CN111644622A - 增材制造监测系统及电子束选区熔化增材制造设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增材制造监测系统及电子束选区熔化增材制造设备，涉及增材制造技术领域。增材制造监测系统包括图像采集装置、照明装置和转盘。转盘连接于真空室，转盘上开设有间隔的第一通孔和第二通孔，第一通孔开设于转盘的中心。电子束穿过第一通孔照射在预设区域。转盘相对真空室转动以使第二通孔对应照明装置或图像采集装置，照明光能穿过第二通孔照射在预设区域，图像采集装置用于透过第二通孔采集预设区域的图像。本发明还提供了一种电子束选区熔化增材制造设备。本发明提供的增材制造监测系统及电子束选区熔化增材制造设备能有效的保护观测镜头不被金属蒸气污染，可长时间实时监测增材制造过程，且能降低维护成本。

Description

增材制造监测系统及电子束选区熔化增材制造设备

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体而言，涉及一种增材制造监测系统及电子束选区熔化增材制造设备。

背景技术

增材制造是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，通过软件和数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积、直接制造出实体物品的制造技术。电子束选区熔化增材制造是指利用电子束作为热源的粉床增材制造技术，具有能量利用率高、无反射、功率密度高、扫描速度快，真空环境无污染等优点，适用于钛合金、钛铝基合金等难熔、高性能金属材料的成形制造。由于电子束选区熔化增材制造需要层层铺粉，就需要对铺粉质量进行实时的监测，从而避免影响成形质量。例如铺粉刮刀损坏，会导致铺粉不均匀，直接影响下一层的成形质量。而电子束选区熔化增材制造一个零件往往需要持续工作几个到几十个小时，会因为金属熔化带来大量的金属蒸气，污染光学观察镜头，导致难以完成对整个零件制造过程的实时监测。

目前用于电子束选区熔化增材制造过程的在线监测技术有：CCD工业相机至于真空室上，在相机镜头前加胶卷一样的透明防护薄膜，电机可带动透明薄膜转动，将被金属蒸气污染的薄膜转走，同时展开新的防护薄膜在镜头前。这种方式的缺点是需定期更换薄膜胶卷，每卷薄膜可工作40小时左右，且耐高温透明薄膜成本较高。同时此类观察装置光源来自于电子枪灯丝加热后的光斑照明，缺点是在不启动电子枪时无法观测。常用的观察系统还有利用反光镜片及CCD相机组合实现，将反光镜置于电子枪内部电子束轴线旁，与水平面成45度夹角，相机水平安装于电子枪体外部正对反光镜位置，通过反光镜实现对加工区域的观察。由于反光镜置于束流加工区域正上方，所以极其容易被金属蒸气所污染，对反光镜防金属蒸气污染的保护方法是加气动或者电动的挡板于反光镜下方，在加工之前校对束流位置时，打开挡板，观察有效，当电子束处于加工过程中时，挡板闭合，遮挡住反光镜光路，避免金属蒸气污染镜片。这种观察系统的缺点是无法实时对整个加工过程进行观测。

发明内容

本发明的目的包括，提供了一种增材制造监测系统，其能有效的保护观测镜头不被金属蒸气污染，且连续工作时间长，并且能降低维护成本。

本发明的目的还包括，提供了一种电子束选区熔化增材制造设备，其采用上述增材制造监测系统，能够有效的保护观测镜头不被金属蒸气污染，长时间清晰观测，能降低维护成本。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供了一种增材制造监测系统，应用于电子束选区熔化增材制造设备，所述电子束增材制造设备包括电子束枪、真空室和工作台，所述真空室内设有容置空间，所述工作台设置在所述容置空间底部，所述电子束枪安装于所述真空室，且用于向所述工作台上的预设区域发出电子束。

所述增材制造监测系统包括图像采集装置、照明装置和转盘。

所述图像采集装置和所述照明装置均安装于所述真空室。

所述转盘连接于所述真空室，所述转盘上开设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔开设于所述转盘的转动中心，所述第二通孔与所述第一通孔间隔设置。

所述第一通孔与所述电子束枪同轴设置，且所述电子束能穿过所述第一通孔照射在所述预设区域。

所述转盘能相对所述真空室转动以使所述第二通孔对应于所述照明装置，所述照明装置用于发出照明光，且所述照明光能穿过所述第二通孔照射在所述预设区域。

所述转盘还能相对所述真空室转动以使所述第二通孔对应于所述图像采集装置，所述图像采集装置用于透过所述第二通孔采集所述预设区域的图像。

可选地，所述第二通孔为多个，多个所述第二通孔围绕于所述第一通孔设置，且多个所述第二通孔围成以所述第一通孔为圆心的圆形。

可选地，多个所述第二通孔等间距设置。

可选地，所述增材制造监测系统还包括驱动装置，所述驱动装置安装在所述容置空间的顶部，所述驱动装置与所述转盘连接且用于驱动所述转盘相对所述真空室转动。

可选地，所述驱动装置具有输出动力的输出齿轮，所述转盘上设置有与所述输出齿轮相适配的齿圈，所述齿圈与所述输出齿轮相啮合。

可选地，所述齿圈设置在所述转盘轴向方向上靠近所述电子束枪的侧面，且所述齿圈设置在该侧面的外周。

可选地，所述图像采集装置和所述照明装置分别设置在所述电子束枪的两侧，且所述图像采集装置的轴线、所述照明装置的轴线和所述电子束枪的轴线在预设平面内。

所述驱动装置的轴线与所述预设平面呈夹角设置。

可选地，所述转盘包括中心部和外围部，所述外围部围绕于所述中心部设置，且所述外围部具有沿轴线相对的第一侧面和第二侧面，所述中心部凸出于所述第一侧面，且在所述第二侧面上凹陷形成与中心部相对应的安装孔，所述安装孔用于与所述真空室内部的转动轴转动配合。

所述第一通孔开设在所述中心部的中心，所述第二通孔开设在所述外围部。

一种电子束选区熔化增材制造设备，所述电子束选区熔化增材制造设备包括电子束枪、真空室、工作台和增材制造监测系统，所述真空室内设有容置空间，所述工作台设置在所述容置空间底部，所述电子束枪安装于所述真空室，且用于向所述工作台上的预设区域发出电子束。

所述增材制造监测系统包括图像采集装置、照明装置和转盘。

所述图像采集装置和所述照明装置均安装于所述真空室。

所述转盘连接于所述真空室，所述转盘上开设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔开设于所述转盘的转动中心，所述第二通孔与所述第一通孔间隔设置。

所述第一通孔与所述电子束枪同轴设置，且所述电子束能穿过所述第一通孔照射在所述预设区域。

所述转盘能相对所述真空室转动以使所述第二通孔对应于所述照明装置，所述照明装置用于发出照明光，且所述照明光能穿过所述第二通孔照射在所述预设区域。

所述转盘还能相对所述真空室转动以使所述第二通孔对应于所述图像采集装置，所述图像采集装置用于透过所述第二通孔采集所述预设区域的图像。

可选地，所述真空室顶部开设有间隔设置的第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔，所述第一安装孔朝向所述预设区域开设。

所述第二安装孔的轴线相对所述第一安装孔的轴线倾斜设置，以使所述第二安装孔朝向所述预设区域。

所述第三安装孔的轴线相对所述第一安装孔的轴线倾斜设置，以使所述第三安装孔朝向所述预设区域。

所述电子束枪对应所述第一安装孔设置，以使电子束穿过所述第一安装孔照射在所述预设区域，所述照明装置对应于所述第二安装孔设置，以使所述照明光穿过所述第二安装孔照射在预设区域，所述图像采集装置对应于所述第三安装孔设置，以使所述图像采集装置透过所述第三安装孔采集所述预设区域的图像。

本发明实施例的增材制造监测系统相对于现有技术的有益效果包括：

其中，电子束枪能朝向工作台发出电子束，电子束能穿过第一通孔投射在工作台上，进而能实现熔化金属的目的。能通过控制转盘转动，且在控制转盘的转速达到一定转速时，使得第二通孔对应于图像采集装置的旋转通过频率大于图像采集装置的帧率时，能实现图像采集装置清晰的监测工作台上的预设区域，同时照明装置能有效地将照明光投射在预设区域，进而能对增材制造进行清晰的监测。另外，在进行增材制造时，需要将容置空间中抽至真空，此时金属蒸气在真空状态下的容置空间中运动缓慢，使得金属蒸气易于附着在转动的转盘上，从而避免金属蒸气移动至图像采集装置的镜头处，进而能避免污染图像采集装置的光路。同理，还能避免金属蒸气污染照明装置的镜头，进而避免污染照明装置的光路。能有效的保护观测镜头不被金属蒸气污染，实现增材制造监测系统长时间的实时监控，极大程度地延长连续工作时间，并且还能实现降低维护成本的技术问题。

本发明提供的电子束选区熔化增材制造设备相对于现有技术的有益效果与上述提供的增材制造监测系统相对于现有技术的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例中提供的电子束选区熔化增材制造设备的结构示意图；

图2为本申请实施例中提供的电子束选区熔化增材制造设备的剖视结构示意图；

图3为本申请实施例中提供的转盘第一视角的结构示意图；

图4为本申请实施例中提供的转盘第二视角的结构示意图；

图5为本申请实施例中提供的转盘第三视角的结构示意图；

图6为本申请实施例中提供的电子束选区熔化增材制造设备另一剖视结构示意图；

图7为图6中A处的放大结构示意图。

图标：10-电子束选区熔化增材制造设备；100-增材制造监测系统；110-图像采集装置；120-照明装置；130-转盘；131-第一通孔；132-第二通孔；133-中心部；134-外围部；1341-第一侧面；1342-第二侧面；1343-安装孔；135-齿圈；140-显示器；200-真空室；210-容置空间；220-第一安装孔；230-第二安装孔；240-第三安装孔；250-转动轴；300-电子束枪；310-电子束；400-工作台；410-预设区域；500-驱动装置；510-输出齿轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参阅图1，本申请中提供了一种电子束选区熔化增材制造设备10，该电子束选区熔化增材制造设备10为利用电子束作为热源的粉床增材制造技术设备，其能将专用的金属材料、非金属材料以及医用材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积、直接制造出实体物品。并且，本申请中提供的电子束选区熔化增材制造设备10能够降低维护成本，观测清晰，能有效的保护观测镜头不被金属蒸气污染，能极大程度的延长增材制造监测系统的连续工作时间，其能实现连续工作时间达到1000小时以上。

其中，电子束选区熔化增材制造设备10包括电子束枪300、真空室200、工作台400和增材制造监测系统100。真空室200内部开设有容置空间210，该容置空间210为增材制造提供了场所，即，增材制造在容置空间210中进行。工作台400设置在容置空间210内部，且工作台400位于容置空间210的底部，以用于放置待加工的金属材料。该容置空间210可以进行抽真空处理，以保证增材制造的品质。需要说明的是，该工作台400上具有预设区域410，该预设区域410用于放置待加工的金属材料。电子束枪300和增材制造监测系统100均安装在真空室200上。电子束枪300用于向预设区域410发出电子束310，以使得电子束310能投射在预设区域410的待加工金属材料上，进而通过电子束310作为热源实现金属材料的加工。增材制造监测系统100用于对预设区域410进行实时监测，以避免影响成形质量。例如，铺粉刮刀损坏，会导致铺粉不均匀，直接影响下一层的成形质量；此时，可以通过增材制造监测系统100对铺粉进行监测，在铺粉不均匀时发出预警，进而能方便操作者进行故障排查，以实现避免影响成形质量的目的。

在本申请的实施例中，该增材制造监测系统100包括图像采集装置110、照明装置120和转盘130。图像采集装置110和照明装置120均安装在真空室200上。该图像采集装置110用于采集预设区域410的图像，以实现观察监测预设区域410中增材制造加工过程的目的；照明装置120则用于向预设区域410投射照明光，进而能提高图像采集装置110采集预设区域410的图像的清晰度，确保有效的观察监测效果。转盘130转动连接在真空室200，即转盘130能相对真空室200转动。并且，转盘130上开设有第一通孔131和第二通孔132，第一通孔131开设在转盘130的转动中心，即在转盘130相对真空室200转动时，第一通孔131相对于真空室200的位置保持不变；第二通孔132与第一通孔131间隔设置，进而使得在转盘130相对于真空室200转动时，第二通孔132沿以第一通孔131为中心的圆周方向转动。

需要说明的是，请结合参阅图1和图2，电子束枪300、图像采集装置110和照明装置120均设置在真空室200的外侧。为了方便电子束枪300发出的电子束310投射到工作台400的预设区域410，真空室200上开设有第一安装孔220，并且该第一安装孔220朝向预设区域410设置，电子束枪300对应于第一安装孔220设置，并且电子束枪300发出的电子束310能穿过第一安装孔220投射在预设区域410。其次，为了方便照明装置120将照明光投射到预设区域410，真空室200上还开设有第二安装孔230，第二安装孔230朝向预设区域410设置，并且照明装置120对应于第二安装孔230设置，以使得照明光能穿过第二安装孔230投射在预设区域410。另外，为了方便图像采集装置110能采集到预设区域410的图像，真空室200上还开设有第三安装孔240，第三安装孔240朝向预设区域410设置，并且图像采集装置110对应于第三安装孔240设置，以使得图像采集装置110能透过第三安装孔240采集预设区域410的图像。

其中，为了避免电子束枪300、图像采集装置110和照明装置120在安装时相互之间产生影响，第一安装孔220、第二安装孔230和第三安装孔240间隔设置。可选地，第一安装孔220的轴线垂直于预设区域410所在平面，以使电子束310正对于预设区域410，以确保电子束310能准确地投射到预设区域410。为了便于照明装置120发出的照明光能投射在预设区域410，且便于图像采集装置110能采集到预设区域410的图像，第二安装孔230的轴线相对第一安装孔220的轴线倾斜，且第三安装孔240的轴线相对于第一安装孔220的轴线倾斜；可选地，第一安装孔220的轴线、第二安装孔230的轴线和第三安装孔240的轴线相交于预设区域410。另外，在本申请的一些实施例中，照明装置120和图像采集装置110分别设置在电子束枪300的两侧，换言之，图像采集装置110的轴线、照明装置120的轴线和电子束枪300的轴线在预设平面内，进而使得第一安装孔220的轴线、第二安装孔230的轴线和第三安装孔240的轴线位于预设平面内。当然，在其他实施例中，电子束枪300、照明装置120和图像采集装置110的设置位置也可以不同，只需确保电子束310能投射在预设区域410，确保照明光能投射在预设区域410，且保证图像采集装置110能采集到预设区域410的图像即可。

在本申请的一些实施例中，第一安装孔220的内部、第二安装孔230的内部和第三安装孔240的内部均填充设置有透明铅玻璃，以保证电子束枪300、照明装置120和图像采集装置110能正常运作的前提下，能防止真空室200内部的X射线泄露，避免X射线对操作者造成伤害。当然，通过在第一安装孔220、第二安装孔230和第三安装孔240中填充设置透明铅玻璃，还可以实现容置空间210的密封，提高容置空间210的密封性，以方便容置空间210的抽真空处理。

本申请的实施例中，增材制造监测系统100还可以包括显示器140，该显示器140带有可移动十字线和坐标记录功能，该显示器140与图像采集装置110电连接，以用于实时成像工作区域的图像，进而便于操作者进行观察监测。

另外，请结合参阅图1、图3、图4和图5，转盘130设置在工作台400和电子束枪300之间，并且第一通孔131对应于电子束枪300设置，以使得电子束枪300发出的电子束310能穿过第一通孔131投射在工作台400的预设区域410；并且，为了方便照明装置120发出的照明光能投射到预设区域410，转盘130相对真空室200转动，并且能使得第二通孔132对应于照明装置120，以便于照明光穿过第二通孔132投射在工作台400的预设区域410；相应的，为了便于图像采集装置110能采集到预设区域410的图像，转盘130相对真空室200转动，并且能使得第二通孔132对应于图像采集装置110，图像采集装置110能透过第二通孔132采集预设区域410的图像。

需要说明的是，其中，当转盘130的转动速度达到第一预设速度时，能使得第二通孔132对应于图像采集装置110的第一频率大于图像采集装置110的帧率，此时，图像采集装置110能采集到清晰的图像，进而能清晰地观察监测预设区域410中的增材制作工作过程。其中，以第二通孔132第一次对应于图形采集装置开始计时，转盘130以第一预设速度转动一周用时第一时间，且使得第二通孔132第二次对应于图像采集装置110，此时第二通孔132对应于图像采集装置110的第一频率等于第一时间的倒数。相应的，此时第一预设速度等于π除以第一时间，此时第一预设速度指代的是转盘130转动的角速度。同理，在转盘130的转动速度达到该第一预设速度时，照明装置120发出的照明光同样能有效地投射在预设区域410，进而确保图像采集装置110能采集到清晰的图像。

在本申请的一些实施例中，图像采集装置110采用CCD工业相机。当然，在本申请的其他实施例中，图像采集装置110也可以采用其他的图像采集设备。

进一步地，为了使得转盘130的转动速度具有较大的控制范围，以方便控制转盘130的转动速度。在本申请的一些实施例中，第二通孔132为多个，多个第二通孔132围绕于第一通孔131设置，并且多个第二通孔132围成以第一通孔131为圆心的圆形。此时，只需使得转盘130转动时，使得相邻的两个第二通孔132依次对应于图像采集装置110的第二频率大于图像采集装置110的帧率，便能实现图像采集装置110采集清晰的图像的目的。需要说明的是，当其中一个第二通孔132对应于图像采集装置110，转盘130以第二预设速度转动第二时间，并使得相邻的另一个第二通孔132对应于图像采集装置110，此时相邻的两个第二通孔132依次对应于图像采集装置110的第二频率等于第二时间的倒数。相应的，第二预设速度等于两个相邻的第二通孔132之间的弧度除以第二时间，其中该第二预设速度指代的是转盘130转动的角速度。

需要说明的是，在第一频率和第二频率均满足大于图像采集装置110的帧率且第一频率等于第二频率时，第一时间等于第二时间。由于相邻两个第二通孔132之间的弧度小于π，则表示第二预设速度小于第一预设速度，即表明，当转盘130上开设多个第二通孔132时，转盘130的转动速度可以更低，此时转盘130的转动速度控制范围更大，更有利于转盘130转速的控制，进而实现使得转盘130的转动速度具有较大的控制范围，以方便控制转盘130的转动速度。

另外，为了进一步使得转盘130的转动速度易于控制，并且为了使得转盘130的转动更稳定，在本申请的一些实施例中，多个第二通孔132等间距设置，进而使得任意两个相邻设置的第二通孔132之间的弧度相同，进而使得相邻两个第二通孔132依次对应于图像采集装置110的第二频率相同，此时能方便于控制转盘130转动的速度。另外，多个第二通孔132等间距设置时，转盘130的质量分布均匀，能避免转盘130质量不均匀造成的抖动，进而确保转盘130转动的稳定性。

在本申请的一些实施例中，转盘130包括中心部133和外围部134，外围部134围绕于中心部133设置，且外围部134具有沿轴线方向相对设置的第一侧面1341和第二侧面1342，中心部133凸出于第一侧面1341，且在第二侧面1342上凹陷形成与中心部133相对应的安装孔1343，该安装孔1343用于与真空室200内部的转动轴250转动配合。换言之，转盘130可以看作是，通过将圆盘的中部向其轴线方向上的一侧凸起，并且形成以凹槽，此时凸起的部分形成中心部133，中心部133外周的部分为外围部134，该凹槽即为安装孔1343。另外，第一通孔131开设在中心部133的中部，且第一通孔131与安装孔1343连通。第二通孔132则开设在外围部134上，其中，当第二通孔132为多个时，多个第二通孔132则等间距的设置在外围部134上。

在本申请的实施例中，请结合参阅图1、图6和图7，真空室200的顶部设置有转动轴250，该转动轴250为中空的筒形，并且转动轴250内部的孔与第一安装孔220相对应，进而使得电子束310穿过第一安装孔220之后能穿过转动轴250中心的孔，避免转动轴250影响电子束310的投射。在安装孔1343对应安装于转动轴250上时，第一通孔131对应于转动轴250的中心孔设置，以确保电子束310能穿过第一通孔131投射在预设区域410。另外，安装孔1343的内周壁和转动轴250的外周壁之间设置有轴承，进而能确保转盘130能稳定高效地转动。

进一步地，在本申请的实施例中，增材制造监测系统100还包括驱动装置500，该驱动装置500安装在容置空间210的顶部，并且该驱动装置500与转盘130传动连接，以用于驱动转盘130相对于真空室200转动。

可选地，在本申请的一些实施例中，驱动装置500具有输出动力的输出齿轮510，转盘130上设置有与输出齿轮510相适配的齿圈135，齿圈135与输出齿轮510相啮合。进而使得驱动装置500在输出动能时，能使得输出齿轮510转动，输出齿轮510则能带动齿圈135转动，便能将动能传递至转盘130，以促使转盘130相对真空室200转动。当然，在其他实施例中，驱动装置500也可以采用其他的传动方式，例如链条传动或者带传动等方式。

进一步地，在本申请的一些实施例中，齿圈135设置在转盘130轴向方向上靠近电子束枪300的一侧，即齿圈135设置在转盘130靠近真空室200顶壁的一侧。需要说明的是，为了方便输出齿轮510与齿圈135的相互配合，转盘130与真空室200的顶部之间具有一定的间隙，输出齿轮510则设置在该间隙内部。当然，在其他实施例中，齿圈135也可以设置在转盘130远离电子束枪300的一侧，或者，齿圈135也可以设置在转盘130径向方向的外周等。

另外，为了避免驱动装置500影响照明装置120发出的照明光，且为了避免驱动装置500对图像采集装置110造成影响，驱动装置500的轴线与预设平面呈夹角设置。该预设平面为图像采集装置110的轴线、照明装置120的轴线和电子束枪300的轴线共同形成的平面。由此，能使得驱动装置500错开照明光的光路且错开图像采集装置110的光路，进而能确保图像采集装置110能采集到清晰的图像。可选地，在本申请的一些实施例中，驱动装置500的轴线垂直于预设平面。

本申请实施例中提供的电子束选区熔化增材制造设备10进行增材制造的工作流程如下：将待加工的金属材料放置在工作台400的预设区域410。关闭容置空间210，并将容置空间210抽真空，可选地，使得容置空间210抽真空至5*10^-3pa。启动驱动装置500，使得驱动装置500带动转盘130相对于真空室200转动，并调整转盘130的转速使得第二通孔132对应于图像采集装置110的频率大于图像采集装置110的帧率。启动照明装置120和图像采集装置110，此时照明光能投射在预设区域410，且图像采集装置110能采集预设区域410的图像。开启电子束枪300，使得电子束310能投射在预设区域410，以对待加工的金属材料进行加工。调整显示器140上的十字线位置，使得十字线中心与电子束310的中心位置相重合，记录显示器140所显示的十字线的位置坐标。然后便可以开始进行电子束310选区熔化增材制造加工，此时图像采集装置110便能清晰的采集预设区域410的图像，进而进行清晰的实时观察监测。

综上所述，本申请的实施例中提供的增材制造监测系统100及电子束选区熔化增材制造设备10中，电子束枪300能朝向工作台400发出电子束310，电子束310能穿过第一通孔131投射在工作台400上，进而能实现熔化金属的目的。能通过控制转盘130转动，且在控制转盘130的转速达到一定转速时，使得第二通孔132对应于图像采集装置110的频率大于图像采集装置110的帧率时，能实现图像采集装置110清晰的监测工作台400上的预设区域410，同时照明装置120能有效地将照明光投射在预设区域410，进而能对增材制造进行清晰的监测。另外，在进行增材制造时，需要将容置空间210中抽至真空，此时金属蒸气在真空状态下的容置空间210中运动缓慢，使得金属蒸气易于附着在转动的转盘130上，从而避免金属蒸气移动至图像采集装置110的镜头处，进而能避免污染图像采集装置110的光路。同理，还能避免金属蒸气污染照明装置120的镜头，进而避免污染照明装置120的光路。能有效的保护观测镜头不被金属蒸气污染，极大程度上延长增材制造监测系统的连续工作时间，且能实现增材制造监测系统进行实时监测的连续工作时间达到1000小时以上，并且还能降低维护成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种增材制造监测系统，应用于电子束选区熔化增材制造设备，所述电子束选区熔化增材制造设备包括电子束枪、真空室和工作台，所述真空室内设有容置空间，所述工作台设置在所述容置空间底部，所述电子束枪安装于所述真空室，且用于向所述工作台上的预设区域发出电子束；

其特征在于，所述增材制造监测系统包括图像采集装置、照明装置和转盘；

所述图像采集装置和所述照明装置均安装于所述真空室；

所述转盘连接于所述真空室，所述转盘上开设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔开设于所述转盘的转动中心，所述第二通孔与所述第一通孔间隔设置；

所述第一通孔与所述电子束枪同轴设置，且所述电子束能穿过所述第一通孔照射在所述预设区域；

所述转盘能相对所述真空室转动以使所述第二通孔对应于所述照明装置，所述照明装置用于发出照明光，且所述照明光能穿过所述第二通孔照射在所述预设区域；

所述转盘还能相对所述真空室转动以使所述第二通孔对应于所述图像采集装置，所述图像采集装置用于透过所述第二通孔采集所述预设区域的图像。

2.根据权利要求1所述的增材制造监测系统，其特征在于，所述第二通孔为多个，多个所述第二通孔围绕于所述第一通孔设置，且多个所述第二通孔围成以所述第一通孔为圆心的圆形。

3.根据权利要求2所述的增材制造监测系统，其特征在于，多个所述第二通孔等间距设置。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的增材制造监测系统，其特征在于，所述增材制造监测系统还包括驱动装置，所述驱动装置安装在所述容置空间的顶部，所述驱动装置与所述转盘连接且用于驱动所述转盘相对所述真空室转动。

5.根据权利要求4所述的增材制造监测系统，其特征在于，所述驱动装置具有输出动力的输出齿轮，所述转盘上设置有与所述输出齿轮相适配的齿圈，所述齿圈与所述输出齿轮相啮合。

6.根据权利要求5所述的增材制造监测系统，其特征在于，所述齿圈设置在所述转盘轴向方向上靠近所述电子束枪的侧面，且所述齿圈设置在该侧面的外周。

7.根据权利要求4所述的增材制造监测系统，其特征在于，所述图像采集装置和所述照明装置分别设置在所述电子束枪的两侧，且所述图像采集装置的轴线、所述照明装置的轴线和所述电子束枪的轴线在预设平面内；

所述驱动装置的轴线与所述预设平面呈夹角设置。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的增材制造监测系统，其特征在于，所述转盘包括中心部和外围部，所述外围部围绕于所述中心部设置，且所述外围部具有沿轴线方向相对的第一侧面和第二侧面，所述中心部凸出于所述第一侧面，且在所述第二侧面上凹陷形成与中心部相对应的安装孔，所述安装孔用于与所述真空室内部的转动轴转动配合；

所述第一通孔开设在所述中心部的中心，所述第二通孔开设在所述外围部。

9.一种电子束选区熔化增材制造设备，其特征在于，包括如权利要求1-8中任意一项所述的增材制造监测系统。

10.根据权利要求9所述的电子束选区熔化增材制造设备，其特征在于，所述真空室顶部开设有间隔设置的第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔，所述第一安装孔朝向所述预设区域开设；

所述第二安装孔的轴线相对所述第一安装孔的轴线倾斜设置，以使所述第二安装孔朝向所述预设区域；

所述第三安装孔的轴线相对所述第一安装孔的轴线倾斜设置，以使所述第三安装孔朝向所述预设区域；

所述电子束枪对应所述第一安装孔设置，以使电子束穿过所述第一安装孔照射在所述预设区域，所述照明装置对应于所述第二安装孔设置，以使所述照明光穿过所述第二安装孔照射在预设区域，所述图像采集装置对应于所述第三安装孔设置，以使所述图像采集装置透过所述第三安装孔采集所述预设区域的图像。

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