心軸線與工作臺(tái)水平面垂直。將高溫?zé)岢上駜xI安裝到成像儀安裝座2之上，調(diào)整相機(jī)拍攝高度與角度，確保相機(jī)鏡頭軸線延長線正對成形件4側(cè)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(nèi)并固定于測溫儀支撐桿12之上，三個(gè)固定式紅外測溫儀13分布與基板5兩端與一側(cè)，調(diào)節(jié)安裝座高度與測溫儀角度，使得測點(diǎn)分別位于成形件兩端點(diǎn)與一側(cè)中點(diǎn)。將非接觸式光學(xué)傳感器22安裝在傳感器支撐桿8之上，并位于成形件一側(cè)，調(diào)整傳感器測量角度，使得測點(diǎn)位于成形件側(cè)面幾何中心。其中成形件溫度與變形測點(diǎn)如圖3所示:方形點(diǎn)表示非接觸式光學(xué)傳感器測量點(diǎn)，圓形點(diǎn)表示固定式紅外測溫儀測點(diǎn)，虛線框表示高溫?zé)岢上駜x測區(qū)。
[0055]步驟8:將跟蹤式紅外測溫儀15安裝于環(huán)形安裝座17內(nèi)，調(diào)整安裝座高度與測溫儀角度，使跟蹤式紅外測溫儀15發(fā)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(diǎn)，開啟激光立體成形設(shè)備進(jìn)行加工同時(shí)開啟記錄控制系統(tǒng)。通過接觸式的熱電偶18實(shí)時(shí)測量基板5在成形過程中的特定點(diǎn)的溫度，如圖4所示的測量結(jié)果，基板5在成型過程中溫度會(huì)趨于穩(wěn)定，并隨著激光熱源的移動(dòng)產(chǎn)生微小波動(dòng)，其中測點(diǎn)I，測點(diǎn)2，測點(diǎn)3分別表示熱電偶18測量基板5特定點(diǎn)處的實(shí)時(shí)溫度變化曲線;通過非接觸式光學(xué)傳感器22實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(jié)果，基板5在成形過程中會(huì)產(chǎn)生向上的變形，其中測點(diǎn)I，測點(diǎn)2，測點(diǎn)3分別表示接觸式位移傳感器6測量基板5特定點(diǎn)處基板5翹曲變形曲線;通過固定式紅外測溫儀13實(shí)時(shí)測量成形件4在成形過程中特定點(diǎn)的溫度;通過跟蹤式紅外測溫儀15實(shí)時(shí)測量成形過程中的熔池溫度;通過高溫?zé)岢上駜xI實(shí)時(shí)測量成形件4某成形面的溫度分布。
[0057]步驟10:成形結(jié)束，待成形件4完全冷卻，完成測量，關(guān)閉成形設(shè)備與測量裝置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測量裝置，其特征在于:包括工作平臺(tái)及安裝在所述工作平臺(tái)上的變形測量系統(tǒng)和溫度測量系統(tǒng)； 所述工作平臺(tái)包括工作臺(tái)(11)，工作臺(tái)(11)表面均勻分布有螺紋孔(24)，工作臺(tái)(11)通過緊固螺釘(19)連接有兩個(gè)支架(21)，其中一個(gè)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(tǒng)包括接觸式位移傳感器(6)和非接觸式光學(xué)傳感器(22);接觸式位移傳感器(6)設(shè)置在兩支架(21)之間的導(dǎo)軌(9)上，導(dǎo)軌(9)上滑動(dòng)連接有若干傳感器安裝座(10)，所述傳感器安裝座(10)上設(shè)置有若干固定孔(23)，接觸式位移傳感器(6)設(shè)置在固定孔(23)內(nèi)；所述非接觸式光學(xué)傳感器(22)通過傳感器支撐桿(8)安裝在工作臺(tái)(11)的螺紋孔(24)內(nèi)，非接觸式光學(xué)傳感器(22)位于所述基板(5)—側(cè)； 所述溫度監(jiān)測系統(tǒng)包括熱電偶(18)，高溫?zé)岢上駜x(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(diǎn)處;所述高溫?zé)岢上駜x(I)通過成像儀支撐桿(3)安裝在工作臺(tái)(11)的螺紋孔(24)內(nèi)，且高溫?zé)岢上駜x(I)位于所述基板(5)另一側(cè);所述跟蹤式紅外測溫儀(15)通過可調(diào)節(jié)高度和角度的環(huán)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(nèi)，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(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測量裝置，其特征在于，所述變形測量系統(tǒng)和溫度測量系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線與嵌于高能束增材制造系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)相連接。3.根據(jù)權(quán)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(shí)時(shí)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?jǐn)Q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(jù)權(quán)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(shí)時(shí)同步測量裝置，其特征在于，所述成像儀支撐桿(3)上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)高度與角度的成像儀安裝座(2)。5.根據(jù)權(quán)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(shí)時(shí)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?jǐn)Q螺釘(7)與環(huán)形安裝座(17)固定。6.根據(jù)權(quán)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(shí)時(shí)同步測量裝置，其特征在于，所述測溫儀支撐桿(12)上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)角度的測溫儀安裝座(14)。7.根據(jù)權(quán)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(shí)時(shí)同步測量裝置，其特征在于，所述基板(5)上方設(shè)置有激光熔覆噴頭(16)，所述環(huán)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(cè)。8.根據(jù)權(quán)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(shí)時(shí)同步測量裝置，其特征在于，所述固定式紅外測溫儀(13)數(shù)量不少于3個(gè)。9.根據(jù)權(quán)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(shí)時(shí)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(shè)備進(jìn)行加工，同時(shí)開啟記錄控制系統(tǒng)； 步驟2、通過接觸式位移傳感器(6)實(shí)時(shí)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(xué)傳感器(22)實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)測量基板(5)在成形過程中的特定點(diǎn)的溫度； 步驟5、通過固定式紅外測溫儀(13)實(shí)時(shí)測量成形件(4)在成形過程中特定點(diǎn)的溫度； 步驟6、通過跟蹤式紅外測溫儀(15)實(shí)時(shí)測量成形過程中的熔池溫度； 步驟7、通過高溫?zé)岢上駜x(I)實(shí)時(shí)測量成形件(4)某成形面的溫度分布梯度； 步驟8、成形結(jié)束，待成形件(4)完全冷卻，完成測量。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)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(xué)傳感器(22)、高溫?zé)岢上駜x(1)、固定式紅外測溫儀(13)和跟蹤式紅外測溫儀(15)的實(shí)時(shí)信號(hào)通過記錄控制系統(tǒng)收集處理。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測量裝置，包括工作平臺(tái)、變形測量系統(tǒng)和溫度測量系統(tǒng)。工作平臺(tái)包括工作臺(tái)和支架，變形測量系統(tǒng)包括位移和光學(xué)傳感器，溫度監(jiān)測系統(tǒng)包括熱電偶、高溫?zé)岢上駜x、跟蹤式和固定式紅外測溫儀。本發(fā)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(shí)時(shí)測量基板翹曲變形量；非接觸式光學(xué)傳感器實(shí)時(shí)測量成形件變形量；熱電偶實(shí)時(shí)測量基板特定點(diǎn)溫度；固定式紅外測溫儀實(shí)時(shí)測量特定點(diǎn)溫度；跟蹤式紅外測溫儀實(shí)時(shí)測量熔池溫度；高溫?zé)岢上駜x實(shí)時(shí)測量成形件側(cè)面的溫度分布。本發(fā)明能實(shí)時(shí)同步測量高能束增材制造中溫度與變形數(shù)據(jù)，為成形的幾何組織性能控制與模擬的驗(yàn)證優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。
【IPC分類】G01D21/02
【公開號(hào)】CN105716655
【申請?zhí)枴緾N201610076423
【發(fā)明人】林鑫, 鄭宇翔, 馬良, 譚華, 楊海歐, 黃衛(wèi)東
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年2月3日