CN118566292A - 一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统及方法，其中系统包括：计算机(1)、红外热像仪(6)、高功率激光器电源(17)、激光振镜(25)、SLM设备(27)和高性能函数发生器(29)。本发明融合单振镜多激光复用技术、高背景热环境噪声抑制以及直流及交流多宗量特征信息提取等多方面技术领域，相比较与传统的被动式热成像而言，具有高分辨以及大探测深度的优势，相比较与传统主动式热成像而言，具有高效率的优势，同时该方法通过振镜光路共享，提高了设备利用率。

Description

一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统及方法，属于光热科学与探测技术领域。

背景技术

虽然以激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)为代表的增材制造技术具有成形精度高、表面质量好及缺陷较少等优势，但是增材制造过程中的质量控制问题仍然是限制SLM增材制造技术应用的瓶颈。金属SLM增材制造是一个材料温度变化剧烈、行为复杂的过程，成形质量、内应力及组织均匀性等均不可控制，进而不可避免地会造成各种形态及尺度的缺陷，较为典型的缺陷包括，表面裂纹、未熔合及孔洞等，这些缺陷严重危害增材制造制件的使用性能。目前针对SLM在线原位无损检测与质量评价的方法与技术相对较少，因此，如何在SLM增材制造过程中对其成形层缺陷进行有效精准的在线原位无损检测显得尤为重要。2020年英国牛津大学ReedR.院士团队发表评论文章指出，增材制造技术将成为制造业的颠覆性技术，同时也认为金属增材制造过程中的无损检测技术是当前面临的重大关键技术挑战之一。开展面向金属SLM增材制造在线原位检测技术研究，是保障成形质量、扩展SLM应用范围及实现质量回溯的内在需求，因此，这也成为该领域的前沿研究热点。

对于面向金属增材制造结构件的无损检测技术而言，需要满足高效精准检测、能适应复杂结构与较差表面质量及多类型缺陷等检测要求。美国、德国以及英国等发达国家对金属增材质量控制均制定了详细的发展路线，特别是开展了金属增材制造复杂结构件的无损在线监测/检测、离线检测方法及原位及后处理等质量评价体系的研究。目前有多种方法保证金属增材制造零部件的质量，包括在线监测、在线无损检测及离线检测等方法。

其中在线监测主要基于光学、传热学以及光谱学等原理对增材制造过程中的表面形貌、温度场及辐射强度进行监控，该方式有助于及时发现增材制造过程中的不稳定因素，进而实时反馈调整相应的工艺参数。但是目前金属增材制造过程中缺陷生成机制并未完全揭示，监测特征与缺陷不存在明确的对应关系，故而很难单纯依靠在线监测来进行缺陷判定。因此，直接反应缺陷信息的无损检测对于保证金属SLM增材质量显得更为重要。离线无损检测无需考虑金属增材制造环境影响，传统面向金属材料的无损检测方法均可直接应用于增材制造结构件，但是离线无损检测方法不具实时性，无法在制造过程中进行实时缺陷检测与工艺调整，这就更加凸显出金属增材制造在线原位无损检测的重要性。金属增材制造在线原位无损检测可以在制造过程对缺陷进行检测，进而通过改变工艺参数加以修复，极大地提高了金属增材制造结构件质量。当前针对金属增材制造结构件的无损在线/离线检测及质量评价方法主要集中在光学检测、涡流检测、超声检测、射线检测以及红外检测等，国内外学者对其开展了大量的研究工作。

(1)光学检测方法。目前国外学者已开展了较多针对金属增材制造过程光学在线无损检测的相关研究。德国亚琛工业大学Jacobsmühlen J.Z.等将CCD相机集成于SLM增材制造设备上，用于在线检测金属SLM成形层表面形貌。利用该系统实现了金属SLM增材成形过程的记录与缺陷检测。为了实现对小尺度未熔合缺陷的在线检测，德国MTU公司BambergJ.等提出了一种用于金属增材制造表面质量的光学断层成像在线检测技术。该技术将高分辨CMOS相机集成于SLM增材设备，通过对增材制造过程进行长时间曝光成像以实现缺陷检测。试验结果表明，该技术可实现对于0.15mm尺寸的未熔合缺陷进行有效检测。光学检测装置可较为容易地嵌入SLM设备，对于增材制造过程中表面型缺陷具有较好的检测结果，但是对于深层或层间缺陷存在无法检测的难题。

(2)涡流检测方法。涡流检测基于电磁感应原理，通过探测试件内感生涡流变化以实现对其表层及浅表层缺陷的检测。美国学者Todorov等提出了一种涡流阵列技术用于SLM增材制造过程的缺陷检测。将阵列涡流探测装置与SLM增材设备集成，在密闭的SLM成形腔内对lnconel625的未熔合缺陷进行检测试验研究。试验结果表明，涡流检测技术对于表层及浅表层不连续结构缺陷具有较高灵敏度。德国联邦材料与测试研究所Ehlers H.等采用巨磁阻探测器与单激励线圈相结合的方式对316L不锈钢SLM增材缺陷进行检测。试验结果表明，金属粉末不会对于涡流检测造成影响，该方法可实现对宽度为100μm预制表面缺陷的有效检测。大连理工大学王龙群等对涡流检测方法开展了仿真与试验研究，建立了涡流检测深度与激励频率、提离量之间的关系，相关研究为涡流检测与增材设备集成提供理论依据。涡流检测对于增材制造结构件表层及浅表层缺陷具有较好检测结果，但是增材制造成形腔内较高的温度影响材料电磁性能，进而影响涡流对于缺陷的精准检测，同时该方法对于材料表面质量有一定要求。

(3)超声与激光超声检测方法。超声检测的原理在于试件内部缺陷会影响超声波的传播，进而可通过回波特征实现对缺陷的检测。葡萄牙里斯本大学LopezA.等采用超声检测方法对电弧增材铝合金和低碳钢试件内部缺陷进行检测，由于试件表面几何形状不规则，因此将超声装置放置于基板下方。试验结果表明，超声检测结果与X射线检测结果具有较好的一致性。传统的超声检测是一种接触式检测方法，对于微小裂纹或未熔合等体缺陷具有较好检测结果，但是超声检测方法易受到增材制造试件表面质量、几何结构复杂度及增材制造过程高温等影响，激光超声检测技术是一种采用脉冲激光在试件表面激发超声波，进而通过激光束探测超声波的传播实现对试件内部的缺陷检测方法。英国诺丁汉大学Everton S.等采用激光超声检测方法对包含缺陷的Ti-6Al-4V增材制造试件进行检测研究，研究发现，材料表面质量对激光超声信号检测干扰较大。武汉理工大学袁久鑫等采用激光超声检测技术对电弧增材试件内部缺陷进行检测，研究结果表明，该方法可实现10mm深度内直径为1mm的内部缺陷检测。激光超声检测方法克服了传统超声检测不足，实现了非接触检测，可以对微小亚表面缺陷进行检测，但该方法检测效率低，易受外部干扰，对于被测试件表面质量要求较高。

(4)X射线检测方法。X射线检测方法由于具有非接触、高效及探测深度大等优势，近年来被广泛应用于金属增材零部件的离线检测。美国卡内基梅隆大学Gordon J.V.等采用同步辐射显微X射线断层扫描技术分析了不同工艺参数对SLM成形Ti-6Al-4V试件气孔形成影响。研究发现，同步辐射显微X射线断层扫描技术对于气孔、未熔合、裂纹及夹杂均具有较好检测结果。中国航空综合技术研究所张祥春等采用X射线电子计算断层扫描(X-CT)对SLM典型孔洞及裂纹缺陷进行离线检测试验，结果表明，X-CT可以实现直径0.3mm的孔洞及开口0.05mm的裂纹检测。射线检测方法对于SLM增材制造试件孔洞、裂纹、未熔合及夹杂均缺陷，特别是在微小缺陷时优势更加明显，但是该方法射线源昂贵，设备复杂，与增材制造设备集成难度较大，目前难于实现在线检测。

(5)红外检测方法。红外检测方法具有非接触、直观及探测面积大等优势，根据是否存在外部激励源，红外检测方法可分为被动式红外检测与主动式红外检测。被动式红外检测通过非接触方式实时监控金属熔化凝固过程的温度及其温度梯度实现增材过程中的质量检测与评价。美国弗吉尼亚大学Bartlett J.L.等将长波红外热像仪与SLM增材设备相集成，对AlSi10Mg增材制造过程进行红外图像采集，通过分析单层烧结后温度异常位置实现缺陷检测。结果表明，该方法可以检测出80％的未熔合缺陷，其中对于尺寸大于0.5mm未熔合缺陷可以实现完全检测，但对于内部匙孔气泡缺陷检测率为33％。目前金属增材制造中被动检测方法主要用于对熔池温度监测与温度场分布测量等。

主动式红外检测采用外部激励源对试件进行主动热加载，以此扩大缺陷与无缺陷位置温度差异，进而实现缺陷的有效检测。目前已有较多成熟的主动式红外检测方法，如脉冲红外检测技术、锁相红外检测技术及线性调频雷达检测技术等，同时该技术已广泛应用于复合材料、生物材料/组织以及金属材料的无损检测领域。加拿大多伦多大学MandelisA.等提出了一种截断相关热层析(TC-PCT)的主动式红外检测方法，利用该方法实现了对不锈钢以及生物组织深度范围为3.2mm以内，深度分辨率为25μm的检测与三维层析成像。俄罗斯托木斯克理工大学Vavilov V.P.采用动态热层析成像实现了对钢制储罐内部腐蚀情况的断层成像。申请人^[22]基于深度相关热波频域特征的雷达热波层析检测方法对分层材料内部脱粘(或夹杂)以及裂纹等类型缺陷实现了有效检测与三维层析成像。国内学者也开展了针对增材制造结构件缺陷的主动式红外检测研究。新疆大学王恪典等^[23]采用主动式红外检测方法对铁基增材试件进行离线检测，研究发现，主动式红外检测技术可实现熔覆增材质量的定量表征，进而为主动式红外检测技术的增材制造在线检测奠定基础。清华大学谢惠民等提出了一种耦合神经网络与点源激励红外检测方法，该方法采用点源激光对激光近净成形增材制造涂层进行主动热激励，通过神经网络建立热图像数据与裂纹尺寸之间联系。结果表明，对于宽度为68μm以内裂纹而言，采用该方法检测的平均绝对误差为2μm(最大绝对误差6.6μm)，SLM成形层典型缺陷中，裂纹以及未熔合属于宏观尺寸，一般尺寸较大，孔洞缺陷等效直径较小一般为100μm。因此，主动式红外检测方法在实现SLM成形层典型缺陷在线检测领域具有明显的潜在优势。但是目前该方法大多用于离线检测，将主动式红外无损检测方法应用于SLM增材制造缺陷在线检测领域相关研究还未见报道。

被动红外热成像检测技术可以基于增材过程中热加工过程实现实时监测，效率较高，但检测分辨率以及探测深度较浅，而基于主动式红外热成像可以实现较高图像分辨率以及较大缺陷深度检测，但检测效率较低。如何将主动式及被动式红外热成像进行有机融合，则可解决增材制造过程中的实时监测、高分辨成像以及大深度缺陷检测等增材制造过程亟待解决的难题。

发明内容

本发明为解决现有技术中常用被动式热成像在进行增材制造在线监测过程中存在的分辨率低以及探测深度小的技术问题，进而提出一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统及方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明提出一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统，包括：

计算机(1)、红外热像仪(6)、高功率激光器电源(17)、激光振镜(25)、SLM设备(27)和高性能函数发生器(29)；

计算机(1)的第一信号输出端通过高功率激光电源控制线(2)与高功率激光器电源(17)的信号输入端连接，计算机(1)的第二信号输出端通过激光振镜控制线(3)与激光振镜(25)的信号输入端连接，计算机(1)的第三信号输出端通过SLM控制线(30)与SLM设备(27)的信号输入端连接，计算机(1)的第四信号输出端通过B型USB数据线(31)与高性能函数发生器(29)的信号输入端连接，计算机(1)的第五信号输出端通过以太网线/热图像序列传输线(4)与红外热像仪(6)的信号输出端连接。

可选的，高性能函数发生器(29)设有两个信号输出端，其中一个信号输出端通过脉冲触发线(5)与红外热像仪(6)的信号输入端连接，另一个信号输出端通过低功率检测激光控制线(21)与低功率检测激光器电源(22)连接；

低功率检测激光器电源(22)设有两个电源输出端，其中一个电源输出端通过低功率检测激光器供电线(19)与低功率检测激光器(18)连接，另外一个电源输出端通过第二散热模块供电线(20)与第二散热模块(23)连接。

可选的，高功率激光器电源(17)设有两个电源输出端，其中一个电源输出端通过高功率激光器供电线(15)与高功率激光器(13)连接，另一个电源输出端通过第一散热模块供电线(16)与第一散热模块(14)连接；

高功率激光器(13)通过第一传导光纤(11)与激光准直与聚焦系统(9)连接，低功率检测激光器(18)通过第二传导光纤(12)与激光准直模组(10)连接，激光准直与聚焦系统(9)和激光准直模组(10)输出的激光通过第二偏振片(24)照射到激光振镜(25)的入射口。

可选的，红外热像仪(6)设有带通滤波片(7)和第一偏振片(8)。

可选的，SLM设备(27)顶部放置打印样品(28)和粉末刮刀(26)。

一种增材制造过程多源热波断层成像监测方法，包括：

步骤1：通过计算机(1)将选定的工件的三维模型切片数据通过SLM控制线(30)传递至SLM设备(27)中；

步骤2：对SLM设备(27)进行检测，使用检测后的SLM设备(27)开始逐层烧结加工；

步骤3：使用红外热像仪(6)对烧结加工过程进行监测，得到温度数据云图，并基于设置的损伤阈值，获取疑似损伤区域；

步骤4：关闭SLM设备(27)，采用主动式红外热成像方法对所述疑似损伤区域进行深度检测获取单层的断层图像数据；

步骤5：重复步骤2-步骤4，开启SLM设备(27)，获取每层的断层图像数据；

步骤6：基于获取的每层的断层数据利用ImageJ重构程序实现三维层析重构，得到规定设计工件。

可选的，步骤2中对SLM设备(27)进行检测的步骤包括：

检查SLM设备(27)中金属粉末是够足够制作选定工件，若不能，则添加金属粉末；

检查粉末刮刀(26)是否工作正常，若工作异常，则对粉末刮刀(26)进行设备调整。

可选的，步骤2中开始逐层烧结加工的步骤包括：

使用粉末刮刀(26)将金属粉均匀铺放到打印样品(28)之上，同时高功率激光器(13)开启为加工状态，通过激光振镜(25)对打印样品进行预订选择性激光烧结。

可选的，步骤4中获取单层的断层图像数据的步骤包括：

步骤4.1：采用主动式红外热成像方法对疑似损伤区域进行深度检测，并关闭SLM设备(27)；

步骤4.2：计算机(1)产生直流信号，通过B型USB数据线(31)控制低功率检测激光器电源(22)输出恒定功率的激光；

步骤4.3：恒定功率的激光通过激光振镜(25)，迅速确定打印样品(28)的疑似损伤位置；

步骤4.4：以疑似损伤位置为中心，以5mm为半径范围的圆形区域快速等弧度移动30个位置，并针对移动的30个位置对应获取30个截线温度数据；

精准三维层析重构后的单层数据的表达式为：

公式(1)中，u,v,w为重构后数据的三坐标，x,y,z为原始图像序列的三坐标，k为方向矢量，j为虚数，Us为截线温度数据，G为傅里叶变换域数据。

本发明的有益效果是：

1.本发明融合单振镜多激光复用技术、高背景热环境噪声抑制以及直流及交流多宗量特征信息提取等多方面技术领域，相比较与传统的被动式热成像而言，具有高分辨以及大探测深度的优势，相比较与传统主动式热成像而言，具有高效率的优势，同时该方法通过振镜光路共享，提高了设备利用率。

2.本发明一方面利用材料在加工过程的余热实现红外被动测量，监测疑似损伤位置，后续利用该系统超快激光振镜实现探测激光的快速多类型(点/线)扫描，实现疑似损伤位置的主动式红外检测，同时基于热波传输色散特性，实现其多界面层的断层成像，三维层析成像深度1-2mm，分辨率～5μm。可实现针对金属材料宽度为50μm以内裂纹，平均绝对误差为2μm。可以检测出90％的未熔合缺陷，针对尺寸大于0.5mm未熔合缺陷可以实现完全检测，对于内部匙孔气泡缺陷检测率提升至50％以上。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种增材制造过程多源热波断层成像监测方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种增材制造过程多源热波断层成像监测方法的原理图；

图4为本发明实施例提供的多位置截线数据获取示意图；

图5和图6均为本发明实施例提供的增材制造过程多源热波断层成像监测系统的实物图；

图7为本发明实施例提供的多源热波断层成像监测结果图；

图中，1-计算机、2-高功率激光电源控制线、3-激光振镜控制线、4-以太网线/热图像序列传输线、5-脉冲触发线、6-红外热像仪、7-带通滤波片、8-第一偏振片、9-激光准直与聚焦系统、10-激光准直模组、11-第一传导光纤、12-第二传导光纤、13-高功率激光器、14-第一散热模块、15-高功率激光器供电线、16-第一散热模块供电线、17-高功率激光器电源、18-低功率检测激光器、19-低功率检测激光器供电线、20-第二散热模块供电线、21-低功率检测激光控制线、22-低功率检测激光器电源、23-第二散热模块、24-第二偏振片、25-激光振镜、26-粉末刮刀、27-SLM设备、28-打印样品、29-高性能函数发生器、30-SLM控制线、31-B型USB数据线。

具体实施方式

结合图1-7对本实施例进行说明，如图1、图5和图6所示，本实施例提供的一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统的结构包括：

计算机(1)、红外热像仪(6)、高功率激光器电源(17)、激光振镜(25)、SLM设备(27)和高性能函数发生器(29)；

计算机(1)的第一信号输出端通过高功率激光电源控制线(2)与高功率激光器电源(17)的信号输入端连接，计算机(1)的第二信号输出端通过激光振镜控制线(3)与激光振镜(25)的信号输入端连接，计算机(1)的第三信号输出端通过SLM控制线(30)与SLM设备(27)的信号输入端连接，计算机(1)的第四信号输出端通过B型USB数据线(31)与高性能函数发生器(29)的信号输入端连接，计算机(1)的第五信号输出端通过以太网线/热图像序列传输线(4)与红外热像仪(6)的信号输出端连接。

高性能函数发生器(29)设有两个信号输出端，其中一个信号输出端通过脉冲触发线(5)与红外热像仪(6)的信号输入端连接，另一个信号输出端通过低功率检测激光控制线(21)与低功率检测激光器电源(22)连接。

低功率检测激光器电源(22)设有两个电源输出端，其中一个电源输出端通过低功率检测激光器供电线(19)与低功率检测激光器(18)连接，另外一个电源输出端通过第二散热模块供电线(20)与第二散热模块(23)连接。

高功率激光器电源(17)设有两个电源输出端，其中一个电源输出端通过高功率激光器供电线(15)与高功率激光器(13)连接，另一个电源输出端通过第一散热模块供电线(16)与第一散热模块(14)连接；

高功率激光器(13)通过第一传导光纤(11)与激光准直与聚焦系统(9)连接，低功率检测激光器(18)通过第二传导光纤(12)与激光准直模组(10)连接，激光准直与聚焦系统(9)和激光准直模组(10)输出的激光通过第二偏振片(24)照射到激光振镜(25)的入射口。

红外热像仪(6)设有带通滤波片(7)和第一偏振片(8)，SLM设备(27)顶部放置打印样品(28)和粉末刮刀(26)。

如图2和图3所示，本实施例提供的一种增材制造过程多源热波断层成像监测方法的步骤包括：

步骤S1：设备检查；

进一步的，步骤S1包括：检查SLM设备27中金属粉末是否足够制作样品，检查粉末刮刀26是否工作正常；

步骤S2：开启设备；

进一步的，步骤S2包括：开启计算机(1)、红外热像仪(6)、高功率激光器电源(17)、低功率检测激光器电源(22)、激光振镜(25)、SLM设备(27)及高性能函数发生器(29)。

步骤S3：对打印样品进行烧结加工并获取疑似损伤区域；

进一步的，步骤S3中对打印样品进行烧结加工的步骤包括：

计算机(1)根据选定的工件的三维模型切片数据通过(30)传递到SLM设备(27)中，SLM设备(27)开始逐层烧结加工，粉末刮刀(26)将金属粉均匀铺放到打印样品28之上，高功率激光器(13)开启为加工状态，通过激光振镜(25)实现预定选择性激光烧结。

步骤S3中获取疑似损伤区域的步骤包括：

时红外热像仪(6)实时对烧结过程进行监测，形成该层的温度数据云图，根据设置的损伤阈值(本实施例中温度波动范围>5％)，及时发现疑似损伤区域。

步骤S4：对疑似损伤区域进行深度检查获取单层的断层图像数据；

进一步的，如图4所示，步骤S4中获取每一层的断层图像数据的步骤包括：

步骤S401：采用主动式红外热成像方法对疑似损伤区域进行深度检测，并关闭SLM设备(27)；

步骤S402：计算机(1)产生直流信号，通过B型USB数据线(31)控制低功率检测激光器电源(22)输出恒定功率的激光，本实施例中恒定功率为5W；

步骤S403：恒定功率的激光通过激光振镜(25)，迅速确定打印样品(28)的疑似损伤位置；

步骤S404：以疑似损伤位置为中心，以5mm为半径范围的圆形区域快速等弧度移动30个位置，并针对移动的30个位置对应获取30个截线温度数据，即单层的断层图像数据；

单层的断层图像数据的表达式为：

公式(1)中，u,v,w为重构后数据的三坐标，x,y,z为原始图像序列的三坐标，k为方向矢量，j为虚数，Us为截线温度数据，G为傅里叶变换域数。

步骤S5：重复步骤S3-步骤S4,开启SLM设备(27)，获取每层的断层图像数据,基于获取的每层的断层数据利用ImageJ重构程序实现三维层析重构，得到规定设计工件。

步骤S6：关闭设备；

进一步的，步骤S6包括：关闭计算机(1)、红外热像仪(6)、高功率激光器电源(17)、低功率检测激光器电源(22)、激光振镜(25)、SLM设备(27)及高性能函数发生器(29)。

如图7所示，本发明三维层析成像深度1-2mm，分辨率～5μm。可实现针对金属材料宽度为50μm以内裂纹，平均绝对误差为2μm。可以检测出90％的未熔合缺陷，针对尺寸大于0.5mm未熔合缺陷可以实现完全检测，对于内部匙孔气泡缺陷检测率提升至50％以上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统，其特征在于，所述一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统的结构包括：

计算机(1)、红外热像仪(6)、高功率激光器电源(17)、激光振镜(25)、SLM设备(27)和高性能函数发生器(29)；

所述计算机(1)的第一信号输出端通过高功率激光电源控制线(2)与高功率激光器电源(17)的信号输入端连接，计算机(1)的第二信号输出端通过激光振镜控制线(3)与激光振镜(25)的信号输入端连接，计算机(1)的第三信号输出端通过SLM控制线(30)与SLM设备(27)的信号输入端连接，计算机(1)的第四信号输出端通过B型USB数据线(31)与高性能函数发生器(29)的信号输入端连接，计算机(1)的第五信号输出端通过以太网线/热图像序列传输线(4)与红外热像仪(6)的信号输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统，其特征在于，所述高性能函数发生器(29)设有两个信号输出端，其中一个信号输出端通过脉冲触发线(5)与红外热像仪(6)的信号输入端连接，另一个信号输出端通过低功率检测激光控制线(21)与低功率检测激光器电源(22)连接；

所述低功率检测激光器电源(22)设有两个电源输出端，其中一个电源输出端通过低功率检测激光器供电线(19)与低功率检测激光器(18)连接，另外一个电源输出端通过第二散热模块供电线(20)与第二散热模块(23)连接。

3.根据权利要求1所述的一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统，其特征在于，所述高功率激光器电源(17)设有两个电源输出端，其中一个电源输出端通过高功率激光器供电线(15)与高功率激光器(13)连接，另一个电源输出端通过第一散热模块供电线(16)与第一散热模块(14)连接；

所述高功率激光器(13)通过第一传导光纤(11)与激光准直与聚焦系统(9)连接，低功率检测激光器(18)通过第二传导光纤(12)与激光准直模组(10)连接，激光准直与聚焦系统(9)和激光准直模组(10)输出的激光通过第二偏振片(24)照射到激光振镜(25)的入射口。

4.根据权利要求1所述的一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统，其特征在于，所述红外热像仪(6)设有带通滤波片(7)和第一偏振片(8)。

5.根据权利要求1所述的一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统，其特征在于，所述SLM设备(27)顶部放置打印样品(28)和粉末刮刀(26)。

6.一种增材制造过程多源热波断层成像监测方法，应用于权利要求1-5任意一项所述的一种增材制造过程多源热波断层成像监测系统，其特征在于，包括：

步骤1：通过计算机(1)将选定的工件的三维模型切片数据通过SLM控制线(30)传递至SLM设备(27)中；

步骤2：对SLM设备(27)进行检测，使用检测后的SLM设备(27)开始逐层烧结加工；

步骤3：使用红外热像仪(6)对烧结加工过程进行监测，得到温度数据云图，并基于设置的损伤阈值，获取疑似损伤区域；

步骤4：采用主动式红外热成像方法对所述疑似损伤区域进行深度检测获取单层的断层图像数据；

步骤5：重复步骤2-步骤4，开启SLM设备(27)，获取每层的断层图像数据；

步骤6：基于获取的每层的断层数据利用ImageJ重构程序实现三维层析重构，得到规定设计工件。

7.根据权利要求6所述的一种增材制造过程多源热波断层成像监测方法，其特征在于，步骤2中对SLM设备(27)进行检测的步骤包括：

检查SLM设备(27)中金属粉末是够足够制作选定工件，若不能，则添加金属粉末；

检查粉末刮刀(26)是否工作正常，若工作异常，则对粉末刮刀(26)进行设备调整。

8.根据权利要求6所述的一种增材制造过程多源热波断层成像监测方法，其特征在于，步骤2中开始逐层烧结加工的步骤包括：

使用粉末刮刀(26)将金属粉均匀铺放到打印样品(28)之上，同时高功率激光器(13)开启为加工状态，通过激光振镜(25)对打印样品进行预订选择性激光烧结。

9.根据权利要求6所述的一种增材制造过程多源热波断层成像监测方法，其特征在于，步骤4中获取单层的断层图像数据的步骤包括：

步骤4.1：采用主动式红外热成像方法对所述疑似损伤区域进行深度检测，并关闭SLM设备(27)；

步骤4.2：计算机(1)产生直流信号，通过B型USB数据线(31)控制低功率检测激光器电源(22)输出恒定功率的激光；

步骤4.3：恒定功率的激光通过激光振镜(25)，迅速确定打印样品(28)的疑似损伤位置；

步骤4.4：以疑似损伤位置为中心，以5mm为半径范围的圆形区域快速等弧度移动30个位置，并针对移动的30个位置对应获取30个截线温度数据；

精准三维层析重构后的单层数据的表达式为：

公式(1)中，u,v,w为重构后数据的三坐标，x,y,z为原始图像序列的三坐标，k为方向矢量，j为虚数，Us为截线温度数据，G为傅里叶变换域数据。