別表示熱電偶18測量基板5特定點處的實時溫度變化曲線;通過非接觸式光學傳感器22實時測量成形件4在成形過程中的變形量;通過接觸式位移傳感器6實時測量基板5在成形過程中的翹曲變形量，如圖5所示的測量結果，基板5在成形過程中會產生向上的變形，其中測點I，測點2，測點3分別表示接觸式位移傳感器6測量基板5特定點處基板5翹曲變形曲線;通過固定式紅外測溫儀13實時測量成形件4在成形過程中特定點的溫度;通過跟蹤式紅外測溫儀15實時測量成形過程中的熔池溫度;通過高溫熱成像儀I實時測量成形件4某成形面的溫度分布。
[0057]步驟10:成形結束，待成形件4完全冷卻，完成測量，關閉成形設備與測量裝置。
【主權項】
1.一種高能束增材制造中溫度與變形實時同步測量裝置，其特征在于:包括工作平臺及安裝在所述工作平臺上的變形測量系統和溫度測量系統； 所述工作平臺包括工作臺(11)，工作臺(11)表面均勻分布有螺紋孔(24)，工作臺(11)通過緊固螺釘(19)連接有兩個支架(21)，其中一個所述支架(21)上表面通過緊固螺釘(19)連接有夾持板(20)，夾持板(20)下方夾持有基板(5); 所述變形測量系統包括接觸式位移傳感器(6)和非接觸式光學傳感器(22);接觸式位移傳感器(6)設置在兩支架(21)之間的導軌(9)上，導軌(9)上滑動連接有若干傳感器安裝座(10)，所述傳感器安裝座(10)上設置有若干固定孔(23)，接觸式位移傳感器(6)設置在固定孔(23)內；所述非接觸式光學傳感器(22)通過傳感器支撐桿(8)安裝在工作臺(11)的螺紋孔(24)內，非接觸式光學傳感器(22)位于所述基板(5)—側； 所述溫度監測系統包括熱電偶(18)，高溫熱成像儀(I)，跟蹤式紅外測溫儀(15)和固定式紅外測溫儀(13);其中，所述熱電偶(18)分別焊于基板(5)上表面的兩端及中間點處;所述高溫熱成像儀(I)通過成像儀支撐桿(3)安裝在工作臺(11)的螺紋孔(24)內，且高溫熱成像儀(I)位于所述基板(5)另一側;所述跟蹤式紅外測溫儀(15)通過可調節高度和角度的環形安裝座(17)固定，跟蹤式紅外測溫儀(15)位于所述基板(5)正上方;所述固定式紅外測溫儀(13)通過測溫儀支撐桿(12)安裝在的螺紋孔(24)內，固定式紅外測溫儀(13)分別位于所述基板(5)的兩端及中部一側。2.根據權利要求1所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實時同步測量裝置，其特征在于，所述變形測量系統和溫度測量系統通過數據線與嵌于高能束增材制造系統內部的數據記錄系統相連接。3.根據權利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實時同步測量裝置，其特征在于，所述接觸式位移傳感器(6)與固定孔(23)通過手擰螺釘(7)固定，接觸式位移傳感器(6)位于所述基板(5)下方。4.根據權利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實時同步測量裝置，其特征在于，所述成像儀支撐桿(3)上設置有用于調節高度與角度的成像儀安裝座(2)。5.根據權利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實時同步測量裝置，其特征在于，所述跟蹤式紅外測溫儀(15)通過手擰螺釘(7)與環形安裝座(17)固定。6.根據權利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實時同步測量裝置，其特征在于，所述測溫儀支撐桿(12)上設置有用于調節角度的測溫儀安裝座(14)。7.根據權利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實時同步測量裝置，其特征在于，所述基板(5)上方設置有激光熔覆噴頭(16)，所述環形安裝座(17)套裝在激光熔覆噴頭(16)上;所述跟蹤式紅外測溫儀(15)位于激光熔覆噴頭(16)—側。8.根據權利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實時同步測量裝置，其特征在于，所述固定式紅外測溫儀(13)數量不少于3個。9.根據權利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實時同步測量方法，其特征在于，具體包括以下步驟: 步驟1、將待測量成形件(4)置于基板(5)上，開啟高能束加工設備進行加工，同時開啟記錄控制系統； 步驟2、通過接觸式位移傳感器(6)實時測量基板(5)在成形過程中的翹曲變形量； 步驟3、通過非接觸式光學傳感器(22)實時測量成形件(4)在成形過程中的變形量； 步驟4、通過熱電偶(18)實時測量基板(5)在成形過程中的特定點的溫度； 步驟5、通過固定式紅外測溫儀(13)實時測量成形件(4)在成形過程中特定點的溫度； 步驟6、通過跟蹤式紅外測溫儀(15)實時測量成形過程中的熔池溫度； 步驟7、通過高溫熱成像儀(I)實時測量成形件(4)某成形面的溫度分布梯度； 步驟8、成形結束，待成形件(4)完全冷卻，完成測量。10.根據權利要求9所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實時同步測量方法，其特征在于，所述接觸式位移傳感器(6)、非接觸式光學傳感器(22)、高溫熱成像儀(1)、固定式紅外測溫儀(13)和跟蹤式紅外測溫儀(15)的實時信號通過記錄控制系統收集處理。
【專利摘要】本發明公開了一種高能束增材制造中溫度與變形實時同步測量裝置，包括工作平臺、變形測量系統和溫度測量系統。工作平臺包括工作臺和支架，變形測量系統包括位移和光學傳感器，溫度監測系統包括熱電偶、高溫熱成像儀、跟蹤式和固定式紅外測溫儀。本發明還公開了上述測量裝置的測量方法：接觸式位移傳感器實時測量基板翹曲變形量；非接觸式光學傳感器實時測量成形件變形量；熱電偶實時測量基板特定點溫度；固定式紅外測溫儀實時測量特定點溫度；跟蹤式紅外測溫儀實時測量熔池溫度；高溫熱成像儀實時測量成形件側面的溫度分布。本發明能實時同步測量高能束增材制造中溫度與變形數據，為成形的幾何組織性能控制與模擬的驗證優化提供數據支撐。
【IPC分類】G01D21/02
【公開號】CN105716655
【申請號】CN201610076423
【發明人】林鑫, 鄭宇翔, 馬良, 譚華, 楊海歐, 黃衛東
【申請人】西北工業大學
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年2月3日