CN115488349A - 一种用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及增材制造检测技术领域，具体涉及一种用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置及其使用方法，其包括成型缸、控制系统，与控制系统连接的连续激光光源，成型缸中设置有用于打印的成型平台，控制系统还连接有脉冲激光光源和在线检测模组，控制系统包括多自由度的机械臂，在线检测模组包含多种信号接发器，多自由度机械臂上设有铺吸粉装置和刮刀，铺吸粉装置根据铺粉缺陷进行补粉和刮平补粉，制造过程中可使用X射线原位扫描打印的当前层，X射线信号接收辐照信号以对断层扫描重建，其能够在打印过程中对增减材制造样品内部原位监测，并能提高铺粉效果，有效地提高了打印效果和对打印缺陷的干预效果。

Description

一种用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造 装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及增材制造检测技术领域，具体涉及一种用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置及其使用方法。

背景技术

基于激光粉末床熔化技术(Laser powder bed fusion,LPBF)的多激光增减材(multi-laser hybrid manufacturing)是一种结合了激光增材制造和超快激光加工复合的智能制造方法。相比于LPBF技术，多激光增减材技术具有表面质量高、能够控制局部组织性能、可直接制造出复杂的金属零件等优势，是增材制造技术的进一步发展。该技术在航空航天、医疗器械、模具、汽车等产品定制化程度高、需要快速生产的领域有巨大的应用潜力。然而，目前增减材制造过程中粉末运动、熔池形成、熔池运动、缺陷形成、飞溅物运动、残余应力演变、激光切削、缺陷修复等机理尚不明确，因此需要开展增减材制造过程的原位在线检测研究，研究在增减材制造过程中激光与物质相互作用过程、内外缺陷演变机理、组织生长的动态过程，从而获得提高增减材成型质量的方法。但是，目前原位检测手段有限，增减材制造过程产生的等离子体、飞溅物、蒸发等现象不易检测、难以对成型过程中材料的内部的缺陷和组织演变过程进行观测。

针对以上难题，具有高能量、高时空分辨率的同步辐射实验是比较理想的解决方案。中国专利(CN113618085A)提出一种适用于同步辐射光源的小型选区激光熔化增材制造装置，该专利提出了一种使用可倾斜平台对准X射线光源的选区激光熔化增材制造装置，但该方法没有结合多能场监测反馈机制。中国专利(CN112881435A)提出一种激光增材制造熔池结构演化原位观察的装置及方法，利用同步辐射X射线对熔池结构的演化过程进行监测，对采集的X射线束投影图片进行分析处理，实现增材制造过程中熔池结构演化过程的原位观察和在线无损检测。但该专利只能对单道熔池进行原位检测，单道成型与多道多层成型区别较大，无法对打印件的缺陷三维分布和成型过程中的其他物理参数进行检测分析。

此外，增材技术是逐层增材打印的技术，其是在上一打印层上进行铺粉，再在该铺粉上进行打印。然而，由于上一打印层往往具有不平整性，这样就影响下一打印层的铺粉效果，该铺粉上会出现山丘状粉堆。当前的处理方式是以整层重新铺粉的方式来调整，但是这样就容易改变整层的原位数据，不利于后续在线原位分析，并且也容易引起更多的铺粉质量问题。

发明内容

本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，其能够在打印过程中对增减材制造样品内部原位监测，并能提高铺粉效果，有效地提高了打印效果和对打印缺陷的干预效果。

为实现上述目的之一，本发明提供以下技术方案：

提供一种用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，包括成型舱、控制系统，与所述控制系统连接的连续和脉冲激光光源，所述成型舱中设置有用于打印的成型平台，所述成型舱两侧设有X射线透波窗口，所述成型舱包含底部圆柱形成型缸，所述成型缸由X射线透波材料制成，所述成型平台在所述成型缸内运动，所述控制系统连接有激光光源、多自由度机械臂和在线检测模组，所述在线检测模组包括多种信号收发装置接口，所述多自由度机械臂上设有铺吸粉装置和刮刀，所述铺吸粉装置根据零件形状进行粉末铺送和吸除，所述刮刀用于刮平补粉，所述原位断层扫描重建和成像用X射线扫描打印的当前层，所述X射线信号通过透波窗口射入并透出，并由外部接收器和信号处理以对断层扫描重建或成像。

在一些实施方式中，所述在线检测模组还包括红外相机和CCD相机，所述红外相机检测当前层温度场，所述控制系统通过所述红外相机获取当前层的红外热像图从而控制所述连续激光光源和脉冲激光光源的加工；所述CCD相机检测和记录所述成型缸中所述当前层的铺粉质量，所述控制系统根据所述CCD相机获取的铺粉检测数据与切片数据的对比数据从而控制所述铺吸粉装置补粉以及所述刮刀对补粉刮平。

在一些实施方式中，所述控制系统能控制所述成型缸在三维空间上旋转，所述成型平台在成型缸中上下运动，所述铺吸粉装置可以吸除阻挡X射线的多余粉末。

在一些实施方式中，所述成型平台的外周设有气密成型舱，所述成型舱固定设置且底部安装成型缸，所述成型平台沿所述成型缸的内壁上下移动。

在一些实施方式中，所述成型舱的外部还设有防护罩，所述防护罩设有对称设置的两个透波的光学玻璃窗口，所述X射线与所述X射线信号接收器分别对应设在所述光学玻璃窗口。

在一些实施方式中，所述机械臂的外端设有连接块，所述刮刀和所述铺吸粉装置固接于所述连接块上。

在一些实施方式中，所述成型平台的上表面开设有若干槽孔，所述若干槽孔沿所述上表面的周沿排布，所述槽孔靠近所述成型罩的内壁面。

本发明用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置的有益效果：

本发明的用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，其基于衍射、投影成像和断层扫描重建的增减材制造样品内部原位监测以在打印过程中对增减材制造样品内部原位监测，其多自由度粉末床增材制造铺吸粉装置能够提高铺粉效果，有效地提高了打印效果和对打印缺陷的干预效果。

为实现上述目的之二，本发明提供以下技术方案：

提供一种用于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造工艺，采用上述用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，

所述制造工艺包括：

根据模型进行建模、切片并导入数据，得到切片数据，将所述成型平台调平并设置所述成型平台的高度为0；

根据切片数据中模型分层的层厚，降低所述成型平台，进行铺粉；

根据铺粉质量，所述控制系统控制机械臂动作，若铺粉质量不合格，则铺吸粉装置吸除缺陷铺粉，然后所述铺吸粉装置补粉，补粉后，所述刮刀对补粉刮平直至铺粉质量合格；

将成型平台下降以避开成型舱平台的遮挡，一边采用连续激光光源进行打印，一边将用X射线扫描打印的当前层进行成像，所述X射线信号接收器接收信号以监测瞬时打印状态；

当打印第N层当前层后，所述铺吸粉装置吸除当前层周围的粉末，吸除粉末后，所述控制系统控制所述成型缸和所述成型平台绕Z轴向转动，同时所述用X射线扫描打印的当前层，所述X射线接收器接收信号并将信号返回至所述控制系统，以对当前层进行断层扫描重建，根据扫描重建图获取当前层内外缺陷的分布、尺寸和形貌信息；

若出现打印缺陷且需要对缺陷进行修复或加工时，所述控制系统控制所述脉冲激光光源对缺陷位置进行切削、修复或重熔；

当打印第N+1层当前层时，铺粉后，若出现铺粉质量不合格，所述控制系统驱动所述机械臂上的所述铺吸粉装置指向铺粉缺陷并吸除铺粉缺陷，所述刮刀对铺粉缺陷进行铺粉，继续监测瞬时打印状态、继续断层扫描重建和继续修复，直至完成打印；

根据断层扫描重建获得整个打印件的三维成像数据，根据三维成像数据观察打印件的外部缺陷和形貌的演变过程。

本发明用于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造工艺的有益效果：

(1)本发明的用于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造工艺，其检测铺粉质量，确保打印过程中铺粉均匀性和稳定性，提高零件打印质量。

(2)本发明的用于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造工艺，其采用X射线对瞬时打印进行缺陷监控以及对第N层当前层进行原位断层扫描重建(CT扫描)，及时发现了当前层的粉末、液体、固体、等离子体四种形态的运动和演变过程，满足增减材制造机理研究需求，获得内部缺陷形成、演变与的外部信号特征的对应关系，利于克服打印缺陷。

(3)本发明的用于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造工艺，其采用了超快脉冲激光，通过超快脉冲激光能对缺陷部分快速切削，从而实现修复或重熔打印，提高了打印质量。

(4)本发明的用于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造工艺，其在机械臂上设置了铺吸粉装置，通过铺吸粉装置能吸除粉末，提高CT扫描效果；并且，铺吸粉装置能针对性吸除铺粉缺陷，使得对局部进行重新铺粉即可，保证了铺粉的原位数据，便于原位分析，提高了在线检测效率以及准确度。

附图说明

图1是实施例的用于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造工艺的流程图。

图2是实施例的用于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造设备的工作状态图。

图3是实施例的成型平台上槽孔的结构示意图。

附图标记

成型舱平台1；控制系统2；连续激光光源3；入射X射线4；脉冲激光光源5；多自由度机械臂6；CCD相机7；红外热像仪8；出射X射线9；铺吸粉装置10；刮刀11；外嵌运动平台12；升降平台13；转轴14；成型平台15；成型缸16；连接块17；成型舱壁18。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“该”旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“该”旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

本实施例公开的用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，图1-图3所示，包括成型舱、控制系统，与所述控制系统连接的连续和脉冲激光光源，所述成型舱中设置有用于打印的成型平台15，所述成型舱两侧设有X射线透波窗口，所述成型舱包含底部圆柱形成型缸16，所述成型缸16由X射线透波材料制成，所述成型平台15在所述成型缸16内运动，所述控制系统连接有激光光源(包括连续激光光源3和脉冲激光光源5)、多自由度机械臂6和在线检测模组，所述在线检测模组包括多种信号收发装置接口，所述多自由度机械臂6上设有铺吸粉装置10和刮刀11，所述铺吸粉装置10根据零件形状进行粉末铺送和吸除，所述刮刀11用于刮平补粉，所述原位断层扫描重建和成像用X射线扫描打印的当前层，所述X射线信号通过透波窗口射入并透出，并由外部接收器和信号处理以对断层扫描重建或成像。所述在线检测模组还包括CCD相机7和红外热像仪8。

用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置的使用方法，包括以下方法：

在检测前，将基板安装于成型平台15。将过筛的成型粉末放入粉末仓，保证粉末仓内含有足够完成成型的粉末。使用气体循环系统通入氩气并排出内部空气，降低内部氧含量至小于100ppm，按照实验需求调整成型气舱内的气体压力。根据实验所需的样品形状和尺寸进行建模、切片并导入数据。成型平台15运动至基板与成形舱平面水平位置，做好铺粉准备，以进行打印，在打印过程中在线检测方法包括：

使所述红外热像仪8检测所述成型缸1的移动距离，所述控制系统2根据所述红外热像仪8测得的移动距离与打印的切片数据对比从而实时纠正所述成型缸1位置；同时，使所述CCD相机7检测和记录所述成型缸1中当前层的铺粉质量，所述控制系统2将所述CCD相机7获取的铺粉检测数据与所述切片数据对比从而控制多自由度机械臂6动作，若铺粉质量不合格，则所述刮刀11复位后再次对当前层铺粉，直至铺粉质量合格；

所述控制系统2根据切片数据控制所述连续激光光源3的加工路径，当打印第N层当前层后，所述铺吸粉装置10吸除当前层粉末，吸除粉末后，所述控制系统2控制所述成型缸16旋转，所述入射X射线4对第N层当前层进行CT扫描，所述出射X射线9传送至X射线接收器从而接收CT扫描信号并将所述CT扫描信号返回至所述控制系统2，所述控制系统2根据所述CT扫描信号实时检测第N层当前层的粉末、液体、固体、等离子体四种形态的运动和演变过程，若出现打印缺陷时，所述控制系统2控制所述脉冲激光光源5对打印缺陷位置进行切削、修复或重熔；

当打印第N+1层当前层时，铺粉后，若出现铺粉质量不合格，所述控制系统2驱动所述多自由度机械臂6上的所述铺吸粉装置10指向铺粉缺陷并吸除铺粉缺陷，所述刮刀11对铺粉缺陷进行铺粉。

本实施例中，所述在线检测模组还包括红外相机，所述红外相机检测当前层温度场，所述控制系统2通过所述红外相机获取当前层的红外热像图从而控制所述连续激光光源3和脉冲激光光源5的加工。

上述用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置及其使用方法，其适配于同步辐射、CT等无损检测技术的多参量原位在线检测便携增减材装置，配备连续激光用于成型和超快脉冲激光用于加工和修复，并通过旋转实现原位CT扫描。该装置能够满足增减材制造过程中熔池动态行为、残余应力演变机理、缺陷形成机理、激光切削、缺陷修复机理等研究需求。

其中，在线检测便携增减材装置配有连续激光器和超快激光器，两个激光器共用一个扫描振镜。装置能够同时进行X射线衍射、X射线成像、CT扫描、高速成像、红外成像多种表征实验。

X射线投影成像可以对增减材过程中的粉末、液体、固体、等离子体四种形态的运动和演变过程进行在线监测；X射线衍射实验可以根据增材制造过程中材料的内部相变、显微组织演变和残余应力演变过程进行原位分析，从而对增材制造过程中材料内部演变机理进行研究；多参量检测模组可集成高速成像、红外成像、非接触超声检测、光学检测、声学检测、温度测量多种参量传感器与上述原位实验结合，实现熔池运动规律、温度场演变规律、成像缺陷特征等信号的实时检测，将多种传感器和实验数据结合实现多参量数据的相互印证和综合分析，满足增减材制造机理研究需求，获得内部缺陷形成、演变与的外部信号特征的对应关系，为增减材制造实际制造成形过程中缺陷的实时检测提高理论和数据基础。研究减材加工与热处理过程中粉末、固体材料的相变和运动过程，研究减材和重熔对材料缺陷、内部组织、相分布和残余应力的影响机理，指导减材加工与内部缺陷修复的研究，并通过CT扫描成像来观察内部缺陷的修复效果，为高质量增减材成型研究提供理论和实践基础。

本实施例中，所述控制系统2控制所述成型缸1在三维空间上旋转。成型缸1可在成型舱内旋转，成型平台15可以在成型缸1内上下运动，使得CT扫描更全面。所述成型平台15在成型缸16中上下运动，所述铺吸粉装置10可以吸除多余粉末，以避免多余粉末阻挡X射线检测。

本实施例中，所述成型平台15的外周设有气密成型舱，所述成型舱固定设置且底部安装成型缸16，所述成型平台15沿所述成型缸16的内壁上下移动。

本实施例中，所述成型舱的外部还设有防护罩18，所述防护罩18设有对称设置的两个透波玻璃窗口，所述入射X射线光源4与所述出射X射线9分别对应设在透波的光学玻璃窗口。成型缸1设置在成型舱内，成型舱两侧开有光学玻璃窗口，透波窗口用于X射线入射与射出，成型缸1侧壁采用耐高温透波材料。

本实施例中，所述多自由度机械臂6的外端设有连接块17，所述刮刀11和所述铺吸粉装置10固接于所述连接块17上。该连接块17为刮刀11和铺吸粉装置10提供了设置的位置。

实施例2

本实施例公开的于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造装置的使用方法，图1-图2所示，根据模型进行建模、切片并导入数据，得到切片数据，将所述成型平台15调平并设置所述成型平台15的高度为0；

根据切片数据中模型分层的层厚，降低所述成型平台15，进行铺粉；

根据铺粉质量，所述控制系统2控制多自由度机械臂6动作，若铺粉质量不合格，则铺吸粉装置10吸除缺陷铺粉，然后所述铺吸粉装置10补粉，补粉后，所述刮刀11对补粉刮平直至铺粉质量合格；

将成型平台15下降以避开成型舱平台1的遮挡，一边采用连续激光光源3对铺粉进行打印，一边将同步辐射光源4用X射线扫描打印的当前层，所述同步辐射信号接收器9接收信号以监测瞬时打印状态；

当打印第N层当前层后，所述铺吸粉装置10吸除当前层周围的粉末，吸除粉末后，所述控制系统2控制所述成型缸1和所述成型平台15绕Z轴向转动，同时所述同步辐射光源4用X射线扫描打印的当前层，所述同步辐射信号接收器9接收信号并将信号返回至所述控制系统2，以对当前层进行断层扫描重建，根据扫描重建图获取当前层内外缺陷的分布、尺寸和形貌信息；

若出现打印缺陷且需要对缺陷进行修复或加工时，所述控制系统2控制所述脉冲激光光源5对缺陷位置进行切削、修复或重熔；

当打印第N+1层当前层时，铺粉后，若出现铺粉质量不合格，所述控制系统2驱动所述多自由度机械臂6上的所述铺吸粉装置10指向铺粉缺陷并吸除铺粉缺陷，所述刮刀11对铺粉缺陷进行铺粉，继续监测瞬时打印状态、继续断层扫描重建和继续修复，直至完成打印；

根据断层扫描重建获得整个打印件的三维成像数据，根据三维成像数据观察打印件的外部缺陷和形貌的演变过程。

上述制造工艺是适配于同步辐射、X射线成像和断层扫描重建(CT)等原位在线检测技术的便携增减材工艺，其配备连续激光用于成型和超快脉冲激光用于加工和修复，并通过旋转台和透波舱壁实现原位CT扫描。该装置能够满足增减材制造过程中残余应力演变机理、缺陷形成机理、激光切削、缺陷修复机理等研究需求。

实施例3

便于理解，以下提供了用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置的一个实施例进行说明，图3所示，所述成型平台15的上表面开设有若干槽孔19，所述若干槽孔19沿所述上表面的周沿排布，所述槽孔19靠近所述成型罩16的内壁面。本实施例中，所述铺吸粉装置10包括针管吸嘴，所述针管吸嘴连接粉末仓。

成型平台15的上表面开设有若干槽孔19，使若干槽孔19沿所述上表面的周沿排布以及使槽孔19靠近所述成型罩16的内壁面，当成型平台15上的成型粉末在铺设在成型平台15上时，该槽孔19能吸附巩固成型平台15周边的成型粉末，避免成型粉末聚集到成型平台15的中心位置，以免影响打印效果。

其他部件和原理与实施例1相同，此处不再赘述。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，包括成型舱、控制系统，与所述控制系统连接的连续和脉冲激光光源，所述成型舱中设置有用于打印的成型平台，其特征是：所述成型舱两侧设有X射线透波窗口，所述成型舱包含底部圆柱形成型缸，所述成型缸由X射线透波材料制成，所述成型平台在所述成型缸内运动，所述控制系统连接有激光光源、多自由度机械臂和在线检测模组，所述在线检测模组包括多种信号收发装置接口，所述多自由度机械臂上设有铺吸粉装置和刮刀，所述铺吸粉装置根据零件形状进行粉末铺送和吸除，所述刮刀用于刮平补粉，所述原位断层扫描重建和成像用X射线扫描打印的当前层，所述X射线信号通过透波窗口射入并透出，并由外部接收器和信号处理以对断层扫描重建或成像。

2.根据权利要求1所述的用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，其特征是：所述在线检测模组还包括红外相机和CCD相机，所述红外相机检测当前层温度场，所述控制系统通过所述红外相机获取当前层的红外热像图从而控制所述连续激光光源和脉冲激光光源的加工；所述CCD相机检测和记录所述成型缸中所述当前层的铺粉质量，所述控制系统根据所述CCD相机获取的铺粉检测数据与切片数据的对比数据从而控制所述铺吸粉装置补粉以及所述刮刀对补粉刮平。

3.根据权利要求1所述的用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，其特征是：所述控制系统能控制所述成型缸在三维空间上旋转，所述成型平台在成型缸中上下运动，所述铺吸粉装置可以吸除阻挡X射线的多余粉末。

4.根据权利要求3所述的用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，其特征是：所述成型平台的外周设有气密成型舱，所述成型舱固定设置且底部安装成型缸，所述成型平台沿所述成型缸的内壁上下移动。

5.根据权利要求4所述的用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，其特征是：所述成型舱的外部还设有防护罩，所述防护罩设有对称设置的两个透波的光学玻璃窗口，所述X射线与所述X射线信号接收器分别对应设在所述光学玻璃窗口。

6.根据权利要求1所述的用于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造，其特征是：所述机械臂的外端设有连接块，所述刮刀和所述铺吸粉装置固接于所述连接块上。

7.根据权利要求6所述的用于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造装置，其特征是：所述成型平台的上表面开设有若干槽孔，所述若干槽孔沿所述上表面的周沿排布，所述槽孔靠近所述成型罩的内壁面。

8.根据权利要求6所述的用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，其特征是：所述铺吸粉装置包括针管吸嘴，所述针管吸嘴连接有粉末舱和抽吸装置，所述抽吸装置控制所述针管吸嘴吸除粉末或补充粉末。

9.一种用于原位断层扫描重建的粉末床增减材制造工艺，其特征是：采用权利要求1-8任一项所述的用于原位断层扫描重建和成像检测的粉末床增减材制造装置，

所述制造工艺包括：

根据模型进行建模、切片并导入数据，得到切片数据，将所述成型平台调平并设置所述成型平台的高度为0；

根据切片数据中模型分层的层厚，降低所述成型平台，进行铺粉；

根据铺粉质量，所述控制系统控制机械臂动作，若铺粉质量不合格，则铺吸粉装置吸除缺陷铺粉，然后所述铺吸粉装置补粉，补粉后，所述刮刀对补粉刮平直至铺粉质量合格；

将成型平台下降以避开成型舱平台的遮挡，一边采用连续激光光源进行打印，一边将用X射线扫描打印的当前层进行成像，所述X射线信号接收器接收信号以监测瞬时打印状态；

当打印第N层当前层后，所述铺吸粉装置吸除当前层周围的粉末，吸除粉末后，所述控制系统控制所述成型缸和所述成型平台绕Z轴向转动，同时所述用X射线扫描打印的当前层，所述X射线接收器接收信号并将信号返回至所述控制系统，以对当前层进行断层扫描重建，根据扫描重建图获取当前层内外缺陷的分布、尺寸和形貌信息；

若出现打印缺陷且需要对缺陷进行修复或加工时，所述控制系统控制所述脉冲激光光源对缺陷位置进行切削、修复或重熔；

当打印第N+1层当前层时，铺粉后，若出现铺粉质量不合格，所述控制系统驱动所述机械臂上的所述铺吸粉装置指向铺粉缺陷并吸除铺粉缺陷，所述刮刀对铺粉缺陷进行铺粉，继续监测瞬时打印状态、继续断层扫描重建和继续修复，直至完成打印；

根据断层扫描重建获得整个打印件的三维成像数据，根据三维成像数据观察打印件的外部缺陷和形貌的演变过程。

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