CN113118472A - 基于热图像和激光超声波的用于3d打印过程的集成检查系统以及具有其的3d打印系统 - Google Patents

基于热图像和激光超声波的用于3d打印过程的集成检查系统以及具有其的3d打印系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用热图像和激光超声波的用于3D打印过程的集成检查系统以及一种具有所述检查系统的3D打印系统。所述检查系统包括热成像相机，其用于当供应至打印对象的基材由从3D打印激光源照射的激光束熔化时创建形成于所述打印对象中的熔池的热图像；激光超声波装置，其用于接收包括在从所述打印对象反射的所述激光束中的激光超声波；以及控制单元，其用于基于由所述热成像相机创建的所述热图像和由所述激光超声波装置接收的所述激光超声波来估计所述打印对象的物理性能并检测所述打印对象的缺陷。所述热成像相机和所述激光超声波装置与所述3D打印激光源同轴设置。

Description

基于热图像和激光超声波的用于3D打印过程的集成检查系统 以及具有其的3D打印系统
技术领域
本发明涉及了一种三维(3D)打印技术，并且更具体地涉及一种可以在3D打印过程中基于热图像和激光超声波的数据融合来以在线和无损的方式估计物理性能和检测3D打印对象的缺陷的集成检查系统以及一种具有该检查系统的3D打印系统。
背景技术
3D打印被称为用于产生3D对象的制造技术。对于3D对象的3D打印而言，是以基于3D模型数据处理信息来逐层堆叠的方式进行处理的。3D打印技术具有便于实现复杂的形状、在产品内部形成形状等的优点。由于这些优点，3D打印技术作为高附加值的技术而备受关注，其使得易于制造各种产品，诸如各种工业零件和医疗材料。
可以通过将3D产品的形状划分为多个具有均匀或可变厚度的2D横截面并且形成要逐个堆叠的2D横截面来执行3D打印过程。有几种已知的3D打印方法，诸如材料挤出方法、材料喷射方法、粘合剂喷射方法、片材层压方法、还原光聚合方法、粉末床融合方法、直接能量沉积(DED)方法等。其中，DED方法是将激光能量施加到要熔化和融合的金属粉末或线材的方法，并且由于其下列优点而得到广泛使用：与其他方法相比，其可以使用较廉价的商业材料，在现有的3D形状上形成叠层，以及与其他方法相比具有卓越的机械性能。
在根据DED方法的3D打印中，当将从激光源照射的激光束照射到基板时，形成熔池，并且将金属粉末供应到熔池上以形成叠层。
通常，3D打印过程中的质量检查是通过对完成的产品中的一些选定的样品产品进行无损或有损的测试来执行的。例如，在3D打印中，最重要中的一项是打印产品的物理性能，诸如刚度是否达到目标值。然而，没有能够在3D打印过程期间适当地检查物理性能的技术。因此，需要开发一种在线技术或系统，其能够在3D打印过程期间检查3D打印对象的物理性能，诸如刚度和强度，以及尺寸，诸如厚度。
另外，存在一些已知的技术，其可以简单地测量3D打印系统中3D打印对象的温度和视觉图像。但是，没有可以在3D打印过程期间实时地检查3D打印对象的缺陷，诸如在打印的3D打印对象内部的气体和细长的孔、裂纹和分层的技术或系统。因此，需要开发一种能够在3D打印过程期间检测缺陷的无损评估技术。
发明内容
为了解决如上所述的现有技术的问题，本发明的一些实施例将提供一种集成检查系统，其可以基于热图像和激光超声波的数据融合在3D打印过程期间实时地检查3D打印对象的物理性能和缺陷。
本发明的一些实施例将提供一种具有该检查系统的3D打印系统。
在一个方面，本发明的一些实施例提供了一种基于热图像和激光超声波的用于3D打印过程的集成检查系统。集成检查系统包括热成像相机、激光超声波装置和控制单元。热成像相机构造成当供应至打印对象的基材由从3D打印激光源照射的激光束熔化时创建形成于打印对象中的熔池的热图像。激光超声波装置构造成在激光束被照射至打印对象上之后接收包括在从打印对象反射的激光束中的激光超声波。控制单元构造成基于由热成像相机创建的热图像和由激光超声波装置接收的激光超声波来估计打印对象的物理性能并检测打印对象的缺陷。热成像相机和激光超声波装置与3D打印激光源同轴设置。
在一个实施例中，控制单元可以基于激光超声波的附加反射波和热图像的热能分布中的变化来检测在3D打印对象中的缺陷的存在。
在一个实施例中，控制单元可以根据激光超声波的到达时间和波速以及热图像的热能转移速度来估计打印对象的刚度。
在一个实施例中，控制单元可以使用脉冲回波技术或一发一收技术来计算激光超声波的响应。
在一个实施例中，集成检查系统还可以包括第一分束器，第一分束器设置在从3D打印激光源照射的激光束的路径上并且构造成将从打印对象单元反射的激光束的一部分朝向热成像相机分离出来；以及第二分束器，第二分束器设置在从3D打印对象源照射的激光束的路径上并且构造成将从打印对象反射的激光束的一部分朝向激光超声波装置分离出来。
在一个实施例中，集成检查系统还可以包括第一滤波器单元，第一滤波器单元设置在第一分束器和热成像相机之间并且构造成允许热成像相机的工作波长带的光束通过；以及第二滤波器器单元，第二滤波器器单元设置在第二分束器和激光超声波装置之间并且构造成允许激光超声波装置的工作波长带的信号通过。
在一个实施例中，热成像相机和激光超声波装置可以具有不同于3D打印激光源的工作波长带。
在一个实施例中，热成像相机可以具有2至5μm的工作波长带。
在一个实施例中，激光超声波装置可以具有515nm或更小的工作波长带。
在一个实施例中，3D打印激光源可以具有1.07μm或更小的工作波长带。
在一个实施例中，激光超声波装置可以是飞秒激光装置。
在一个实施例中，集成检查系统还可以包括视觉相机，视觉相机构造成创建打印对象的图像；第三分束器，第三分束器设置在从3D打印激光源照射的激光束的路径上并且构造成将从打印对象反射的激光束的一部分朝向视觉相机分离出来；以及第三滤波器单元，第三滤波器单元设置在第三分束器和视觉相机之间并且构造成允许视觉相机的工作波长带的光束通过。
在另一方面，本发明的一些实施例提供了一种3D打印系统。3D打印系统包括3D打印激光源、基材供应源、热成像相机、激光超声波装置和控制单元。3D打印激光源构造成照射激光束以熔化供应至打印对象的基材并且在打印对象中形成熔池。基材供应源构造成将基材供应到打印对象。热成像相机设置为创建熔池的热图像。激光超声波装置构造成在激光束入射在打印对象上之后接收包括在从3D打印激光源反射的激光束中的激光超声波。控制单元设置为基于由热成像相机创建的热图像和由激光超声波装置接收的激光超声波来估计打印对象的物理性能并检测打印对象的缺陷。
在一个实施例中，热成像相机和激光超声波装置可以与3D打印激光源同轴设置。
在一个实施例中，基材可以是金属粉末或金属线。
在一个实施例中，控制单元可以基于激光超声波的附加反射波和热图像的热能分布中的变化来检测在3D打印对象中的缺陷的存在。
在一个实施例中，控制单元可以根据激光超声波的到达时间和波速以及热图像的热能转移速度来估计打印对象的刚度。
在一个实施例中，3D打印系统还可以包括第一分束器，第一分束器设置在从3D打印激光源照射的激光束的路径上并且构造成将从打印对象单元反射的激光束的一部分朝向热成像相机分离出来；以及第二分束器，第二分束器设置在从3D打印激光源照射的激光束的路径上并且构造成将从打印对象反射的激光束的一部分朝向激光超声波装置分离出来。
在一个实施例中，3D打印系统还可以包括第一滤波器单元，第一滤波器单元设置在第一分束器和热成像相机之间并且构造成允许热成像相机的工作波长带的光束通过；以及第二滤波器器单元，第二滤波器器单元设置在第二分束器和激光超声波装置之间并且构造成允许激光超声波装置的工作波长带的信号通过。
在一个实施例中，热成像相机和激光超声波装置可以具有不同于3D打印激光源的工作波长带。
根据本发明的实施例的3D打印过程的集成检查系统和配备有其的3D打印系统可以通过组合地使用打印对象的热图像和激光超声波响应来在3D打印过程期间并且以无损的方式实时地执行对打印对象的物理性能的估计和对打印对象的缺陷的检测。
根据本发明，可以通过使用热图像和激光超声波响应的组合数据来进行检查而提供更好的检查结果。因此，如果在3D打印过程期间检测到质量缺陷，则可以停止打印过程并且尽早地处置对应的打印对象。因此，可以提高3D打印过程的效率并且可以减小生产成本。另外，可以通过实时反馈控制来提高3D打印过程的控制精度和质量。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解说明性的、非限制性示例实施例。
图1是根据本发明的一个实施例的3D打印系统的框图；
图2是示意性地示出在根据本发明的一个实施例的3D打印系统中由激光源在3D打印对象中生成熔池、热波和激光超声波的图；
图3是示出在根据本发明的一个实施例的3D打印系统中使用脉冲回波技术根据激光超声波和热图像进行基于数据融合的缺陷检测的示例的图；
图4是示出在根据本发明的一个实施例的3D打印系统中使用一发一收技术根据激光超声波和热图像进行基于数据融合的物理性能估计的示例的图；
图5是示出在根据本发明的一个实施例的3D打印系统中基于激光超声波和热图像的数据融合的增强的缺陷检测和物理性能估计的示例的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。本发明可以按各种不同的形式实施且不限于本文所述的实施例。在附图中，为了清晰地描述本发明，省略了与本说明书无关的部分，且在整个说明书中，将相同的附图标记分配给相同或相似的元件。
根据本发明的一个实施例的3D打印系统是能够使用激光熔化基材以形成三维对象，并且还能够通过在3D打印过程期间执行在线无损评估(NDE)来进行实时反馈过程控制的系统。在这种情况下，根据本发明的一个实施例的3D打印系统可以是能够通过用激光熔化金属粉末或金属线来形成3D对象的DED型3D打印系统。
图1示出了根据本发明的一个实施例的3D打印系统的配置。
参考图1，在示例实施例中，3D打印系统1可以包括用于3D打印的激光源20、基材供应源30、聚焦透镜40、喷嘴50、热成像相机60(诸如红外相机、视觉相机70)、激光超声波装置80和控制单元90。
在这里，激光源20、基材供应源30、聚焦透镜40和喷嘴50可以组成一般的DED型3D打印机10。然而，可应用于根据本发明的一个实施例的3D打印系统1的3D打印机10不限于DED方法。能够形成金属熔池的3D打印机可以适用于根据本发明的3D打印系统1。
在示例实施例中，3D打印系统1可以包括与DED型3D打印机10同轴地设置的热成像相机60、视觉相机70和激光超声波装置80。换句话说，热成像相机60、视觉相机70和激光超声波装置80可以与激光源20同轴地设置。在这里，同轴设置表示相关的组件被布置成使得多个激光束共享相同的光路，并且分束器、分色镜、滤波器单元等使激光束分离和/或透射，使得激光束共享光路。
因此，可以在不控制热成像相机60、视觉相机70和激光超声波装置80的位置的情况下连续拍摄和检查3D打印对象4。
在一个示例实施例中，热成像相机60、视觉相机70、激光超声波装置80和控制单元90可以形成用于3D打印过程的热图像和激光超声波集成检查系统100。因此，3D打印系统1包括3D打印机10以及用于3D打印过程的热图像和激光超声波集成检查系统100。
参考图1，在一个示例实施例中，激光源20可以将激光束22照射到3D打印对象4。从激光源20生成的激光束22通过聚焦透镜40并且入射在3D打印对象4上。从激光源20照射的激光束22可以在激光束到达熔池2的同时通过用于供应基材的喷嘴50。在这里，激光源20可以具有例如，1.07μm或更小的工作波长带。
在一个示例实施例中，从基材供应源30供应的基材可以通过单独的供应管32以例如，金属粉末或金属线的形式供给到喷嘴50。为了将基材供应至3D打印对象4，在喷嘴50中的基材移动路径可以形成为平行于或倾斜于激光束22所通过的路径。供应至3D打印对象4的基材可以由激光束22熔化，以在3D打印对象4中形成熔池2。
可以通过层压多个层来将3D打印对象4形成为三维对象。在图1中，示出了示例状态，其中3D打印对象4由例如第一层6和第二层8形成，并且熔池2形成在第二层8上。
热成像相机60可以获取形成在3D打印对象4中的熔池2的热图像。在这里，热成像相机60可以具有与激光源20不同的工作波长带。作为一个示例，热成像相机60可以操作至2至5μm的波长带。
为了将热成像相机60构造成与激光源20同轴布置，可以将第一分束器62设置在从激光源20照射的激光束22的路径上。从激光源20生成的激光束22通过第一分束器62和聚焦透镜40，从而进入打印对象4且随后从3D打印对象4反射。第一分束器62可以将从3D打印对象4反射的激光束22的一部分朝向热成像相机60分离出来。
另外，第一滤波器单元64可以设置在第一分束器62和热成像相机60之间。在这种情况下，第一滤波器单元64可以允许可以由热成像相机60拍摄的波长带的光通过自身。因此，热成像相机60可以通过从被打印对象4反射后通过第一分束器62转移的激光束22中提取仅能由自己拍摄的波长带的红外信号来获得热图像。
视觉相机70可以拍摄3D打印对象4的真实图像。在这里，视觉相机70可以拍摄不同于激光源20的工作波长带的光。作为一个示例，视觉相机70可以捕获600nm至900nm的工作波长带的光作为视觉图像。
在一个示例实施例中，为了将视觉相机70构造成与激光源20同轴布置，可以将第三分束器82设置在从激光源20生成的激光束22的路径上。第三分束器72可以将在3D打印对象4上入射并且随后从3D打印对象4反射的激光束22的一部分朝向视觉相机70分离出来。
在一个示例实施例中，第三滤波器单元74可以设置在第三分束器72和视觉相机70之间。在这种情况下，第三滤波器单元74可以允许视觉相机70可以拍摄的波长带的光通过自身。因此，视觉相机70可以从激光束22仅提取其自身工作波长带的光，以获得在处理状态中的3D打印对象4的图像。
激光超声波装置80可以接收从3D打印对象4反射的激光超声波。在这里，激光超声波装置80可以具有与激光源20不同的工作波长带。作为一个示例，激光超声波装置80可以操作至515nm或更小的波长带。另外，激光超声波装置80可以是飞秒激光装置。
在一个示例实施例中，第二分束器82可以设置在从激光源20照射的激光束22的路径上，以将激光超声波装置80构造成与激光源20同轴布置。第二分束器82可以将在3D打印对象4上入射并且随后从3D打印对象4反射的激光束22的一部分朝向激光超声波装置80分离出来。
在一个示例实施例中，第二滤波器单元84可以设置在第二分束器82和激光超声波装置80之间。在这种情况下，第二滤波器单元84可以允许激光超声波装置80的工作波长带的信号通过自身。由此，激光超声波装置80可以选择性地仅接收来自激光束22的其自身工作波长带的激光超声波。
在这里，对于热成像相机60、视觉相机70和激光超声波装置80的同轴布置而言，其被示为和描述为仅具有分束器62、72和82和滤波器单元64、74和84，但是其也可以包括光路转换器，诸如具有恒定反射角的镜子，或通过或反射特定波长带的分色镜。
在图1中，热成像相机60、视觉相机70和激光超声波装置80被示为设置在激光束22的一侧上，但不限于此。例如，根据分束器62、72和82的变形，热成像相机60、视觉相机70和激光超声波装置80可以设置在激光束22的两侧上。
控制单元90可以基于由热成像相机60获取的热图像和由激光超声波装置80接收的激光超声波的响应来估计打印对象4的物理性能并检测打印对象4的缺陷。
在一个示例实施例中，如稍后将描述的，控制单元90可以使用脉冲回波技术或一发一收技术来计算激光超声波响应。
在下文中，将参考图2至图5描述基于热图像和激光超声波的数据融合的物理性能估计和缺陷检测。
图2示意性地示出由根据本发明的一个实施例的3D打印系统的激光源在3D打印对象中生成的熔池、热波和激光超声波。
参考图2，从激光源20照射的激光束22可以照射到3D打印对象4上以形成熔池2。
在一个示例实施例中，热波3可以由激光束22的热能或熔池2的热量生成。所生成的热波3可以沿着3D打印对象4传播。在这里，热波3可能与3D打印对象4的热能分布、热能传输率或热扩散率有关。即，热能分布、热能传输率或热扩散率可能受到3D打印对象4的物理性能和缺陷的影响。
另外，当激光束22从3D打印对象4反射时，可能会生成激光超声波3a。即，在3D打印对象4的厚度方向上行进的激光束22可以从其表面(上或下)反射并且发射回3D打印对象4的外部。反射波可以是激光超声波3a。
激光超声波3a可以与作为对3D打印对象4的响应的到达时间或波速有关。即，激光超声波3a的到达时间和波速可能受到3D打印对象4的物理性能和缺陷的影响。在这里，到达时间是指从照射激光束22的时间到通过反射接收到激光超声波3a的时间所花费的时间。
如上所述，热图像和激光超声波3a的响应可以根据3D打印对象4的打印状态进行交互，以显示3D打印质量。换句话说，可以根据3D打印对象4的物理性能和缺陷来改变热图像和激光超声波3a的响应。
图3示出在根据本发明的一个实施例的3D打印系统中通过脉冲回波方法基于激光超声波和热图像进行缺陷检测的示例。
当在3D打印对象4中没有缺陷时，照射到3D打印对象4的激光束22可以生成由3D打印对象4的顶表面反射的反射波St和由3D打印对象4的底表面反射的反射波Sr。在这里，可以使用脉冲回波方法来获得激光超声波3a的响应，并且激光束22的照射位置和激光超声波3a的接收位置可以相同。
然而，当在3D打印对象4中存在缺陷，诸如空隙时，照射至3D打印对象4的激光束22可以生成由空隙引起的附加反射波Sr’，如图3的(a)中所示。即，可以根据是否生成附加反射波Sr'来确定3D打印对象4是否有缺陷。换句话说，当除了正常反射波St和Sr之外还检测到附加反射波Sr’时，可以估计在3D打印对象4中存在空隙。
另一方面，可以基于反射波St和Sr确定3D打印对象4的厚度。在这种情况下，可能不清楚附加反射波Sr’是由于缺陷还是由于3D打印对象4的厚度变化导致的。为了对此进行补偿，可以通过将热图像的数据组合至其来确定是否存在缺陷。
更详细地，如图3的(b)中所示，当在3D打印对象4中存在缺陷，诸如空隙时，可以改变3D打印对象4的热能历史。即，可以改变3D打印对象4的热能分布。以这种方式，可以基于热图像根据3D打印对象4的热能分布是否改变来确定3D打印对象4是否有缺陷。换句话说，如果3D打印对象4的热图像中的热能分布改变，则可以估计在3D打印对象4中存在缺陷。
在一个示例实施例中，控制单元90可以基于激光超声波的响应的附加反射波Sr'和热图像的热能分布中的变化来检测在3D打印对象4中的任何缺陷的存在。结果，与仅监测激光超声波的响应或热图像的热能分布中的变化的情况相比，本发明可以更准确地检测3D打印对象4是否有缺陷。
如上所述，根据本发明，由于可以在3D打印过程期间实时地执行缺陷检测，在检测到缺陷时，可以立即停止打印过程，并且可以在没有成本损失的情况下丢弃具有缺陷的打印对象，从而提高3D打印过程的效率。另外，由于可以实时反馈控制打印过程，因此本发明可以提高3D打印产品的质量。
图4示出在根据本发明的一个实施例的3D打印系统中使用一发一收方法基于激光超声波和热图像的数据融合估计物理性能的示例。
如图4的(a)中所示，激光超声波3a的到达时间可以根据3D打印对象4的物理性能，诸如刚性、弹性模量等变化。在这里，可以使用一发一收方法来获得激光超声波3a的响应，并且激光束22的照射位置和激光超声波3a的接收位置是不同的。
参考图4的(a)，当3D打印对象4为刚硬的时，激光超声波3a的到达时间(t1)相对较短，如①所示。此外，当3D打印对象4为柔软的时，激光超声波3a的到达时间(t2)相对较长。即，根据激光超声波3a的到达时间，可以估计3D打印对象4的物理性能，诸如刚性。
同时，由于激光超声波3a的到达时间是由3D打印物体4的反射波测量的，因此其可能取决于3D打印对象4的厚度变化。即，3D打印对象4的物理性能可能无法仅通过激光超声波3a的到达时间来清楚地进行估计。为了对此进行补偿，可以通过使用热图像的数据结合到达时间的数据来确定是否存在缺陷。
如图4的(b)中所示，热传播特性可以根据3D打印对象4的物理性能而变化。即，3D打印对象4的热能传输率可以变化。在这里，热能传输率可以取决于3D打印对象4的热扩散率。以这种方式，可以根据3D打印对象4的热能传输率来估计3D打印对象4的物理性能，诸如刚性。
在这种情况下，控制单元90可以根据激光超声波3a的响应的到达时间和波速以及热图像中热能传输率来估计3D打印对象4的刚性。与仅监测激光超声波的响应或热图像中热能传输率的变化的情况相比，像这样使用多个数据进行估计可以提供对3D打印对象4的物理性能更准确的估计。
图5示出在3D打印系统中基于激光超声波和热图像的数据融合来实现增强的缺陷检测和物理性能估计的示例。
参考图5，可以融合如(a)中所示的激光超声波3a的响应数据和如(b)中所示的根据热图像的热能历史或热传播特性的数据。通过这种数据融合，可以生成如(c)中所示的增强的缺陷检测图像。通过使用获得的缺陷检测图像，可以更准确地执行打印对象4的缺陷检测和物理性能估计。
用这样的配置，根据本发明的检查系统和3D打印系统可以在3D打印过程期间实时且以无损的方式执行产品性能估计和缺陷检测。因此，可以提高3D打印过程的控制精度和质量。
本发明可以提供更好的检查结果。因此，可以在3D打印过程期间尽早地处置有缺陷的产品。另外，可以进行实时的反馈控制以提高产品质量。因此，可以提高3D打印过程的效率。
以上是对示例实施例的说明且不应被解释为对其的限制。虽然已经描述了几个示例实施例，但是本领域的技术人员将容易地理解，在实质上不脱离本发明的新颖教义和优点的情况下，在示例实施例中可以进行许多修改。因此，所有这些修改旨在被包括在如在权利要求书中所限定的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种基于热图像和激光超声波的用于3D打印过程的集成检查系统，其包括：
热成像相机，所述热成像相机构造成当供应至打印对象的基材由从3D打印激光源照射的激光束熔化时创建形成于所述打印对象中的熔池的热图像；
激光超声波装置，所述激光超声波装置构造成在激光束被照射至所述打印对象上之后接收包括在从所述打印对象反射的所述激光束中的激光超声波；以及
控制单元，所述控制单元构造成基于由所述热成像相机创建的所述热图像和由所述激光超声波装置接收的所述激光超声波来估计所述打印对象的物理性能并检测所述打印对象的缺陷，
其中所述热成像相机和所述激光超声波装置与所述3D打印激光源同轴设置。
2.根据权利要求1所述的集成检查系统，其中所述控制单元根据所述激光超声波的附加反射波和所述热图像的热能分布中的变化来检测所述打印对象中缺陷的存在。
3.根据权利要求1所述的集成检查系统，其中所述控制单元根据所述激光超声波的到达时间和波速以及所述热图像的热能转移速度来估计所述打印对象的刚度。
4.根据权利要求1所述的集成检查系统，其中所述控制单元使用脉冲回波技术或一发一收技术来计算所述激光超声波的响应。
5.根据权利要求1所述的集成检查系统，其还包括第一分束器，所述第一分束器设置在从所述3D打印激光源照射的所述激光束的路径上并且构造成将从所述打印对象单元反射的所述激光束的一部分朝向所述热成像相机分离出来；以及第二分束器，所述第二分束器设置在从所述3D打印激光源照射的所述激光束的路径上并且构造成将从所述打印对象反射的所述激光束的一部分朝向所述激光超声波装置分离出来。
6.根据权利要求5所述的集成检查系统，其还包括第一滤波器单元，所述第一滤波器单元设置在所述第一分束器和所述热成像相机之间并且构造成允许所述热成像相机的工作波长带的光束通过；以及第二滤波器器单元，所述第二滤波器器单元设置在所述第二分束器和所述激光超声波装置之间并且构造成允许所述激光超声波装置的工作波长带的信号通过。
7.根据权利要求1所述的集成检查系统，其中所述热成像相机和所述激光超声波装置具有不同于所述3D打印激光源的工作波长带。
8.根据权利要求7所述的集成检查系统，其中所述热成像相机具有2至5μm的工作波长带。
9.根据权利要求7所述的集成检查系统，其中所述激光超声波装置具有515nm或更小的工作波长带。
10.根据权利要求7所述的集成检查系统，其中所述3D打印激光源具有1.07μm或更小的工作波长带。
11.根据权利要求7所述的集成检查系统，其中所述激光超声波装置是飞秒激光装置。
12.根据权利要求1所述的集成检查系统，其还包括视觉相机，所述视觉相机构造成创建所述打印对象的图像；第三分束器，所述第三分束器设置在从所述3D打印激光源照射的所述激光束的路径上并且构造成将从所述打印对象反射的所述激光束的一部分朝向所述视觉相机分离出来；以及第三滤波器单元，所述第三滤波器单元设置在所述第三分束器和所述视觉相机之间并且构造成允许所述视觉相机的工作波长带的光束通过。
13.一种3D打印系统，其包括：
3D打印激光源，所述3D打印激光源构造成照射激光束以熔化供应至打印对象的基材并且在所述打印对象中形成熔池；
基材供应源，所述基材供应源构造成将所述基材供应到所述打印对象；
热成像相机，所述热成像相机设置为创建所述熔池的热图像；
激光超声波装置，所述激光超声波装置构造成在所述激光束入射在所述打印对象上之后接收包括在从所述3D打印激光源反射的所述激光束中的激光超声波；以及
控制单元，所述控制单元设置为基于由所述热成像相机创建的热图像和由所述激光超声波装置接收的所述激光超声波来估计所述打印对象的物理性能并检测所述打印对象的缺陷。
14.根据权利要求13所述的3D打印系统，其中所述热成像相机和所述激光超声波装置与所述3D打印激光源同轴设置。
15.根据权利要求13所述的3D打印系统，其中所述基材是金属粉末或金属线。
16.根据权利要求13所述的3D打印系统，其中所述控制单元根据所述激光超声波的附加反射波和所述热图像的热能分布中的变化来检测所述打印对象中缺陷的存在。
17.根据权利要求13所述的3D打印系统，其中所述控制单元根据所述激光超声波的到达时间和波速以及所述热图像的热能转移速度来估计所述打印对象的刚度。
18.根据权利要求13所述的3D打印系统，其还包括第一分束器，所述第一分束器设置在从所述3D打印激光源照射的所述激光束的路径上并且构造成将从所述打印对象单元反射的所述激光束的一部分朝向所述热成像相机分离出来；以及第二分束器，所述第二分束器设置在从所述3D打印激光源照射的所述激光束的路径上并且构造成将从所述打印对象反射的所述激光束的一部分朝向所述激光超声波装置分离出来。
19.根据权利要求18所述的3D打印系统，其还包括第一滤波器单元，所述第一滤波器单元设置在所述第一分束器和所述热成像相机之间并且构造成允许所述热成像相机的工作波长带的光束通过；以及第二滤波器器单元，所述第二滤波器器单元设置在所述第二分束器和所述激光超声波装置之间并且构造成允许所述激光超声波装置的工作波长带的信号通过。
20.根据权利要求13所述的3D打印系统，其中所述热成像相机和所述激光超声波装置具有不同于所述3D打印激光源的工作波长带。
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