CN111496253B - 带智能监控的金属基复合材料复合增材制造方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属基复合材料技术领域，更具体地，涉及一种带智能监控的金属基复合材料复合增材制造方法及其装置，包括工作台和设于工作台上方的图像采集装置、可移动的脉冲激光束装置和可移动的熔覆激光束装置，所述熔覆激光束装置上连通有用于输送材料粉末的送粉装置；所述工作台上设有测温装置，所述工作台的一侧还设有红外采集装置；所述制造装置还包括控制系统，所述控制系统包括计算机和与计算机通信连接的控制器；所述红外采集装置、脉冲激光束装置、图像采集装置、熔覆激光束装置、送粉装置和测温装置均与控制器通信连接。本发明使用方便，整个熔覆层成形过程能够得到实时监控，使整个制造过程得到优化，也使工作效率得到提高。

Description

带智能监控的金属基复合材料复合增材制造方法及其装置

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，更具体地，涉及一种带智能监控的金属基复合材料复合增材制造方法及其装置。

背景技术

金属基复合材料的制备方法有搅拌铸造法、粉末冶金法、喷射共沉积法、原位反应法等，其成形过程中润湿性不好、易产生脆性相，这些传统的加工制方法缺陷主要表现在铸造制品性能低、模具制备成本高、材料利用率低、难以进行机加工、复杂形状产品制备困难等。对于金属基复合材料，由于组分的多样性和各组分独有的物化特性，现有增材制造技术难于成形，即现各组分之间的熔点、热膨胀系数等性能差别导致利用现在的选区激光熔化技术(Selective Laser Melting，SLM)、直接激光熔化技术（Direct Laser Melting，DLM）难以简单地熔化后粘接成型。而熔融沉积制造技术（Fused Deposition Modeling，FDM）只适合于低熔点材料，对于金属基复合材料难以适用。此外在金属基复合材料增材制造过程中，制品内部会产生晶相组织粗大，脆生相等有害微观组织，以及气孔、未熔合、缩松、内应力、变形开裂和裂纹等技术缺陷。这些构成了金属基复合材料增材制造的瓶颈问题。针对这些缺陷问题，可以利用尺寸扫描仪对制件或零件外部尺寸检验确认外部偏差及尺寸偏差，也可以使用X射线探伤仪来对内部进行检测确认内部缺陷，但这些方法都属于事后检测，不具备实时性,而且金属基复合材料的制备过程具有试错性质，致使难以制备金属基复合材料。

因此，目前亟需一种金属基复合材料复合增材制造的监控方法和装置来解决金属基复合材料增材制造的技术瓶颈问题，实现智能化、自适应制备过程以提高金属基复合材料复合增材制造效率和制备质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的制造装置的检测不具备实时性的不足，提供一种带智能监控的金属基复合材料复合增材制造方法及其装置，使用方便，整个熔覆层成形过程能够得到实时监控，使整个制造过程得到优化，也使工作效率得到提高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种带智能监控的金属基复合材料复合增材制造装置，包括工作台和设于工作台上方的图像采集装置、可移动的脉冲激光束装置和可移动的熔覆激光束装置，所述熔覆激光束装置上连通有用于输送材料粉末的送粉装置；所述工作台上设有测温装置，所述工作台的一侧还设有红外采集装置；所述制造装置还包括控制系统，所述控制系统包括计算机和与计算机通信连接的控制器；所述红外采集装置、脉冲激光束装置、图像采集装置、熔覆激光束装置、送粉装置和测温装置均与控制器通信连接。

本发明包括一种带智能监控的金属基复合材料复合增材制造装置，脉冲激光束装置用于发射脉冲激光束，熔覆激光束装置用于发射熔覆激光束，送粉装置用于向熔覆激光束装置输送金属和非金属的材料粉末来进行金属基复合材料的制备；图像采集装置用于实时采集工作台上熔池区域及周边熔覆层区域的实时图像，使整个熔覆层成形过程能够通过图像进行外部监控；红外采集装置和测温装置分别用于实时测量熔池和熔覆层区域的温度；控制系统用于接收各个装置的信息反馈，并根据信息反馈来控制各个装置的工作。

优选地，所述脉冲激光束装置包括脉冲激光束产生机构和与脉冲激光束产生机构连接的第一移动机构，脉冲激光束产生机构上设有用于检测激光束能量及脉冲宽度的检测机构，所述脉冲激光束产生机构、检测机构和第一移动机构均与控制器通信连接。脉冲激光束产生机构用于发射脉冲激光束，第一移动机构的设置使脉冲激光束产生机构能够根据控制系统的指令进行移动，检测机构能够用于检测激光束能量和脉冲宽度，还能够用于检测脉冲激光束的重复频率。

优选地，所述熔覆激光束装置包括熔覆激光束产生机构和与熔覆激光束产生机构连接的第二移动机构，所述熔覆激光束产生机构和第二移动机构均与控制器通信连接。熔覆激光束产生机构用于发射熔覆激光束，第二移动机构的设置使熔覆激光束产生机构能够根据控制系统的指令进行移动。

优选地，所述送粉装置包括若干用于输送材料粉末的出粉机构和用于输送惰性气体的出气机构，所述出粉机构与出气机构相连通，所述出粉机构与熔覆激光束产生机构相连通。出粉机构与熔覆激光束产生机构同轴；出气机构的设置使出粉机构的出粉速率能够得到更好地调节。

优选地，出粉机构上设有用于控制流量的第一电磁阀，所述出气机构上设有用于控制流量的第二电磁阀，所述第一电磁阀和第二电磁阀均与控制器通信连接。第一电磁阀和第二电磁阀的设置使粉末和惰性气体的输送流量能够通过控制系统进行控制。

优选地，所述测温装置包括用于测量工作台上熔覆层区域温度的若干热电偶和温度传感器，所述温度传感器和若干热电偶均与控制器通信连接。

本发明还提供一种带智能监控的金属基复合材料复合增材制造方法，所述计算机具有用于处理和分析数据的专家系统，还具有金属基复合材料标准信息库；所述工作台上设有基板；所述制造方法包括以下步骤：

S1. 所述计算机通过专家系统预置的模型设计计算各材料成分的送粉速率和送气速率，然后传送指令给所述控制器，所述控制器控制所述送粉装置向所述基板输送材料粉末；所述计算机通过专家系统初设的熔覆激光束的工艺参数，控制所述熔覆激光束装置移动并对材料粉末进行熔化，并在所述基板上形成熔池；

S2. 所述图像采集装置采集所述熔池的图像并实时传送至所述控制器，所述控制器再传送至所述计算机，所述计算机的专家系统通过机器视觉进行分析处理生成熔池特征图像数据；所述红外采集装置和测温装置采集所述熔池及熔池周边区域的温度数据并实时传送至所述控制器，所述控制器再传送至所述计算机，所述计算机通过专家系统分析处理生成熔池及熔池周边区域温度分布数据和熔覆层层表面温度场数据；

S3. 所述计算机将所述熔池特征图像数据、熔池及熔池周边区域温度分布数据和熔覆层层表面温度场数据与专家系统中的标准信息进行对比，生成缺陷数据；

S4. 所述计算机将步骤S2和S3生成的数据以及金属基复合材料制备设计要求进行综合，利用神经网络对以上数据进行建模，并和所述金属基复合材料标准信息库进行对比，设计选取合适的脉冲激光束的工艺参数，并将选取的脉冲激光束的工艺参数发送给所述控制器，所述控制器控制所述脉冲激光束装置发射脉冲激光束，利用诱导冲击波对熔覆层区域进行力学效应处理；同时所述脉冲激光束装置实时检测所述脉冲激光束的工艺参数，并反馈至所述控制器，然后再传送至计算机；所述脉冲激光束的工艺参数包括熔覆激光束与脉冲激光束的相互位置约束、脉冲激光束能量、脉冲激光束的光斑尺寸和形状、脉冲激光束的脉冲宽度和脉冲激光束的重复频率；

S5. 所述测温装置实时检测所述基板上熔覆层区域的温度并实时传送至所述控制器，所述控制器再发送给所述计算机进行数据处理并生成熔覆层区域的温度场数据；

S6. 所述计算机根据熔覆层区域的温度场数据判断是否需要调整熔覆激光束和脉冲激光束的工艺参数；若进行调整，则所述计算机将新的工艺参数发送至所述控制器，所述控制器再发送新的指令控制所述脉冲激光束装置和熔覆激光束装置分别发出脉冲激光束和熔覆激光束，对熔覆层进行逐层熔化、凝固和堆叠。

本发明还包括一种带智能监控的金属基复合材料复合增材制造方法，通过控制系统给各个装置发出指令，完成整个熔覆层的成形；测温装置、红外采集装置和图像采集装置在整个过程中起到监控的作用，通过监控熔覆层的成形过程，并将信息实时反馈至控制系统；控制系统根据获得的反馈信息，对各个装置发出的控制指令进行调整，使各个装置再根据新的指令进行工作，使整个制造过程得到优化。

优选地，在步骤S1中，所述熔覆激光束的工艺参数包括熔覆激光束与脉冲激光束的相互位置约束、熔覆激光束的扫描速度、熔覆激光束的扫描路径和熔覆激光束能量。

优选地，在步骤S2中，所述熔池特征图像数据包括熔池表面流动特征、熔池的溶质流动状态和表面张力状态；在步骤S3中，所述缺陷数据包括熔池尺寸缺陷和熔池内部缺陷。

优选地，在步骤S6中，所述计算机还能够通过所述专家系统与神经网络推理，对利用熔覆激光束诱导的热效应以及脉冲激光束诱导的力学效应的耦合效果作推演，生成相应的熔覆激光束和脉冲激光束的工艺参数调控指令，以对熔覆层成形、微观相组织、晶粒尺寸和内部缺陷进行调控，进而对所述熔覆激光束与脉冲激光束的工艺参数的调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明包括一种带智能监控的金属基复合材料复合增材制造装置，脉冲激光束装置用于发射脉冲激光束，熔覆激光束装置用于发射熔覆激光束，送粉装置用于向熔覆激光束装置输送金属或非金属的材料粉末；图像采集装置用于实时拍摄工作台上熔覆层区域的实时图像，使整个熔覆层成形过程能够通过图像进行外部监控；红外采集装置和测温装置用于实时测量熔池和熔覆层区域的温度；控制系统用于接收各个装置的信息反馈，并根据信息反馈来控制各个装置的工作。该金属基复合材料复合增材制造装置带有实时的智能监控，使其无需进行事后检测，实现智能化和自适应制备过程，从而提高金属基复合材料增材制造的效率以及制备可靠性。

本发明还包括一种带智能监控的金属基复合材料复合增材制造方法，通过控制系统给各个装置发出指令，完成整个熔覆层的成形；测温装置、红外采集装置和图像采集装置的设置使得整个熔覆层成形过程能够得到实时监控，并将信息实时反馈至控制系统；控制系统根据获得的反馈信息，对各个装置发出的控制指令进行调整，使各个装置再根据新的指令进行工作，能够提高工作效率，使整个制造过程得到优化。

附图说明

图1为本发明带智能监控的金属基复合材料复合增材制造装置的一个结构示意图。

图2为本发明带智能监控的金属基复合材料复合增材制造装置的另一个结构示意图。

图3为本发明带智能监控的金属基复合材料复合增材制造方法的流程图。

图示标记说明如下：

1-控制系统，11-计算机，12-控制器，2-红外采集装置，3-工作台，31-基板，4-脉冲激光束装置，41-脉冲激光束产生机构，5-图像采集装置，6-熔覆激光束装置，61-熔覆激光束产生机构，7-送粉装置，71-出粉机构，711-第一电磁阀，72-出气机构，721-第二电磁阀，8-测温装置，81-热电偶。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1至图2所示为本发明带智能监控的金属基复合材料复合增材制造装置的实施例，包括工作台3和设于工作台3上方的图像采集装置5、可移动的脉冲激光束装置4和可移动的熔覆激光束装置6，熔覆激光束装置6上连通有用于输送材料粉末的送粉装置7；工作台3上设有测温装置8，工作台3的一侧还设有红外采集装置2；制造装置还包括控制系统1，控制系统1包括计算机11和与计算机11通信连接的控制器12；红外采集装置2、脉冲激光束装置4、图像采集装置5、熔覆激光束装置6、送粉装置7和测温装置8均与控制器12通信连接。

脉冲激光束装置4用于发射脉冲激光束，熔覆激光束装置6用于发射熔覆激光束，送粉装置7用于向熔覆激光束装置6输送金属和非金属的材料粉末来进行金属基复合材料的制备；图像采集装置5用于实时采集工作台上熔池区域及周边熔覆层区域的实时图像，使整个熔覆层成形过程能够通过图像进行外部监控；红外采集装置2和测温装置8用于实时测量熔池和熔覆层区域的温度；控制系统1用于接收各个装置的信息反馈，并根据信息反馈来控制各个装置的工作。

如图1和图2所示，本实施例中红外采集装置2可以采用红外相机、红外测温仪、红外电荷耦合元件、红外传感器或红外热像仪。本实施例中图像采集装置5采用高分辨摄像机或照相机进行拍摄。

另外，脉冲激光束装置4包括脉冲激光束产生机构41和与脉冲激光束产生机构41连接的第一移动机构，脉冲激光束产生机构41上设有用于检测激光束能量及脉冲宽度的检测机构，脉冲激光束产生机构41、检测机构和第一移动机构均与控制器12通信连接。脉冲激光束产生机构41用于发射脉冲激光束，第一移动机构的设置使脉冲激光束产生机构能够根据控制系统的指令进行移动，检测机构能够用于检测激光束能量和脉冲宽度，还能够用于检测脉冲激光束的重复频率。

另外，熔覆激光束装置6包括熔覆激光束产生机构61和与熔覆激光束产生机构61连接的第二移动机构，熔覆激光束产生机构61第二移动机构均与控制器12通信连接。熔覆激光束产生机构61用于发射熔覆激光束，第二移动机构的设置使熔覆激光束产生机构能够根据控制系统的指令进行移动。

如图1和图2所示，本实施例中脉冲激光束产生机构41设有脉冲激光头，熔覆激光束产生机构61上设有激光熔覆头，第一移动机构和第二移动机构可以采用机器人、机械臂、液压机构、气动机构或导轨机构，来驱动脉冲激光束产生机构41和熔覆激光束产生机构61的移动。

其中，送粉装置7包括若干用于输送材料粉末的出粉机构71和用于输送惰性气体的出气机构72，出粉机构71与出气机构72相连通，出粉机构71与熔覆激光束产生机构61相连通。出粉机构71与熔覆激光束产生机构61同轴；出气机构72的设置使出粉机构71的出粉速率能够得到更好地调节。

其中，出粉机构71上设有用于控制流量的第一电磁阀711，出气机构72上设有用于控制流量的第二电磁阀721，第一电磁阀711和第二电磁阀721均与控制器12通信连接。第一电磁阀711和第二电磁阀721的设置使粉末和惰性气体的输送流量能够通过控制系统1进行控制。如图1和图2所示，出粉机构71包括用于承载金属粉末或金属粉末的容器，容器的出口处设置第一电磁阀711。出气机构72包括用于承载惰性气体的气罐，气罐的出口处设置第二电磁阀721。

另外，测温装置8包括用于测量工作台3上熔覆层区域温度的若干热电偶31和温度传感器，温度传感器和若干热电偶31均与控制器12通信连接。

实施例2

如图3所示为本发明带智能监控的金属基复合材料复合增材制造方法的第一实施例，计算机11具有用于存储、处理和分析数据的专家系统，还具有金属基复合材料标准信息库；工作台3上设有基板31；制造方法包括以下步骤：

S1. 计算机11通过专家系统预置的模型设计中选取几种金属材料及非金属增强相材料的比例，计算各材料成分的送粉速率和送气速率，以及计算惰性气体送气速率或送气压力，然后传送指令给控制器12，控制器12控制第一电磁阀711和第二电磁阀721的开闭，按一定的送粉比例将几种成分材料送出；再由计算机初设的熔覆激光束的工艺参数，包括熔覆激光束与脉冲激光束的相互位置约束（即间距）、熔覆激光束能量、熔覆激光束的扫描速度和熔覆激光束的扫描路径，经控制器12发送指令给熔覆激光束产生机构61、第二移动机构和第一移动机构，第二移动机构按指定的扫描速度与路径移动，第一移动机构以相同的速度作跟随运动；混合材料粉末喷出后，熔覆激光束产生机构61发射熔覆激光束对粉末辐照产生热效应，并在基板31上进行熔合形成熔池；

S2. 图像采集装置5采集所述熔池的尺寸和形貌，并实时传送至控制器12，控制器12再传送至计算机11，计算机11的专家系统通过机器视觉进行分析处理生成熔池表面流动特征、熔池的溶质流动状态和表面张力状态；红外采集装置2、温度传感器和热电偶81采集熔池及熔池周边区域的温度数据并实时传送至控制器12，控制器12再传送至计算机11，计算机11通过专家系统分析处理生成熔池及熔池周边区域温度分布数据和熔覆层层表面温度场数据；需要说明的是，温度传感器用于检测基板31的温度，热电偶81位于基板31上对应熔覆层区域的指定位置；

S3. 计算机11将接收到的熔池及熔池周边区域温度分布数据和熔覆层层表面温度场数据进行处理得到熔池的红外温度场图像，并将该红外温度场图像与标准稳态温度场的红外图像进行对比，通过红外温度场的颜色和分布等特征，对尺寸缺陷和内部缺陷进行识别，生成熔池尺寸缺陷数据和熔池内部缺陷数据；

S4. 计算机11将步骤S2和S3生成的熔池表面流动特征、熔池的溶质流动状态、表面张力状态、熔池及熔池周边区域温度分布数据、熔覆层层表面温度场数据、熔池尺寸缺陷数据、熔池内部缺陷数据、以及金属基复合材料制备设计要求进行综合，利用神经网络对以上数据进行建模，并和金属基复合材料标准信息库进行对比，设计选取合适的脉冲激光束的工艺参数，并将选取的脉冲激光束的工艺参数发送给控制器12，控制器12控制发出指令给脉冲激光束产生机构41，使脉冲激光束产生机构41在距熔覆激光束预置距离处发出脉冲激光束，利用诱导冲击波对熔覆层区域进行力学效应处理，即，脉冲激光束在熔覆层表层吸收激光束能量后气化电离形成冲击波，冲击波对该熔覆层区域进行冲击作用；同时，检测机构实时检测脉冲激光束能量、脉冲激光束的脉冲宽度和脉冲激光束的重复频率，并反馈至控制器12，当检测的数据与设定数据具有较大误差时，计算机11将会重新指定新的脉冲激光束能量、脉冲激光束的脉冲宽度和脉冲激光束的重复频率；其中，脉冲激光束的工艺参数包括熔覆激光束与脉冲激光束的相互位置约束、脉冲激光束能量、脉冲激光束的光斑尺寸和形状、脉冲激光束的脉冲宽度和脉冲激光束的重复频率；

S5. 热电偶81实时反馈基板31上熔覆层区域的温度场数据，并发送给控制器12，控制器12再发送给计算机11进行数据处理并生成熔覆层区域的温度场数据；

S6. 计算机11根据实际测得的熔覆层区域的温度场数据与专家系统对比结果，判断是否需要调整熔覆激光束和脉冲激光束的工艺参数；若进行调整，则计算机11将新的工艺参数发送至控制器12，控制器12再发送新的指令控制脉冲激光束装置4和熔覆激光束装置6分别发出脉冲激光束和熔覆激光束，对熔覆层进行逐层熔化、凝固和堆叠。

需要说明的是，金属基复合材料样件或零件设计要求以及制备样件期望性能要求，进行三维数字模型的分层厚度，经切片分层后生成层形状模型数据，并根据层形状模型数据生成所述扫描路径。计算机11产生预设路径，熔覆激光束产生机构61发射激光束按照预置的扫描路径对几种混合材料粉末进行辐照和熔合，根据计算机11的预置的扫描路径进行打印和填充，从而形成制件的熔覆层，该熔覆层为工件的某一厚度截面，按计算机预设的熔覆层数量进行堆叠，便可形成完整的制件。该预置的扫描路径完全由计算机根据制件的形状特点按一定算法产生。熔覆激光产生机构发射的激光束工作时，产生大量的热，可以将几种混合材料粉末熔化，这样可以在扫描路径上形成一层熔覆层。

实施例3

本实施例与实施例2类似，所不同之处在于，在步骤S6中，计算机11还能够通过专家系统与神经网络推理，对利用熔覆激光束诱导的热效应以及脉冲激光束诱导的力学效应的耦合效果作推演，生成相应的熔覆激光束和脉冲激光束的工艺参数调控指令，以对熔覆层成形、微观相组织、晶粒尺寸和内部缺陷进行调控，进而对所述熔覆激光束与脉冲激光束的工艺参数的调整，促使金属基复合材料制件无变形并提高其机械和力学性能。其中，内部缺陷包括气孔、未熔合、缩松、应力及裂纹等。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于带智能监控金属基复合材料复合增材制造装置的制造方法，其特征在于，所述复合增材制造装置包括工作台（3）和设于工作台（3）上方的图像采集装置（5）、可移动的脉冲激光束装置（4）、可移动的熔覆激光束装置（6），所述熔覆激光束装置（6）上连通有用于输送材料粉末的送粉装置（7）；所述工作台（3）上设有测温装置（8），所述工作台（3）的一侧还设有红外采集装置（2）；所述复合增材制造装置还包括控制系统（1），所述控制系统（1）包括计算机（11）和与计算机（11）通信连接的控制器（12）；所述红外采集装置（2）、脉冲激光束装置（4）、图像采集装置（5）、熔覆激光束装置（6）、送粉装置（7）和测温装置（8）均与控制器（12）通信连接；

其中，所述测温装置（8）包括用于测量工作台（3）上熔覆层区域温度的若干热电偶（81）和温度传感器，所述温度传感器和若干热电偶（81）均与控制器（12）通信连接；

其中，所述计算机（11）具有用于处理和分析数据的专家系统，还具有金属基复合材料标准信息库；所述工作台（3）上设有基板（31）；所述制造方法包括以下步骤：

S1. 所述计算机（11）通过专家系统预置的模型设计计算各材料成分的送粉速率和送气速率，然后传送指令给所述控制器（12），所述控制器（12）控制所述送粉装置（7）向所述基板（31）输送材料粉末；所述计算机（11）通过专家系统初设的熔覆激光束的工艺参数，控制所述熔覆激光束装置（6）移动并对材料粉末进行熔化，并在所述基板（31）上形成熔池；其中，所述熔覆激光束的工艺参数包括熔覆激光束与脉冲激光束的相互位置约束、熔覆激光束的扫描速度、熔覆激光束的扫描路径和熔覆激光束能量；

S2. 所述图像采集装置（5）采集所述熔池的图像并实时传送至所述控制器（12），所述控制器（12）再传送至所述计算机（11），所述计算机（11）的专家系统通过机器视觉进行分析处理生成熔池特征图像数据；所述温度传感器检测所述基板（31）的温度，所述热电偶（81）位于所述基板（31）上对应熔覆层区域的指定位置，所述红外采集装置（2）、温度传感器和热电偶（81）采集所述熔池及熔池周边区域的温度数据并实时传送至所述控制器（12），所述控制器（12）再传送至所述计算机（11），所述计算机（11）通过专家系统分析处理生成熔池及熔池周边区域温度分布数据和熔覆层层表面温度场数据；

S3. 所述计算机（11）将所述熔池特征图像数据、熔池及熔池周边区域温度分布数据和熔覆层层表面温度场数据与专家系统中的标准信息进行对比，生成缺陷数据；

S4. 所述计算机（11）将步骤S2和S3生成的数据以及金属基复合材料制备设计要求进行综合，利用神经网络对以上数据进行建模，并和所述金属基复合材料标准信息库进行对比，设计选取合适的脉冲激光束的工艺参数，并将选取的脉冲激光束的工艺参数发送给所述控制器（12），所述控制器（12）控制所述脉冲激光束装置（4）发射脉冲激光束，利用诱导冲击波对熔覆层区域进行力学效应处理；同时所述脉冲激光束装置（4）实时检测所述脉冲激光束的工艺参数，并反馈至所述控制器（12），然后再传送至计算机（11）；所述脉冲激光束的工艺参数包括熔覆激光束与脉冲激光束的相互位置约束、脉冲激光束能量、脉冲激光束的光斑尺寸和形状、脉冲激光束的脉冲宽度和脉冲激光束的重复频率；

S5. 所述热电偶（81）实时检测所述基板（31）上熔覆层区域的温度并实时传送至所述控制器（12），所述控制器（12）再发送给所述计算机（11）进行数据处理并生成熔覆层区域的温度场数据；

S6. 所述计算机（11）根据熔覆层区域的温度场数据判断是否需要调整熔覆激光束和脉冲激光束的工艺参数；若进行调整，则所述计算机（11）将新的工艺参数发送至所述控制器（12），所述控制器（12）再发送新的指令控制所述脉冲激光束装置（4）以及熔覆激光束装置（6）分别发出脉冲激光束以及熔覆激光束，对熔覆层进行逐层熔化、凝固和堆叠；所述计算机（11）还能够通过所述专家系统与神经网络推理，对利用熔覆激光束诱导的热效应以及脉冲激光束诱导的力学效应的耦合效果作推演，生成相应的熔覆激光束和脉冲激光束的工艺参数调控指令，以对熔覆层成形、微观相组织、晶粒尺寸和内部缺陷进行调控，进而对所述熔覆激光束与脉冲激光束的工艺参数的调整。

2.根据权利要求1所述的应用于带智能监控金属基复合材料复合增材制造装置的制造方法，其特征在于，在步骤S2中，所述熔池特征图像数据包括熔池表面流动特征、熔池的溶质流动状态和表面张力状态；在步骤S3中，所述缺陷数据包括熔池尺寸缺陷和熔池内部缺陷。

3.根据权利要求1所述的应用于带智能监控金属基复合材料复合增材制造装置的制造方法，其特征在于，所述脉冲激光束装置（4）包括脉冲激光束产生机构（41）和与脉冲激光束产生机构（41）连接的第一移动机构，脉冲激光束产生机构（41）上设有用于检测激光束能量及脉冲宽度的检测机构，所述脉冲激光束产生机构（41）、检测机构和第一移动机构均与控制器（12）通信连接。

4.根据权利要求1所述的应用于带智能监控金属基复合材料复合增材制造装置的制造方法，其特征在于，所述熔覆激光束装置（6）包括熔覆激光束产生机构（61）和与熔覆激光束产生机构（61）连接的第二移动机构，所述熔覆激光束产生机构（61）和第二移动机构均与控制器（12）通信连接。

5.根据权利要求4所述的应用于带智能监控金属基复合材料复合增材制造装置的制造方法，其特征在于，所述送粉装置（7）包括若干用于输送材料粉末的出粉机构（71）和用于输送惰性气体的出气机构（72），所述出粉机构（71）与出气机构（72）相连通，所述出粉机构（71）与熔覆激光束产生机构（61）相连通。

6.根据权利要求5所述的应用于带智能监控金属基复合材料复合增材制造装置的制造方法，其特征在于，出粉机构（71）上设有用于控制流量的第一电磁阀（711），所述出气机构（72）上设有用于控制流量的第二电磁阀（721），所述第一电磁阀（711）和第二电磁阀（721）均与控制器（12）通信连接。

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