Способ и системы для формирования изображений в когерентном излучении и управления с обратной связью для модификации материалов - RU2019122333A
Код документа: RU2019122333A
Формула
1. Устройство, содержащее:
источник пучка для обработки материала, который выдает пучок для обработки материала, который подается в место расположения материала в процессе модификации материала;
источник светового излучения для формирования изображения, который выдает световое излучение для формирования изображения;
систему формирования изображений в когерентном излучении, включающую в себя оптический интерферометр, который выдает выходной сигнал интерферометрии с использованием по меньшей мере компонента светового излучения для формирования изображения, которое подается в область фазового перехода и/или окружающую область, которые образованы в материале, перед, во время и/или после процесса модификации материала, причем выходной сигнал интерферометрии основан на сравнении по меньшей мере одной длины оптического пути к по меньшей мере одной точке в области фазового перехода и/или окружающей области и другой длины оптического пути;
детектор, который принимает выходной сигнал интерферометрии и выдает выходной сигнал детектора, который отражает характеристику области фазового перехода и/или окружающей области во время процесса модификации материала,
генератор записей, который генерирует по меньшей мере одну запись на основании выходного сигнала детектора множество раз; и
один или несколько вспомогательных оптических датчиков, причем один или несколько вспомогательных оптических датчиков принимают по меньшей мере одно оптическое излучение из области фазового перехода и/или окружающей области и выдают один или несколько выходных сигналов;
причем один или несколько выходных сигналов связаны по меньшей мере с одним из процессора сигналов, генератора сигнала гарантии качества, процессора обратной связи и генератора записей;
причем по меньшей мере одно из процессора сигналов, генератора сигнала гарантии качества, процессора обратной связи и генератора записей генерирует по меньшей мере одно из записи, оповещения и выходного сигнала обратной связи.
2. Устройство по п. 1, в котором процесс модификации материала является частью процесса аддитивного производства, процесса субтрактивного производства, процесса соединения или их сочетания.
3. Устройство по п. 2, где процесс аддитивного производства включает в себя лазерное спекание, избирательное лазерное спекание, лазерное сплавление, избирательное лазерное сплавление, прямое лазерное спекание металлов, электронно-лучевое плавление, трехмерную печать на основе спекания/плавления порошкового материала в заранее сформированном слое или расплавление порошкового материала в заранее сформированном слое или их вариант, производное или сочетание.
4. Устройство по п. 2, где процесс аддитивного производства включает в себя процесс с подачей порошка, лазерное осаждение металла, прямое осаждение металла или лазерное плакирование или их вариант, производное или сочетание.
5. Устройство по п. 1, дополнительно содержит процессор обратной связи, который получает входной сигнал из по меньшей мере одного из системы формирования изображений в когерентном излучении, выходного сигнала детектора и вспомогательных оптических датчиков, а также выдает выходной сигнал, используемый в качестве сигнала обратной связи, чтобы управлять одним или несколькими параметрами процесса модификации материала.
6. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:
машиночитаемый носитель данных;
причем генератор записей сохраняет запись на машиночитаемом носителе данных.
7. Устройство по п. 1, причем устройство управляет по меньшей мере одним параметром обработки процесса модификации материала на основании по меньшей мере одной записи.
8. Устройство по п. 7, в котором по меньшей мере один параметр обработки процесса модификации материала, который подвергается управлению, включает в себя по меньшей мере одно из следующего:
состояние «включено»/«выключено» пучка для обработки материала;
средняя мощность пучка для обработки материала;
длительность импульса пучка для обработки материала;
максимум интенсивности пучка для обработки материала;
плотность пучка для обработки материала;
энергия пучка для обработки материала;
виды частиц пучка для обработки материала;
длина волны пучка для обработки материала;
частота повторения импульсов пучка для обработки материала;
энергия импульса пучка для обработки материала;
форма импульса пучка для обработки материала;
скорость сканирования пучка для обработки материала;
фокальный диаметр пучка для обработки материала;
фокусное положение пучка для обработки материала;
пространственная конфигурация пучка для обработки материала;
расход теплоносителя;
расход защитного/сопутствующего газа;
давление защитного/сопутствующего газа;
компонентный состав защитного/сопутствующего газа;
по меньшей мере один параметр процесса, выбранный из напряжения и тока;
по меньшей мере один параметр отбраковки;
интенсивность подачи дополнительного материала;
геометрические параметры подачи дополнительного материала; и
тип подачи дополнительного материала.
9. Устройство по п. 7, где по меньшей мере один параметр обработки процесса модификации материала, который подвергается управлению, включает в себя по меньшей мере одно из толщины слоя порошка, плотности утрамбовки, однородности слоя, интенсивности подачи дополнительного материала и выбора осаждаемого материала.
10. Устройство по п. 1, где устройство выполнено с возможностью выдавать пучок для обработки материала и световое излучение для формирования изображения по существу соосно при осуществлении их подачи в область фазового перехода и/или окружающую область.
11. Устройство по п. 1, где процесс модификации материала изготавливает, модифицирует или ремонтирует объект путем модификации дополнительного материала при помощи пучка для обработки материала.
12. Устройство по п. 1, где материал включает в себя по меньшей мере одно из металла, полупроводникового материала, диэлектрического материала, стекла, керамики, полимера, пластмассы и композитного материала.
13. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее по меньшей мере одну систему сканирования, которая направляет систему формирования изображений в когерентном излучении на материал.
14. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере один вспомогательный оптический датчик подключен по меньшей мере к одной системе сканирования, так что может быть получено пространственное разрешение для излучений процесса модификации материала.
15. Устройство по п. 14, в котором по меньшей мере один вспомогательный оптический датчик подключен к системе сканирования при помощи оптического волокна.
16. Устройство по п. 15, в котором оптическое волокно является одним из волокна с несколькими оболочками и/или волокна с несколькими сердцевинами, и по меньшей мере одно оптическое волокно совместно используется световым излучением для формирования изображений и по меньшей мере одним вспомогательным оптическим датчиком.
17. Устройство по п. 13, в котором по меньшей мере один вспомогательный оптический датчик подключен по меньшей мере к одной системе сканирования, так что может быть получено пространственное разрешение для излучений процесса модификации материала.
18. Способ мониторинга и/или управления процессом модификации материала, в котором используют пучок для обработки материала, подаваемый в место расположения материала, предусматривающий:
подачу светового излучения для формирования изображения в область фазового перехода и/или окружающую область, созданные в материале, перед, во время и/или после процесса модификации материала;
применение системы формирования изображений в когерентном излучении, включающей в себя оптический интерферометр, чтобы выдавать выходной сигнал интерферометрии с использованием по меньшей мере компонента светового излучения для формирования изображения, подаваемого в область фазового перехода и/или окружающую область перед, во время и/или после процесса модификации материала, причем выходной сигнал интерферометрии основан на сравнении по меньшей мере одной длины оптического пути к по меньшей мере одной точке в области фазового перехода и/или окружающей области и другой длины оптического пути;
причем выходной сигнал интерферометрии отражает характеристику области фазового перехода и/или окружающей области во время процесса модификации материала;
применение выходного сигнала интерферометрии для управления по меньшей мере одним параметром обработки процесса модификации материала;
расположение одного или нескольких вспомогательных оптических датчиков для приема по меньшей мере одного оптического излучения из области фазового перехода и/или окружающей области и выдачи одного или нескольких выходных сигналов;
связывание одного или нескольких выходных сигналов по меньшей мере с одним из процессора сигналов, генератора сигнала гарантии качества, контроллера с обратной связью и генератора записей;
причем по меньшей мере одно из процессора сигналов, генератора сигнала гарантии качества, контроллера с обратной связью и генератора записей генерирует по меньшей мере одно из записи, оповещения и выходного сигнала обратной связи; и
применение по меньшей мере одного из записи, оповещения и выходного сигнала обратной связи для одного или более из управления, мониторинга и регулировки процесса модификации материала.
19. Способ по п. 18, в котором управление предусматривает предоставление информации гарантии качества.
20. Способ по п. 18, предусматривающий осуществление управления по меньшей мере одним параметром обработки, выбранным из следующего списка:
состояние «включено»/«выключено» пучка для обработки материала;
средняя мощность пучка для обработки материала;
длительность импульса пучка для обработки материала;
максимум интенсивности пучка для обработки материала;
плотность пучка для обработки материала;
энергия пучка для обработки материала;
виды частиц пучка для обработки материала;
длина волны пучка для обработки материала;
частота повторения импульсов пучка для обработки материала;
энергия импульса пучка для обработки материала;
форма импульса пучка для обработки материала;
скорость сканирования пучка для обработки материала;
фокальный диаметр пучка для обработки материала;
фокусное положение пучка для обработки материала;
пространственная конфигурация пучка для обработки материала;
расход теплоносителя;
расход защитного/сопутствующего газа;
давление защитного/сопутствующего газа;
компонентный состав защитного/сопутствующего газа;
по меньшей мере один параметр процесса, выбранный из напряжения и тока;
по меньшей мере один параметр отбраковки;
интенсивность подачи дополнительного материала;
геометрические параметры подачи дополнительного материала; и
тип подачи дополнительного материала.
21. Способ по п. 18, предусматривающий управление по меньшей мере одним из толщины слоя порошка, плотности утрамбовки, однородности слоя, интенсивности подачи дополнительного материала и выбора осаждаемого материала.
22. Способ по п. 18, предусматривающий по существу соосную подачу пучка для обработки материала и светового излучения для формирования изображений в область фазового перехода и/или окружающую область.
23. Способ по п. 18, предусматривающий управление процессом аддитивного производства, который используется для изготовления, модификации или ремонта объекта путем модификации дополнительного материала при помощи пучка для обработки материала.
24. Способ по п. 18, предусматривающий управление процессом аддитивного производства, причем материал включает в себя по меньшей мере одно из металла, полупроводникового материала, диэлектрического материала, стекла, керамики, полимера, пластмассы и композитного материала.
25. Способ по п. 18, предусматривающий дополнительное размещение одного или нескольких вспомогательных оптических датчиков для обнаружения плавки и/или отсутствия плавки в процессе модификации материала.
26. Устройство по п. 1, в котором процесс модификации материала выбран из спекания, сварки, пайки и их сочетания.
27. Способ по п. 18, в котором процесс модификации материала выбирают из спекания, сварки, пайки и их сочетания.
