具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请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申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，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，尽管在本申请可能采用术语“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，在不脱离本申请范围的情况下，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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

在所述SLM打印铸件过程中，为了实现所述SLM打印铸件的孔隙缺陷的修复，本申请实施例提供一种3D打印孔隙缺陷的检测修复方法，如图1所示，包括以下步骤：

S10、对第i层进行缺陷检测，确定缺陷区域；

进一步的，获取第i层的熔池红外图像、第i层液滴飞溅图像以及第i层表面图像；所述熔池红外图像为所述第i层激光熔融区域的红外图像；所述液滴飞溅图像为所述第i层的高帧率图像；所述表面图像为激光熔覆完成后的所述第i层图像。

进一步的，根据所述熔池尺寸异常判断计算公式以及所述熔池温度异常判断公式，确定所述熔池是否存在尺寸异常或温度异常并标记为所述缺陷区域；

进一步的，根据所述第i层的高帧率图像判断是否存在液滴飞溅异常并标记液滴飞溅区域为所述缺陷区域。

进一步的，根据所述表面图像的轮廓特征，确定是否存在轮廓异常；若存轮廓异常则标记轮廓异常区域为所述缺陷区域。

在本申请实施例中，在铸件逐层打印过程中进行逐层检测；检测时获取每层打印时的所述熔池红外图像、所述液滴飞溅图像以及所述表面图像；将获取的图像信息和缺陷数据库进行特征的比对，识别标记出第i层的缺陷位置。

S20、根据第i层所述缺陷区域的图像确定所述缺陷区域的缺陷类型；

进一步的，获取熔池最大半径、实际熔池面积、理论熔池面积、熔池最大长度和理论熔池最大长度。

进一步的，根据所述熔池尺寸异常判断公式计算熔池面积异常值：若V_hc大于所述第三预设阈值，则标记为所述缺陷区域。

进一步的，获取已打印全部层的平均温度、第i层最高温度、第i层实际平均温度和第i层理论平均温度。

进一步的，根据熔池温度异常判断公式计算熔池温度异常值；若V_ic大于所述第四预设阈值，则标记为所述缺陷区域。

进一步的，所述熔池尺寸异常判断计算公式为V_hc＝α*R_max+β*(S_f-S_t)²+ρ*(L_f-L_t)²；所述V_hc为熔池尺寸异常值，所述R_max为所述熔池最大半径，所述S_f为所述实际熔池面积，所述S_t为所述理论熔池面积，所述L_f为所述熔池最大长度，所述L_t为所述理论熔池最大长度，所述α、β、ρ均为调整系数。

进一步的，所述熔池温度异常判断公式为 所述V_ic为熔池温度异常值，所述T_avg为所述已打印全部层的平均温度，所述T_max为所述第i层最高温度，所述T_f为所述第i层实际平均温度，所述T_t为所述第i层理论平均温度；所述k、t、q均为调整系数。

进一步的，获取所述第i层的所述缺陷区域图像；

若所述缺陷区域存在轮廓异常，且所述轮廓异常尺寸位于第二预设阈值范围，则记录为第一类缺陷；

若所述缺陷区域存在轮廓异常，且所述轮廓异常尺寸不位于第二预设阈值范围，则记录为第二类缺陷；

若所述缺陷区域的所述熔池尺寸异常值大于第三预设阈值，或所述熔池温度异常值大于第四预设阈值，则记录为第三类缺陷。

进一步的，所述第二预设阈值范围为27平方毫米-113平方毫米。

在本申请实施例中，根据所述缺陷区域的特征进行分类，确定所述缺陷区域的缺陷类型。所述第一类缺陷和所述第二类缺陷均为外表的轮廓异常；所述第一类缺陷的异常尺寸较小，可以采用激光直接烧蚀；所述第二类缺陷的异常尺寸较大，需要进行激光切除；所述第三类缺陷为潜在的空隙缺陷，需要进一步根据所述第三类缺陷的异常情况选择不同的修复方式。

S30、根据所述缺陷类型确定缺陷修复方式，修复所述缺陷区域并标记为修复区域；

进一步的，若所述缺陷类型为所述第一类缺陷，则采用脉冲激光对所述缺陷区域进行烧蚀。

进一步的，若所述缺陷类型为所述第二类缺陷，则采用脉冲激光对所述缺陷区域进行清除并重新铺粉打印并标记为修复区域。

进一步的，若所述缺陷类型为所述第三类缺陷，且所述第三类缺陷的所述熔池尺寸异常值小于所述第三预设阈值的120％，且所述熔池温度异常值小于于所述第四预设阈值的120％则采用连续激光对所述缺陷区域进行重新熔覆并标记为修复区域。

进一步的，所述重新熔覆为采用连续激光对所述修复区域进行加热，使所述修复区域的金属材料重新熔化并凝固，达到去除第三类缺陷的目的。

进一步的，所述连续激光对所述修复区域的功率降低为50％，所述连续激光扫描间距减低为75％，所述连续激光激光扫描速度提高为200％。

进一步的，若所述缺陷类型为所述第三类缺陷，所述第三类缺陷的所述熔池尺寸异常值大于所述第三预设阈值的120％，或所述熔池温度异常值大于所述第四预设阈值的120％，则采用脉冲激光对所述缺陷区域进行清除并重新铺粉打印并标记为修复区域。

进一步的，所述第三预设阈值为熔池尺寸异常阈值，所述熔池尺寸异常阈值计算公式为Q_hc＝R_avg+S_avg+L_avg；所述R_avg为当前层熔池平均半径，所述S_avg为当前层熔池平均面积，所述L_avg为当前层熔池平均长度。

进一步的，所述第四预设阈值为熔池温度异常阈值，所述温度异常阈值计算公式为Q_ic＝(T_avg+T_f)/2；所述T_avg为所述已打印全部层的平均温度。

进一步的，修复前采用连续激光对第i层的表面进行预热处理。

进一步的，修复前清理第i层表面。

S40、对所述第i层的所述修复区域进行孔隙检测；

进一步的，获取所述第i层的修复区域的CT图像，经过阈值分割算法建立所述修复区域的三维模型；所述三维模型包括所述修复区域体积、孔隙中心点坐标和孔隙体积。

S50、根据孔隙体积以及所述修复区域体积确定所述修复区域的孔隙率；

进一步的，根据所述孔隙体积、所述修复区域体积以及孔隙率计算公式确定所述修复区域的孔隙率；所述孔隙率计算公式为：P＝(v₀-v)/v₀*100％；所述P为孔隙率；所述v0为所述修复区域体积；所述v为所述孔隙体积。

S60、根据所述修复区域的孔隙率确定是否存在孔隙缺陷并进行修复：若所述孔隙率大于等于第一预设阈值，则调整打印参数对所述修复区域进行再次修复；若所述孔隙率小于第一预设阈值，则打印第i+1层。

进一步的，若所述孔隙率大于等于第一预设阈值，则降低对所述熔池的激光扫描速度，降低激光功率，减小激光扫描间隔；对所述修复区域进行铺粉打印。

进一步的，所述第一预设阈值范围为：0.004％至0.006％。

本申请实施例在铸件逐层打印过程中进行逐层检测；检测时获取每层打印时的图像信息以及打印完成后的图像信息，判断并标记出各图像信息中的所述缺陷区域；确定所述缺陷区域的缺陷类型，根据所述缺陷类型确定缺陷修复方式，修复所述缺陷区域；修复完成后将其标记为修复区域；确定所有的所述第三类缺陷以及所述修复区域后，对所述第三类缺陷以及所述修复区域进行内部形貌检测，计算孔隙率，并采用有效地修复方式消除所述孔隙缺陷。

本申请第一方面通过在打印过程中对熔池的尺寸和温度进行检测，确定包含潜在的所述孔隙缺陷的所述缺陷区域，标记为所述第三类缺陷；第二方面通过确定包含潜在的所述孔隙缺陷的所述修复区域；最后对所述第三类缺陷和所述修复缺陷进行内部形貌检测，根据其所述孔隙率选择修复的方式；本申请能够有效在铸件打印过程中检测出所述孔隙缺陷并加以修复，提高了铸件的打印合格率。

实施例二

基于实施例一的一种3D打印孔隙缺陷的检测修复方法，本申请实施例提供了一种3D打印缺陷检测修复装置，包括：激光组件、打印平台、高速相机、红外相机和CT机以及控制系统；所述激光组件、所述高速相机、所述红外相机和所述CT机组装于所述打印平台所在平面上方且与所述控制系统通讯连接；所述激光组件用于熔融打印层以及所述缺陷区域的烧蚀；所述打印平台用于架设所述打印件；所述高速相机用于采集第i层的所述液滴飞溅图像以及第i层所述表面图像；所述红外相机用于采集第i层的所述熔池红外图像；所述CT机用于采集所述修复区域的孔隙图像；所述控制系统用于对所述液滴飞溅图像、所述表面图像、所述熔池红外图像和所述孔隙图像进行处理并发送指令。

本申请实施例提供的一种3D打印缺陷检测修复装置通过所述高速相机、红外相机和CT机获取每层打印层的图像数据，通过所述控制系统确定每层打印层的所述缺陷区域，控制所述打印平台进行逐层修复，提高了铸件的合格率，避免了物料的浪费。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。

上文中已经参考附图详细描述了本申请的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。另外，可以理解，本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本申请实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

此外，根据本申请的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本申请的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。

或者，本申请还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)，当所述可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)被电子设备(或电子设备、服务器等)的处理器执行时，使所述处理器执行根据本申请的上述方法的各个步骤的部分或全部。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的申请所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。

附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。