RU205100U1 - DEVICE FOR CONTROL OF ADDITIVE MANUFACTURING OF PARTS - Google Patents

DEVICE FOR CONTROL OF ADDITIVE MANUFACTURING OF PARTS Download PDF

Info

Publication number
RU205100U1
RU205100U1 RU2020133663U RU2020133663U RU205100U1 RU 205100 U1 RU205100 U1 RU 205100U1 RU 2020133663 U RU2020133663 U RU 2020133663U RU 2020133663 U RU2020133663 U RU 2020133663U RU 205100 U1 RU205100 U1 RU 205100U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
additive manufacturing
additive
printing
control
Prior art date
Application number
RU2020133663U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Дмитриевич Иванов
Владимир Леонидович Минаев
Геннадий Николаевич Вишняков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ")
Priority to RU2020133663U priority Critical patent/RU205100U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU205100U1 publication Critical patent/RU205100U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области аддитивного формирования изделий, а именно к устройствам контроля 3D-печати на основе голографических, интерферометрических измерений, структурированного света, а также фотограмметрии, и может быть использована для получения информации о форме объекта, его деформации, наличии внутренних подповерхностных дефектов заготовки и напряженных состояниях материала. Устройство контроля аддитивного изготовления детали содержит соединенные между собой осветительный блок в виде источника когерентного излучения с линзой, интерференционный блок и вычислительный блок. Интерференционный блок выполнен на основе интерферометра сдвига, содержащего наклонное и перемещаемое вдоль оптической оси зеркала. Вычислительный блок выполнен с возможностью расшифровки интерферограмм методом фазовых шагов и вычисления текущих значений внутренних напряжений в детали. Полезная модель позволяет повысить качество изготавливаемых деталей. 3 ил.The utility model relates to the field of additive formation of products, namely to devices for monitoring 3D printing based on holographic, interferometric measurements, structured light, as well as photogrammetry, and can be used to obtain information about the shape of an object, its deformation, the presence of internal subsurface defects in the workpiece. and stress states of the material. The device for controlling the additive manufacturing of a part contains an interconnected lighting unit in the form of a coherent radiation source with a lens, an interference unit and a computing unit. The interference unit is made on the basis of a shear interferometer, which contains an inclined mirror that moves along the optical axis. The computing unit is configured to decipher the interferograms by the phase step method and calculate the current values of the internal stresses in the part. The utility model improves the quality of manufactured parts. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области аддитивного формирования изделий, а именно к устройствам контроля 3D-печати на основе голографических, интерферометрических измерений, структурированного света, а также фотограмметрии, и может быть использована для получения информации о форме объекта, его деформации, наличии внутренних подповерхностных дефектов заготовки и напряженных состояний материала.The utility model relates to the field of additive formation of products, namely to devices for controlling 3D printing based on holographic, interferometric measurements, structured light, as well as photogrammetry, and can be used to obtain information about the shape of an object, its deformation, the presence of internal subsurface defects in the workpiece. and stress states of the material.

Детали, произведенные методами аддитивного производства (методами 3D-печати), имеют характерные особенности:Parts produced by additive manufacturing methods (3D printing methods) have characteristic features:

- внутреннюю слоистую микроструктуру;- internal layered microstructure;

- высокую шероховатость поверхности;- high surface roughness;

- различные механические свойства материала деталей в различных направлениях (анизотропия).- different mechanical properties of the material of parts in different directions (anisotropy).

Указанные особенности влияют как на процесс производства, так и на эксплуатационные характеристики готовых деталей. Послойное формирование приводит к возникновению внутренних напряжений в материале и последующей деформации (короблении), приводящей к изменению линейных размеров, а также объема. Шероховатость поверхности в вертикальном и горизонтальном направлениях будет иметь различное значение и выраженное направление. Для повышения эксплуатационных характеристик и уменьшения массы нередко внутри изделия формируют ячеистую структуру сложной формы (наполнитель). Также зачастую оболочка детали (обшивка) может быть напечатана с режимом печати, отличающимся от основного, или выполнена из другого материала. Важно отметить, что часть дефектов может находиться в подповерхностном слое заготовки, в месте, где обшивка соединяется с наполнителем. Таким образом, детали могут иметь достаточно специфические дефекты, характерные для послойной печати, такие как расслоения и несплошности, которые, как правило, обнаруживаются после изготовления детали на этапе ее контроля. Несмотря на то, что технологические процессы аддитивного производства непрерывно совершенствуются, остаются проблемы, связанные качеством и стабильностью изготавливаемых деталей.These features affect both the production process and the performance of finished parts. Layer-by-layer formation leads to the appearance of internal stresses in the material and subsequent deformation (warping), leading to a change in the linear dimensions, as well as the volume. Surface roughness in the vertical and horizontal directions will have different meanings and pronounced directions. To improve performance and reduce weight, a cellular structure of a complex shape (filler) is often formed inside the product. Also, often the shell of the part (skin) can be printed with a print mode that is different from the main one, or made of a different material. It is important to note that some of the defects can be located in the subsurface layer of the workpiece, in the place where the skin is connected to the filler. Thus, parts can have quite specific defects characteristic of layer-by-layer printing, such as delamination and discontinuities, which, as a rule, are detected after the part is manufactured at the stage of its control. Despite the fact that additive manufacturing processes are constantly improving, problems remain related to the quality and stability of manufactured parts.

Предотвратить появление части дефектов и выход размеров детали за пределы допусков возможно путем внесения корректировок непосредственно в процессе производства детали посредством оптического контроля и системы обратной связи.It is possible to prevent the appearance of some defects and the out of tolerance limits of the part by making corrections directly during the production of the part through optical control and a feedback system.

Из уровня техники известны технические решения, направленные на поиск оптимальной ориентации детали и конфигурации поддержек для 3D-печати. К примеру, данная задача особенно актуальна при производстве черепно-челюстно-лицевых имплантатов (см. патент ЕР 2398411, кл. А61В 17/00, опубл. 28.12.2011), так как изготовленная деталь, после снятия с платформы и удаления поддержек демонстрирует эффект «отпружинивания». Данный эффект обусловлен наличием внутренних напряжений в напечатанной заготовке, которые необратимо обнаруживают себя в процессе отделения детали от подложки.From the prior art, technical solutions are known, aimed at finding the optimal orientation of the part and the configuration of supports for 3D printing. For example, this task is especially relevant in the production of cranio-maxillofacial implants (see patent EP 2398411, class A61B 17/00, publ. 28.12.2011), since the manufactured part, after removal from the platform and removal of the supports, demonstrates the effect of "Springing back". This effect is due to the presence of internal stresses in the printed workpiece, which irreversibly reveal themselves in the process of separating the part from the substrate.

Задача оптимизации конфигурации печати, с целью уменьшения внутренних напряжений в готовых деталях, может решаться методом компьютерного моделирования. К примеру, посредством моделирования послойного построения «методом собственных напряжений», так что готовая деталь будет иметь минимальное значение внутренних напряжений (см. https://habr.eom/m/company/iqb_technologies/blog/445158/). Однако не всегда можно с высокой точностью оценить параметры печати. Важную роль будут играть внешние условия и механические характеристики материала, так как их отклонения могут вносить значительную ошибку в процесс моделирования и искажать результаты.The problem of optimizing the print configuration in order to reduce internal stresses in finished parts can be solved by the method of computer simulation. For example, by modeling the layer-by-layer construction with the "natural stress method", so that the finished part will have a minimum value of internal stresses (see https: //habr.eom/m/company/iqb_technologies/blog/445158/). However, it is not always possible to estimate the print parameters with high accuracy. The external conditions and mechanical characteristics of the material will play an important role, since their deviations can introduce a significant error in the simulation process and distort the results.

Голографические методы неразрушающего контроля (или методы спекл-интерферометрии) позволяют регистрировать малейшую деформацию объектов. Эти методы хорошо работают с шероховатыми поверхностями деталей, которые получаются в процессе аддитивного производства. Известен ряд аддитивных станков, которые используют в своем составе лазерные интерферометрические блоки и имеют обратную связь для внесения корректировки в процесс изготовления детали.Holographic non-destructive testing methods (or speckle interferometry methods) allow registering the slightest deformation of objects. These methods work well with the rough surfaces of parts that are produced by additive manufacturing. A number of additive machines are known that use laser interferometric units in their composition and have feedback for making adjustments to the part manufacturing process.

Например, из уровня техники известно устройство, содержащее камеру, для контроля плоскостности и деформации жидкой ванны (расплава) в области нагрева при трехмерной печати (см. патент CN 107843205, кл. B22F 3/105, опубл. 27.03.2018). Причем деформация расплава непосредственно связана с геометрической формой изделия и может быть использована для своевременного распознавания формы изделия для того, чтобы избежать последующей неэффективной обработки. Информация о геометрии ванны используется для прогнозирования геометрических размеров заготовки после окончательного охлаждения, тем самым оптимизируя параметры лазерной обработки. Измерительное устройство закреплено сбоку от лазерной печатающей головки аддитивного станка параллельно или под углом к соплу печатающей головки. Таким образом, пучок света измерительного устройства движется согласованно с печатающей головкой. В данном устройстве используется метод обработки информации с измерительного блока посредством использования метода конечных элементов, где учитываются характеристики материала для дальнейшей коррекции процесса печати слоев.For example, a device containing a chamber is known from the prior art for controlling the flatness and deformation of a liquid bath (melt) in the heating area during three-dimensional printing (see patent CN 107843205, class B22F 3/105, publ. 03/27/2018). Moreover, the deformation of the melt is directly related to the geometric shape of the product and can be used for timely recognition of the shape of the product in order to avoid subsequent ineffective processing. The bath geometry information is used to predict the geometric dimensions of the workpiece after final cooling, thereby optimizing laser processing parameters. The measuring device is attached to the side of the laser printhead of the additive machine parallel or at an angle to the printhead nozzle. Thus, the beam of light from the measuring device moves in concert with the print head. This device uses a method of processing information from the measuring unit by using the finite element method, which takes into account the characteristics of the material to further correct the printing process of layers.

Недостатком данного устройства является тот факт, что данный метод измерения применим исключительно для технологии производства с образованием расплавленной ванны металла при помощи лазера, где температура ванны может достигать трех тысяч градусов. Существует недостаток, связанный с изменением коэффициента отражения поверхности ванны в процессе остывания, что особенно важно для интерферометрических измерений. Контроль поверхности материала осуществляется только в области вокруг расплава в зоне видимости одного слоя. Указанное расположение элементов конструкции устройства позволяет оценить неплоскостность лишь для относительно небольшого участка поверхности расплава. Таким образом, большая часть заготовки остается без непрерывного контроля. В процессе формирования корректирующего воздействия отсутствует сравнение геометрии изделия с CAD-моделью.The disadvantage of this device is the fact that this measurement method is applicable exclusively for production technology with the formation of a molten metal bath using a laser, where the bath temperature can reach three thousand degrees. There is a drawback associated with a change in the reflection coefficient of the bath surface during cooling, which is especially important for interferometric measurements. Material surface control is carried out only in the area around the melt in the visibility zone of one layer. The indicated arrangement of the structural elements of the device makes it possible to estimate the non-flatness only for a relatively small area of the melt surface. Thus, most of the workpiece is left without continuous monitoring. In the process of forming a corrective action, there is no comparison of the product geometry with the CAD model.

Из уровня техники известна система контроля точности изготовления при аддитивном изготовлении трехмерных компонентов (см. публикацию WO 2019138038, кл. В29С 64/393, опубл. 18.07.2019). Система включает в свой состав комбинированный осветительно-детектирующий элемент, содержащий двумерную матрицу детекторов, и, по меньшей мере, один источник лазерного излучения, направленный в область порошкообразного или пастообразного материала. Матрица из детекторов расположена таким образом, что спеклы, возникающие вследствие отражения от облучаемой источником лазерного излучения поверхности, могут пространственно разрешаться с помощью матрицы фотодетекторов. Информация о спекл-поле передается в электронную систему оценки и управления. Освещение когерентным излучением, для получения спекл-картины может осуществляться с помощью специального источника или же с помощью источника, используемого для нагрева материала при аддитивном производстве. Система отличается тем, что между материалом и источником лазерного излучения расположен оптический фильтр и/или оптическая линза.From the prior art, a system for controlling the accuracy of manufacturing is known for the additive manufacturing of three-dimensional components (see publication WO 2019138038, class В29С 64/393, publ. 18.07.2019). The system includes a combined lighting-detecting element containing a two-dimensional array of detectors, and at least one source of laser radiation directed to the area of a powdery or pasty material. The array of detectors is located in such a way that speckles arising as a result of reflection from the surface irradiated by the laser radiation source can be spatially resolved using the array of photodetectors. Information about the speckle field is transmitted to the electronic evaluation and management system. Coherent illumination to obtain a speckle pattern can be carried out using a special source or using a source used to heat the material in additive manufacturing. The system is characterized in that an optical filter and / or an optical lens is located between the material and the laser radiation source.

Достоинством системы является использование спекл-структуры, создаваемой отраженным от объекта излучением, для реконструкции трехмерной формы измеряемого участка. Кроме того, измерительный блок в такой схеме имеет малые габариты. Детекторы находятся на едином подвижном основании - ракеле.The advantage of the system is the use of the speckle structure created by the radiation reflected from the object to reconstruct the three-dimensional shape of the measured area. In addition, the measuring unit in such a scheme has small dimensions. The detectors are located on a single movable base - a squeegee.

Однако описанное устройство использует контроль бассейна расплава и реализуемый в нем метод не подходит для управления высокоскоростными процессами в замкнутых пространствах. Использование матрицы детекторов частично решает данную известную проблему. Устройство также может включать в себя температурные датчики, по показанию которых создается карта температуры, по которой можно судить об остаточных напряжениях в заготовке. К недостаткам данного устройства также можно отнести работу непосредственно с порошковым материалом или пастой, применяемой при спекании, при этом большая область заготовки также остается без контроля. Кроме того, использование температурных датчиков не всегда позволяет оценить напряженные состояния материала из-за невысокой разрешающей способности метода термометрии в условиях аддитивной печати, и, как правило, применимо только к металлам. Использование лазерного нагревающего источника света в аддитивном станке для создания спекл-картин упрощает конструкцию контрольной схемы, однако такой лазер имеет значительно меньшую стабильность по оптическим характеристикам для интерференционных точных измерений. Как правило, мощное излучение лазера может создать засветку датчиков, а продукты абляции материала и их перемещение будет затруднять фиксацию интерференционных полос.However, the described device uses the control of the pool of melt and the method implemented in it is not suitable for controlling high-speed processes in confined spaces. The use of an array of detectors partially solves this known problem. The device can also include temperature sensors, from which a temperature map is created, which can be used to judge the residual stresses in the workpiece. The disadvantages of this device can also be attributed to the work directly with a powder material or paste used for sintering, while a large area of the workpiece also remains uncontrolled. In addition, the use of temperature sensors does not always allow us to assess the stress states of the material due to the low resolution of the thermometry method under additive printing conditions, and, as a rule, is applicable only to metals. The use of a laser heating light source in an additive machine to create speckle patterns simplifies the design of the control circuit, but such a laser has a much lower optical stability for precise interference measurements. As a rule, high-power laser radiation can create illumination of the sensors, and the products of ablation of the material and their movement will make it difficult to fix the interference fringes.

Данную проблему возможно решить путем уменьшения мощности лазера, что предложено в другом техническом решении (см. патент GB 2565853, кл. В29С 64/268, опубл. 27.02.2019). Однако такое решение значительно уменьшает скорость аддитивного производства, так как контролирующее устройство расположено непосредственно на подвижном ракеле, который может перемещаться по одной оси для сглаживания поверхности порошка. При этом отсутствует возможность освещения и контроля единовременно всей поверхности ванны, а также анализа материала с разных углов. Для обработки спекл-картины используется корреляционный метод обработки, который имеет невысокое пространственное разрешение. Данное контролирующее устройство, устанавливаемое на ракель, может быть использовано только в аддитивной технологии селективного лазерного спекания.This problem can be solved by reducing the laser power, which is proposed in another technical solution (see patent GB 2565853, class В29С 64/268, publ. 27.02.2019). However, this solution significantly reduces the speed of additive manufacturing, since the control device is located directly on the movable doctor blade, which can be moved along one axis to smooth the powder surface. At the same time, it is not possible to illuminate and control the entire surface of the bath at a time, as well as analyze the material from different angles. To process the speckle pattern, a correlation processing method is used, which has a low spatial resolution. This squeegee-mounted control device can only be used in additive selective laser sintering technology.

Из уровня техники известно устройство, использующее интерферометрические методы для контроля поверхности жидкого материала (смолы), предназначенного для фотоотверждения в процессе аддитивного производства (см. патент CN 106938544, кл. В29С 64/386, опубл. 11.07.2017). Область жидкости освещается лазером, светодиодом или ртутной лампой. Камера регистрирует интерференционные полосы на поверхности жидкой ванны. Использованные решения позволяют повысить качество производимых деталей.A device is known from the prior art that uses interferometric methods to control the surface of a liquid material (resin) intended for photocuring in the process of additive manufacturing (see patent CN 106938544, class В29С 64/386, publ. 11.07.2017). The area of the liquid is illuminated by a laser, LED or mercury lamp. The camera registers interference fringes on the surface of the liquid bath. The solutions used make it possible to improve the quality of the parts produced.

Недостатком устройства является повышенные требования к поверхности отражающего материала (смолы) для получения стабильной интерференционной картины. Метод применим к технологии SLA с использованием определенных режимов печати на небольшой скорости. Кроме того, данный метод не подразумевает контроль самой заготовки в процессе печати.The disadvantage of the device is the increased requirements for the surface of the reflective material (resin) to obtain a stable interference pattern. The method is applicable to SLA technology using certain printing modes at low speed. In addition, this method does not imply control of the workpiece itself during the printing process.

Из уровня техники известен метод лазерной наплавки, в котором при помощи интерферометрии контролируется высота наплавки, что, посредством обратной связи, дает возможность точно позиционировать печатающую головку по высоте, при этом сканирующий измерительный луч перемещается отдельно от лазерной головки для наплавки материала (см. публикацию WO 2018178387, кл. B22F 3/105, опубл. 04.10.2018). Описанная схема позволяет проводить контроль геометрии материала и области раздела фаз в осевом направлении. Недостатком такой компоновки аддитивного станка, измерительной системы и ее реализаций является невозможность контроля нескольких напечатанных слоев и большей части заготовки.The prior art discloses a laser cladding method, in which the height of the cladding is controlled by interferometry, which, through feedback, makes it possible to accurately position the printhead in height, while the scanning measuring beam moves separately from the laser head for cladding material (see publication WO 2018178387, class B22F 3/105, publ. 04.10.2018). The described scheme makes it possible to control the geometry of the material and the area of phase separation in the axial direction. The disadvantage of this arrangement of the additive machine tool, measuring system and its implementations is the impossibility of monitoring several printed layers and most of the workpiece.

Из уровня техники известно устройство, содержащее аддитивный станок совместно с системой 3D-сканировани для быстрого прототипирования изделий и реализована с использованием полярной системы координат, которое позволяет послойно наносить материала с последующим отверждением в соответствии с заданной CAD-моделью детали, осуществлять оптический контроль процесса формирования детали и корректировку, в случае необходимости, текущих параметров печати (см. публикацию US 20140271964, кл. В29С 67/00, опубл. 18.09.2014). Этот аддитивный станок содержит вращающееся основание, которое одновременно используется для вращения изделия, как для сканирования, так и для печати. Экструдер принтера имеет возможность совершать только линейные перемещения. Для целей сканирования система имеет одну или более камер и устройства освещения. Камеры получают набор двумерных (2D) изображений трехмерного объекта, по которым восстанавливается 3D-поверхность. Процессор обрабатывает 3D-реконструкцию поверхности и генерирует код управления принтером. Такой подход позволяет печатать копию отсканированного объекта. При этом при печати и сканировании деталь или изделие вращается вокруг центральной оси основания. Такая компоновка органов печати аддитивного станка имеет преимущества перед предшествующими в том, что она позволяет использовать упрощенные и менее дорогостоящие системы управления; может быть реализована с двигателями постоянного тока вместо традиционных шаговых двигателей; может быть меньше по объему, занимая меньшую площадь машины, чем традиционные системы на основе X, Y - перемещений; работает тише, потому что отсутствуют "рывки" в двух измерениях, наблюдаемые в традиционных системах на основе X, Y-перемещений; упрощает создание сглаживающих криволинейных поверхностей; использование одних и тех же механизмов при построении поверхности при печати и сканировании.From the prior art, a device is known that contains an additive machine in conjunction with a 3D scanning system for rapid prototyping of products and is implemented using a polar coordinate system, which allows layer-by-layer application of material with subsequent curing in accordance with a given CAD model of the part, to carry out optical control of the part formation process and correction, if necessary, of the current print parameters (see publication US 20140271964, class В29С 67/00, publ. 09/18/2014). This additive machine contains a rotating base that is simultaneously used to rotate the product for both scanning and printing. The extruder of the printer has the ability to make only linear movements. For scanning purposes, the system has one or more cameras and lighting devices. Cameras receive a set of two-dimensional (2D) images of a three-dimensional object, from which the 3D surface is reconstructed. The processor processes the 3D surface reconstruction and generates the printer control code. This approach allows you to print a copy of the scanned item. In this case, during printing and scanning, the part or product rotates around the central axis of the base. This arrangement of the printing organs of the additive machine has advantages over the previous ones in that it allows the use of simplified and less expensive control systems; can be implemented with DC motors instead of traditional stepper motors; can be smaller in volume, occupying a smaller machine area than traditional systems based on X, Y - displacements; is quieter because there are no "jerks" in two dimensions, observed in traditional systems based on X, Y-displacement; simplifies the creation of smooth curved surfaces; the use of the same mechanisms when constructing a surface during printing and scanning.

Устройство также может включать датчик температуры для обратной связи управления температурой экструдера.The device may also include a temperature sensor for feedback control of the temperature of the extruder.

Описанное техническое решение позволяет создавать трехмерную копию детали, находящейся на подложке области печати аддитивного станка, и записывать ее во внутреннюю память устройства. Однако, несмотря на удобство использования поворотного столика для целей сканирования и печати криволинейных поверхностей, данное решение ухудшает качество печати прямолинейных поверхностей.The described technical solution allows you to create a three-dimensional copy of the part located on the substrate of the print area of the additive machine and write it to the internal memory of the device. However, despite the convenience of using the turntable for scanning and printing curved surfaces, this solution degrades the print quality of straight surfaces.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство контроля аддитивного изготовления детали, содержащее соединенные между собой интерференционный и вычислительный блоки (см. публикацию US 2018297117, кл. B22F 3/105, опубл. 18.10.2018). В известном устройстве оптическая интерферометрия используется при модификации материала (например, спекание и сварка) с помощью системы, содержащей оптический источник, контроллер обратной связи на основе интерферометрического контроля с обработкой на базе гомодинной фильтрации. Устройство содержит дополнительный источник освещения для формирования изображения и приемник изображения. Принцип работы известного устройства построен на анализе глубины лазерного разреза и предлагает систему, позволяющую производить эффективное осевое управление лазером для регулировки глубины лазерной абляции. Метод включает в себя множество реализаций оптических схем и схем управления для коррекции аддитивного процесса производства или процесса лазерной сварки. В некоторых вариантах реализаций описываемое устройство дополнительно содержит схему для создания интерферограмм по их математическим моделям и сравнения с интерферограммой, полученной при отражении от исследуемой поверхности. Далее происходит получение корреляционного сигнала с последующим определением соответствия полученного результата, заданному предельному значению. Одна из реализаций метода включает в себе анализ спекл-изображения для регистрации изменений на подповерхностном слое материала. Описан алгоритм обработки таких спекл-интерферограмм с использованием метода Фурье, автокорреляции, доплеровского сдвига. Данные алгоритмы дают преимущество при работе в режиме реального времени, однако имеют невысокую точность реконструкции фазы.The closest in technical essence to the proposed utility model is a control device for additive manufacturing of a part containing interconnected interference and computing units (see publication US 2018297117, class B22F 3/105, publ. 18.10.2018). In the known device, optical interferometry is used in material modification (for example, sintering and welding) using a system containing an optical source, a feedback controller based on interferometric control with processing based on homodyne filtration. The device contains an additional source of illumination for image formation and an image receiver. The principle of operation of the known device is based on the analysis of the depth of the laser cut and offers a system that allows for efficient axial control of the laser to adjust the depth of laser ablation. The method includes many implementations of optical circuits and control circuits for correcting an additive manufacturing process or a laser welding process. In some implementations, the described device further comprises a circuit for creating interferograms according to their mathematical models and comparing with the interferogram obtained by reflection from the surface under study. Further, a correlation signal is obtained with the subsequent determination of the correspondence of the obtained result to a given limit value. One implementation of the method involves analyzing the speckle image to register changes in the subsurface layer of the material. An algorithm for processing such speckle interferograms using the Fourier method, autocorrelation, and Doppler shift is described. These algorithms provide an advantage when working in real time, but have a low phase reconstruction accuracy.

В известном устройстве контролю подвергается область фазового перехода при лазерной термообработке. Система с обратной связью подразумевает управление следующими параметрами лазерного пучка, используемого для обработки материала: его включение/выключение; средняя мощность; длительность импульса; пиковая интенсивность; энергия; длина волны; частота следования импульсов; энергия импульса; форма импульса и скорость развертки; фокусный диаметр; скорость подачи материала; расход потока охлаждающих сред. Устройство в основном применимо для анализа следующих показателей аддитивного процесса: глубина проникновения лазерного пучка в материал; изменение глубины и скорости изменения глубины; высота лазерной головки по отношению к поверхности материала. Основная технология применения - SLM, а также некоторые реализации оптической схемы SLS и LENS.In the known device, the phase transition region is monitored during laser heat treatment. The closed-loop system implies the control of the following parameters of the laser beam used for material processing: its on / off; average power; pulse duration; peak intensity; energy; wavelength; pulse repetition rate; pulse energy; pulse shape and sweep speed; focal diameter; material feed rate; flow rate of cooling media. The device is mainly applicable for the analysis of the following indicators of the additive process: the depth of penetration of the laser beam into the material; change in depth and rate of change in depth; the height of the laser head in relation to the material surface. The main application technology is SLM, as well as some implementations of the optical scheme SLS and LENS.

Описанные выше устройства интерферометрического контроля аддитивного производства имеют несколько основных недостатков: являются не универсальными, их применение в основном ограничивается применением в таких технологиях печати, как SLM, SLS и некоторых реализациях SLA и LENS. Большая часть реализаций оптических схем контроля требуют наличия отражающей, гладкой поверхности материала, что является известной проблемой для изделий для аддитивного производства. Помимо этого, интерферометрические методы требуют защиты от вибраций, которые неминуемо присутствуют в подвижных частях аддитивного станка. Главным минусом использования такой компоновки измерительной части, по отношению к заготовке, является возможность контроля только видимых участков заготовки с одного ракурса, как правило, это небольшой участок поверхности детали. Отдельные решения, представленные для технологии печати FDM, имеют достоинство в варианте расположения контрольных приспособлений - осветительного и приемного блока. Данная компоновка позволяет захватить печатаемую деталь во всю ее длину с одного и более ракурсов. Предложенный подход используется для быстрого сканирования и прототипирования изделия. Кроме того, описанная система имеет полярную систему координат управления органами аддитивного станка, которая хорошо подходит для эффективного сканирования изделия, но плохо применима для печати и обработки деталей, имеющих форму отличную от осесимметричной.The above devices for interferometric control of additive manufacturing have several main disadvantages: they are not universal, their application is mainly limited to the use in printing technologies such as SLM, SLS and some implementations of SLA and LENS. Most implementations of optical inspection schemes require a reflective, smooth material surface, which is a known problem for additive manufacturing products. In addition, interferometric methods require protection from vibrations that are inevitably present in the moving parts of an additive machine. The main disadvantage of using such an arrangement of the measuring part, in relation to the workpiece, is the ability to control only visible parts of the workpiece from one angle, as a rule, this is a small area of the part surface. Some solutions presented for the FDM printing technology have the advantage of the arrangement of the control devices - the lighting and receiving unit. This arrangement allows you to capture the full length of the printed part from one or more angles. The proposed approach is used for rapid scanning and prototyping of the product. In addition, the described system has a polar coordinate system for controlling the organs of an additive machine, which is well suited for efficient scanning of a product, but poorly applicable for printing and processing parts that have a shape other than axisymmetric.

Технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание технического решения, позволяющего повысить точность изготовления деталей посредством аддитивного производства, экономить материал (за счет сокращения брака, своевременной остановки процесса при критических несоответствиях допускам) и предсказывать изменения линейных размеров детали после отделения ее от подложки. Технический результат заключается в повышении качества изготавливаемых деталей.A technical problem is the elimination of these shortcomings and the creation of a technical solution that makes it possible to increase the accuracy of manufacturing parts by means of additive manufacturing, save material (by reducing scrap, timely stopping the process with critical discrepancies with tolerances) and predicting changes in the linear dimensions of a part after it is separated from the substrate. The technical result consists in improving the quality of manufactured parts.

Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что в устройстве контроля аддитивного изготовления детали, содержащем соединенные между собой осветительный блок в виде источника когерентного излучения с линзой, интерференционный блок и вычислительный блок, указанный интерференционный блок выполнен на основе интерферометра сдвига, содержащего наклонное и перемещаемое вдоль оптической оси зеркала, а указанный вычислительный блок выполнен с возможностью расшифровки интерферограмм методом фазовых шагов и вычисления текущих значений внутренних напряжений в детали. Устройство может быть снабжено блоком трехмерного сканирования, содержащим не менее двух камер, установленных с разных сторон детали и подключенных к вычислительному блоку, при этом вычислительный блок выполнен с возможностью преобразования изображений с указанных камер в результирующую трехмерную модель изготавливаемой детали.The problem posed is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a device for controlling the additive manufacturing of a part containing an interconnected lighting unit in the form of a coherent radiation source with a lens, an interference unit and a computing unit, said interference unit is made on the basis of a shear interferometer containing an oblique and movable along the optical axis of the mirror, and the specified computing unit is configured to decode interferograms by the method of phase steps and calculate the current values of internal stresses in the part. The device can be equipped with a three-dimensional scanning unit containing at least two cameras installed on different sides of the part and connected to the computing unit, while the computing unit is configured to convert images from these cameras into the resulting three-dimensional model of the manufactured part.

На фиг. 1 представлен алгоритм работы предлагаемого устройства;FIG. 1 shows the algorithm of the proposed device;

на фиг. 2 - общий вид предлагаемого устройства;in fig. 2 is a general view of the proposed device;

на фиг. 3 - оптическая схема шерографической камеры в составе предлагаемого устройства.in fig. 3 is an optical diagram of a sherographic camera as part of the proposed device.

Аддитивное изготовление детали с помощью предлагаемого устройства предполагает послойное нанесение материала с последующим отверждением посредством 3D-принтера в соответствии с заданной CAD-моделью детали. В процессе формирования детали осуществляют оптический контроль для корректировки, в случае необходимости, текущих параметров печати. В ходе оптического контроля через каждые n слоев определяют текущие значения внутренних напряжений в печатающейся детали. Для этого получают спекл-интерферограммы детали с помощью интерферометра сдвига (например, на базе шерографической камеры), расшифровывают их методом фазовых шагов и вычисляют текущие значения производной от деформации, которая характеризует внутренние напряжения. В заключении корректируют текущие параметры печати в случае превышения заданного предельного значения. Дополнительно в ходе оптического контроля через каждые m слоев проводят трехмерное сканирование формы печатающейся детали, и корректировку текущих параметров печати в случае превышения предельного отличия результатов сканирования от заданной CAD-модели.The additive manufacturing of a part using the proposed device involves layer-by-layer application of the material followed by curing using a 3D printer in accordance with a given CAD model of the part. In the process of forming the part, optical control is carried out to correct, if necessary, the current print parameters. During optical inspection, the current values of internal stresses in the printed part are determined every n layers. To do this, speckle interferograms of the part are obtained using a shear interferometer (for example, based on a shearographic camera), decoded by the method of phase steps, and the current values of the derivative of the deformation, which characterizes the internal stresses, are calculated. Finally, the current print parameters are corrected if the specified limit value is exceeded. Additionally, in the course of optical inspection, three-dimensional scanning of the shape of the printed part is carried out every m layers, and the current printing parameters are corrected in case of exceeding the limiting difference of the scan results from the specified CAD model.

Особенностью является пошаговый контроль печатаемой детали, который производится через определенное количество напечатанных слоев.A special feature is the step-by-step control of the printed part, which is performed through a certain number of printed layers.

Как правило, в процессе аддитивного производства заготовка подвержена нагреву посредством лазера или иным методом. В некоторых вариантах аддитивного производства происходит фотополимеризация - затвердение материала под воздействием излучения. В обоих случаях в процессе печати происходят переходные и фазовые процессы в материале, которые сопровождаются изменением линейных размеров заготовки (слоев печати по отношению друг к другу). На этом этапе очень важен оптический контроль для своевременного внесения корректирующих действий в режим аддитивного производства посредством системы обратной связи. Контролю может подлежать как минимум один напечатанный слой. Процесс изготовления может включать в себя совмещение изображения производной от деформации с трехмерной реконструкцией детали методами трехмерного сканирования для наглядной визуализации процесса печати.Typically, during additive manufacturing, the workpiece is heated by a laser or other method. In some variants of additive manufacturing, photopolymerization occurs - the hardening of the material under the influence of radiation. In both cases, during the printing process, transient and phase processes occur in the material, which are accompanied by a change in the linear dimensions of the workpiece (printing layers in relation to each other). At this stage, optical control is very important for the timely introduction of corrective actions in the additive manufacturing mode through a feedback system. At least one printed layer can be inspected. The manufacturing process may include combining a deformation derivative image with a three-dimensional reconstruction of the part using three-dimensional scanning techniques to visualize the printing process.

Полезная модель может быть реализована на базе аддитивного станка 1 с технологией печати Fused deposition modeling (FDM) или Fused Filament Fabrication (FFF) или Селективного лазерного спекания (SLM), либо иного метода аддитивного производства, где применяется нагрев материала, с последующим его остыванием или используется явление фотополимеризации. Аддитивный станок 1 содержит основание 2 (подложку) для выращивания детали, которая перемещается по оси X и печатающую головку (экструдер), перемещающуюся по осям Y и Z, либо имеет ванну, содержащую порошок для дальнейшего спекания. Аддитивный станок 1 снабжают предлагаемым устройством контроля аддитивного изготовления детали 3.The utility model can be implemented on the basis of an additive machine 1 with the printing technology Fused deposition modeling (FDM) or Fused Filament Fabrication (FFF) or Selective laser sintering (SLM), or another method of additive manufacturing, where the material is heated, followed by cooling, or the phenomenon of photopolymerization is used. The additive machine 1 contains a base 2 (substrate) for growing a part, which moves along the X axis and a print head (extruder) moves along the Y and Z axes, or has a bath containing powder for further sintering. Additive machine 1 is equipped with the proposed control device for additive manufacturing of part 3.

Предлагаемое устройство контроля состоит из соединенных между собой осветительного блока, интерференционного блока, вычислительного блока и блока трехмерного сканирования - 3D-сканера 5, направленного в область печати, который может получать информацию о профиле детали 3 на основании принципов использования структурированного света и/или лазерного сканирования и/или фотограмметрии (профилометры фотограмметрические, профилометры структурированного света, лазерные профилометры сканирующего типа и т.д.).The proposed control device consists of an interconnected lighting unit, an interference unit, a computing unit and a three-dimensional scanning unit - a 3D scanner 5 directed to the print area, which can receive information about the profile of part 3 based on the principles of using structured light and / or laser scanning and / or photogrammetry (photogrammetric profilometers, structured light profilometers, scanning laser profilometers, etc.).

Интерференционный блок выполнен на основе шерографической камеры 4, осветительный блок снабжен источником когерентного излучения в виде лазера 6 с рассеивающей линзой 7 для освещения детали широким пучком. Свет, отраженный от детали 3, попадает в оптическую схему интерференционного блока через объектив 8. Шерографическая камера 4 реализует схему интерферометра сдвига и содержит светоделительный кубик 9, который делит отраженное от объекта излучение на два пучка. Для задания поперечного сдвига одного пучка относительно другого и регулировки чувствительности в установке используется наклонное зеркало 10, установленное в опорном канале и имеющее возможность поворота на угол α. Поперечный сдвиг возможно регулировать в двух направлениях. Для реализации метода фазовых шагов интерференционный блок снабжен фазосдвигающим элементом в виде перемещаемого вдоль оптической оси зеркала 11, закрепленного в опорном канале интерферометра и дискретно перемещающегося посредством пьезопривода. В плоскости матрицы видеокамеры 13 с помощью оптической системы 12, состоящей из двух объективов, формируется сдвиговая спекл-интерферограмма объекта.The interference unit is made on the basis of a sherrographic camera 4, the illumination unit is equipped with a source of coherent radiation in the form of a laser 6 with a scattering lens 7 to illuminate the workpiece with a wide beam. The light reflected from the part 3 enters the optical circuit of the interference unit through the lens 8. The sherrographic camera 4 implements the shear interferometer circuit and contains a beam splitter 9, which divides the radiation reflected from the object into two beams. To set the transverse shift of one beam relative to the other and adjust the sensitivity, the installation uses an inclined mirror 10 installed in the reference channel and having the ability to rotate through an angle α. The lateral shift can be adjusted in two directions. To implement the method of phase steps, the interference unit is equipped with a phase-shifting element in the form of a mirror 11 moving along the optical axis, fixed in the reference channel of the interferometer and discretely moving by means of a piezo drive. In the plane of the matrix of the video camera 13 with the help of the optical system 12, consisting of two lenses, a shear speckle interferogram of the object is formed.

Использование шерографической камеры 4 позволяет последовательно регистрировать ряд спекл-интерферограмм объекта с фазовым сдвигом и после компьютерной обработки получать фазовое изображение, представляющее собой производную от деформации детали. Задание поперечного сдвига между пучками позволяет настроиться на необходимый диапазон перемещений (деформации) материала [Steinchen W., Yang L. Digital Shearography: Theory and Application of Digital Speckle Pattern Shearing Interferometry. USA. 2003. - 330 p], характерный именно для конкретного производственного процесса. Создание жесткой конструкции шерографической камеры 4, имеющей малые длины плеч интерферометра, обеспечивает хорошую виброзащищенность, по сравнению со схемой обычного спекл-интерферометра и поэтому может быть встроена в процесс аддитивного производства.The use of a sherrographic camera 4 makes it possible to sequentially record a number of speckle interferograms of an object with a phase shift and, after computer processing, obtain a phase image that is a derivative of the deformation of the part. Specifying the transverse shear between the beams allows you to tune the required range of displacement (deformation) of the material [Steinchen W., Yang L. Digital Shearography: Theory and Application of Digital Speckle Pattern Shearing Interferometry. USA. 2003. - 330 p], typical for a particular production process. The creation of a rigid structure of the sharographic chamber 4, having small lengths of the interferometer arms, provides good vibration resistance, in comparison with the scheme of a conventional speckle interferometer, and therefore can be built into the additive manufacturing process.

Вычислительный блок выполнен с возможностью расшифровки спекл-интерферограмм и вычисления текущих значений внутренних напряжений в детали. Для этого применяется метод фазовых шагов [Vishnyakov G., Levin G., Minaev V., Nekrasov N. Advanced method of phase shift measurement from variances of interferogram differences // Applied Optics. - 2015. - Vol 54. - №15. - P. 4797-4804.]. Одним из преимуществ реконструкции фазы с использованием метода фазовых шагов по сравнению с пространственными методами (такими как фурье-метод) является меньшее количество шумов и высокая точность.The computing unit is configured to decode speckle interferograms and calculate the current values of internal stresses in the part. For this, the method of phase steps is used [Vishnyakov G., Levin G., Minaev V., Nekrasov N. Advanced method of phase shift measurement from variances of interferogram differences // Applied Optics. - 2015. - Vol 54. - No. 15. - P. 4797-4804.]. One of the advantages of phase reconstruction using the phase step method over spatial methods (such as the Fourier method) is less noise and higher accuracy.

Использование в конструкции аддитивного станка 3D-сканера 5 позволяет строить трехмерную модель детали 3 из облака точек в процессе печати с точностью до десятка микрон, что сопоставимо с толщиной одного напечатанного слоя. Использование шерографической камеры 4, в свою очередь, позволяет регистрировать изображение, представляющее собой производную от микроперемещений поверхности детали 4, давая тем самым информацию о поле деформаций, возникающих на поверхности напечатанных слоев. Шерографическая камера 4 способна работать как с металлами, так и с диэлектриками. Точность регистрации деформации достигает долей микрометра, что позволяет судить по картине поля деформаций о наличии внутренних напряжений в материале детали и подповрехностных дефектах, таких как несплошности, пористость и расслоения, характерные для послойной печати.The use of a 3D scanner 5 in the construction of an additive machine tool makes it possible to build a three-dimensional model of part 3 from a point cloud during printing with an accuracy of up to ten microns, which is comparable to the thickness of one printed layer. The use of a sherrographic camera 4, in turn, makes it possible to register an image that is a derivative of the micro-displacements of the surface of the part 4, thereby giving information about the field of deformations arising on the surface of the printed layers. Sherrographic camera 4 is capable of working with both metals and dielectrics. The deformation registration accuracy reaches fractions of a micrometer, which makes it possible to judge the presence of internal stresses in the material of the part and subsurface defects, such as discontinuities, porosity and delamination, typical for layer-by-layer printing, by the picture of the deformation field.

Шерографическая камера 4 и сканер 5 могут быть не привязаны к подвижным элементам аддитивного станка и расположены таким образом, чтобы направление регистрации и используемое поле зрения оптических приборов позволяло получать изображение одной проекции детали 3. При этом, используя широкий пучок освещения и широкий угол обзора шерографической камеры 4 (как правило, это область до 2×2 м), возможно освещать деталь целиком, таким образом, получая как минимум одну двумерную проекцию профиля детали, содержащую все напечатанные слои (для технологии FDM, LENS и SLA) или как минимум один напечатанный слой (для технологий SLM и SLS).The sherrographic camera 4 and the scanner 5 may not be tied to the moving elements of the additive machine and are located so that the registration direction and the used field of view of optical devices allow obtaining an image of one projection of part 3. At the same time, using a wide illumination beam and a wide viewing angle of the sherrographic camera 4 (as a rule, this is an area of up to 2 × 2 m), it is possible to illuminate the entire part, thus obtaining at least one two-dimensional projection of the part profile, containing all the printed layers (for FDM, LENS and SLA technology) or at least one printed layer (for SLM and SLS technologies).

Корректирующие действия или решение о приостановке печати принимаются управляющим устройством на основании информации о геометрии заготовки, величине отклонений линейных размеров от CAD-модели и заданного предельного значения.Corrective actions or a decision to suspend printing are taken by the control device based on information about the geometry of the workpiece, the magnitude of deviations of the linear dimensions from the CAD model and the specified limit value.

Предлагаемая полезная модель может использоваться для получения информации о деформации заготовки, динамике изменения линейных размеров, а также внутренних напряжений в материале, наличии пустот, раковин, расслоений в режиме реального времени в процессе печати заготовки. Предложенное техническое решение позволяет экспериментально визуализировать деформации и внутренние напряжения непосредственно в процессе трехмерной печати деталей. Примененное техническое решение позволяет дополнительно проводить мониторинг отклонений геометрии заготовки от CAD модели и принимать решения об остановке процесса печати или коррекции управляющего воздействия. При использовании данного подхода возможна визуализация внутренних напряжений выращиваемой детали. Это позволяет своевременно вносить изменения в процесс аддитивного производства, сокращая траты материала и времени на отбракованные детали и процедуры постобработки для придания детали чистовых размеров, заложенных в конструкторской документации. Полезная модель позволяет диагностировать неоптимальную ориентацию детали при выращивании, или неверную реализацию поддержек для печати, визуализируя внутренние напряжения.The proposed utility model can be used to obtain information on the deformation of the workpiece, the dynamics of the change in linear dimensions, as well as internal stresses in the material, the presence of voids, cavities, delamination in real time during the process of printing the workpiece. The proposed technical solution makes it possible to experimentally visualize deformations and internal stresses directly in the process of three-dimensional printing of parts. The applied technical solution makes it possible to additionally monitor the deviations of the workpiece geometry from the CAD model and make decisions about stopping the printing process or correcting the control action. Using this approach, it is possible to visualize the internal stresses of the part being grown. This allows you to make timely changes to the additive manufacturing process, reducing the waste of material and time on rejected parts and post-processing procedures to give the part the finished dimensions laid down in the design documentation. The utility model makes it possible to diagnose non-optimal orientation of a part during growth, or incorrect implementation of supports for printing, by visualizing internal stresses.

Таким образом, в результате реализации предлагаемой полезной модели значительно повышается качество изготавливаемых деталей.Thus, as a result of the implementation of the proposed utility model, the quality of the manufactured parts is significantly increased.

Claims (1)

Устройство контроля аддитивного изготовления детали, содержащее соединенные между собой осветительный блок в виде источника когерентного излучения с линзой, интерференционный блок на основе интерферометра сдвига, содержащего наклонное и перемещаемое вдоль оптической оси зеркала, и вычислительный блок, отличающееся тем, что снабжено блоком трехмерного сканирования, содержащим две камеры, установленные с разных сторон детали и подключенные к вычислительному блоку, при этом вычислительный блок выполнен с возможностью расшифровки интерферограмм методом фазовых шагов и вычисления текущих значений внутренних напряжений в детали, а также преобразования изображений с указанных камер в результирующую трехмерную модель изготавливаемой детали.A device for controlling the additive manufacturing of a part containing an interconnected lighting unit in the form of a coherent radiation source with a lens, an interference unit based on a shear interferometer containing an inclined mirror movable along the optical axis, and a computing unit characterized in that it is equipped with a three-dimensional scanning unit containing two cameras installed on different sides of the part and connected to the computing unit, while the computing unit is capable of decoding interferograms by the phase steps method and calculating the current values of internal stresses in the part, as well as converting images from these cameras into the resulting three-dimensional model of the manufactured part.
RU2020133663U 2019-12-24 2019-12-24 DEVICE FOR CONTROL OF ADDITIVE MANUFACTURING OF PARTS RU205100U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133663U RU205100U1 (en) 2019-12-24 2019-12-24 DEVICE FOR CONTROL OF ADDITIVE MANUFACTURING OF PARTS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133663U RU205100U1 (en) 2019-12-24 2019-12-24 DEVICE FOR CONTROL OF ADDITIVE MANUFACTURING OF PARTS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU205100U1 true RU205100U1 (en) 2021-06-28

Family

ID=76820466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020133663U RU205100U1 (en) 2019-12-24 2019-12-24 DEVICE FOR CONTROL OF ADDITIVE MANUFACTURING OF PARTS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU205100U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU213264U1 (en) * 2021-11-15 2022-09-02 Общество с ограниченной ответственностью "Аддитивные технологии малых и средних серий" Robotic machine for manufacturing inductors in an additive way

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001027557A1 (en) * 1999-10-13 2001-04-19 Hytec, Inc. Real-time interferometric deformation analysis
US20140271964A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Matterrise, Inc. Three-Dimensional Printing and Scanning System and Method
RU2680856C1 (en) * 2016-12-16 2019-02-28 Бейджин Сяоми Мобайл Софтвеа Ко., Лтд. Method and device for generating three-dimensional printing data
DE102017124100A1 (en) * 2017-10-17 2019-04-18 Carl Zeiss Ag Method and apparatus for additive manufacturing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001027557A1 (en) * 1999-10-13 2001-04-19 Hytec, Inc. Real-time interferometric deformation analysis
US20140271964A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Matterrise, Inc. Three-Dimensional Printing and Scanning System and Method
RU2680856C1 (en) * 2016-12-16 2019-02-28 Бейджин Сяоми Мобайл Софтвеа Ко., Лтд. Method and device for generating three-dimensional printing data
DE102017124100A1 (en) * 2017-10-17 2019-04-18 Carl Zeiss Ag Method and apparatus for additive manufacturing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU213264U1 (en) * 2021-11-15 2022-09-02 Общество с ограниченной ответственностью "Аддитивные технологии малых и средних серий" Robotic machine for manufacturing inductors in an additive way

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10596803B2 (en) Calibration systems for calibrating recoater devices of additive manufacturing systems and related program products
CN106767527B (en) A kind of optics mixing detection method of three-D profile
CN110605388B (en) System for additive manufacturing and measurement method of additive manufacturing process
Sansoni et al. Three-dimensional optical measurements and reverse engineering for automotive applications
Tóth et al. A comparison of the outputs of 3D scanners
Wi et al. Quantifying quality of 3D printed clay objects using a 3D structured light scanning system
US10773336B2 (en) Imaging devices for use with additive manufacturing systems and methods of monitoring and inspecting additive manufacturing components
JP6169096B2 (en) 3D measurement method for objects with limited depth
CN105716655A (en) Temperature and deformation real-time synchronous measuring device and method in high-energy-beam material additive manufacturing
CN107560560A (en) The method that measurement part strains in real time during increasing material manufacturing
Li et al. Development of an in-situ laser machining system using a three-dimensional galvanometer scanner
Manthey et al. Calibration of a laser range-finding coordinate-measuring machine
RU205100U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF ADDITIVE MANUFACTURING OF PARTS
Zhang et al. In-situ 3D contour measurement for laser powder bed fusion based on phase guidance
CN108943696A (en) For detecting the device of 3D printing middle layer light-cured resin surface quality
US20230194240A1 (en) Coordinate measuring system
Li High-speed 3D optical sensing for manufacturing research and industrial sensing applications
Sagbas et al. Precision metrology for additive manufacturing
JP6457574B2 (en) Measuring device
Sioma et al. The use of 3D imaging in surface flatness control operations
Dsouza Experimental evolutionary optimization of geometric integrity in Fused Filament Fabrication (FFF) Additive Manufacturing (AM) process
Ha et al. High-precision on-machine 3D shape measurement using hypersurface calibration method
JP6800529B2 (en) Measurement method and measurement program
Yang et al. Online geometry quality management during directed energy deposition using laser line scanner
Usha In situ monitoring of metal additive manufacturing process: a review

Legal Events

Date Code Title Description
QZ91 Changes in the licence of utility model

Effective date: 20200630