如今，在像飛機(jī)和醫(yī)療器械這樣的高精密機(jī)械行業(yè)中，使用激光粉末床融合（L-PBF）技術(shù)制造金屬零件變得愈加普遍。L-PBF允許直接從CAD模型生成非常復(fù)雜的幾何形狀。然而由于層工藝的性質(zhì)，諸如孔隙率之類的缺陷會(huì)在組件生產(chǎn)過(guò)程中顯現(xiàn)出來(lái)。

為了滿足嚴(yán)格的安全認(rèn)證要求，比利時(shí)洛默爾制造科學(xué)中心Flanders Make的研究人員通過(guò)將Mikrotron EoSens 3CL三百萬(wàn)像素相機(jī)加入材料加工過(guò)程，以更好地了解增材制造過(guò)程中熔池的表現(xiàn)和穩(wěn)定性。

L-PBF是一種增材制造形式，使用激光將金屬粉末熔化并融合在一起以制造功能性組件。金屬粉末散布在構(gòu)建層上，厚度一般是0.1mm，逐層制造直到達(dá)到所需的組件尺寸。從本質(zhì)上講，L-PBF是許多單獨(dú)堆疊的焊縫組合，重疊和熔深深度決定了最終零件的密度和質(zhì)量。任何缺陷的出現(xiàn)都會(huì)導(dǎo)致機(jī)械性能發(fā)生改變，從而加快零件報(bào)廢的速度。

對(duì)于缺陷問(wèn)題，工程師過(guò)去采取既耗時(shí)又成本低效的后期生產(chǎn)質(zhì)量控制技術(shù)，例如使用X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描以確保最終組件符合規(guī)格。Flanders Make的研究人員試圖為昂貴的熔池深度、寬度估計(jì)方法，創(chuàng)造另一種經(jīng)濟(jì)可行的替代方案。

Flanders Make研究團(tuán)隊(duì)采用的成像系統(tǒng)主要是Mikrotron相機(jī)和大面積硅光電二極管傳感器。傳感器可以在800nm-950nm范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)帶通過(guò)濾，以防止任何環(huán)境光和激光干擾測(cè)量。該系統(tǒng)是使用基于FPGA的定制圖像采集卡構(gòu)建，該圖像采集卡與光纖耦合網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)相連。

該網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)配備了具備RAID 0的4塊1TB固態(tài)磁盤(pán)，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)1 GB/s的可持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸速率和4TB的總?cè)萘俊ikrotron EoSens 3CL相機(jī)接口是“完整”配置的Camera link，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)850 MB/s。

在平衡光線、分辨率和幀速率后，研究人員將相機(jī)的采集速度設(shè)置為每秒2萬(wàn)幀。捕獲的圖像為8位灰度圖像，尺寸為120×120像素。校準(zhǔn)后的像素大小是11.8μm，從而實(shí)現(xiàn)1416×1416μm的視域。由于熔池尾部發(fā)生飛濺或破裂，一幀可能包含多個(gè)對(duì)象，因此圖像處理的第一步是過(guò)濾掉熔池輪廓。對(duì)此，研究人員通過(guò)結(jié)合使用Sobel濾波器的邊緣檢測(cè)和激光的相對(duì)位置來(lái)完成。

研究人員在系統(tǒng)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，測(cè)得的熔池寬度和預(yù)測(cè)深度與加工參數(shù)范圍內(nèi)的金相測(cè)量結(jié)果相符。這種非破壞性測(cè)試確定熔池尺寸的能力非常有用，尤其在快速確定合適的加工參數(shù)窗口方面。在配備NVIDEA QUADRO M4000計(jì)算機(jī)上，處理所有數(shù)據(jù)和生成圖像過(guò)程所需的時(shí)間不到5分鐘。5分鐘之內(nèi)大約有2分鐘是用于圖像處理，平均每幀圖像的處理時(shí)間約為0.5毫秒。與使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)生成處理圖像相比，這種方法的處理時(shí)間幾乎可以忽略不計(jì)。

Flanders Make團(tuán)隊(duì)采用的方法，為使用L-PBF生產(chǎn)出應(yīng)用于高端行業(yè)的嚴(yán)格質(zhì)量和可重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)零件提供了切實(shí)可行的解決方案。隨著進(jìn)一步的改進(jìn)，研究人員相信這種圖像成形方法可以應(yīng)用到其他增材制造或者是傳統(tǒng)材料加工技術(shù)，如電子束、激光和電子束焊接/切割等。

RAID 0又稱為Stripe或Striping，它代表了所有RAID級(jí)別中最高的存儲(chǔ)性能。RAID 0提高存儲(chǔ)性能的原理是把連續(xù)的數(shù)據(jù)分散到多個(gè)磁盤(pán)上存取，這樣，系統(tǒng)有數(shù)據(jù)請(qǐng)求就可以被多個(gè)磁盤(pán)并行的執(zhí)行，每個(gè)磁盤(pán)執(zhí)行屬于它自己的那部分?jǐn)?shù)據(jù)請(qǐng)求。