研究目的
开发一种考虑装配缺陷的几何模型，通过更高效地生成校正表来减少增材制造设备的校准时间。
研究成果
所开发的几何模型能精确模拟激光光斑位置并量化装配缺陷的影响。该识别算法仅需单次测量阶段即可高效缩短校准时间。工业机床测试表明，95%的偏差低于20微米，且实现了显著的时间节省。未来工作可针对更多缺陷源并提升模型鲁棒性。
研究不足
该模型未涵盖所有缺陷来源，例如热缺陷、光学缺陷或装配缺陷之外的测量不确定性。由于表面瑕疵或非线性等未建模因素，局部误差可能仍然存在。缺陷识别的基础并非正交，可能导致多个潜在解。
1：实验设计与方法选择：
本研究针对增材制造设备的机电链，建立了标称几何模型和含30个装配缺陷的模型。这些模型基于几何光学原理，通过变换矩阵模拟激光束路径。采用识别算法（算法1）使模型与实验数据拟合。
2：样本选择与数据来源：
初始测试数据来自含已知缺陷的虚拟机，真实数据则采集自工业级LPBF设备。数据集包含关节配置参数（Qexp）及对应激光光斑位置（Xexp），测量不确定度为10微米。
3：实验设备与材料清单：
使用工业级LPBF设备，其组件包括激光源、振镜扫描头、反射镜、窗口片和工作平面。测量时采用刻有参考标记的基准板。
4：实验流程与操作步骤：
通过预热消除热效应影响。在基准板上刻制网格并测量位置坐标。识别算法通过迭代调整模型参数，使模拟位置与实测位置的偏差最小化。
5：数据分析方法：
采用最大位移准则、累积直方图及统计量（均值、标准差）分析偏差。运用牛顿-拉夫逊法对运动学模型进行数值反演。
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galvanometric scan head
Not specified
RAYLASE
Controls the movement of the laser spot by deflecting the laser beam through rotary mirrors actuated by galvanometers.
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dynamic focus module
DFM
RAYLASE
Focuses the laser beam in the work plane for post-objective scan systems.
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f-theta lens
Not specified
Not specified
Focuses the laser beam in the work plane for pre-objective scan systems.
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LPBF machine
Not specified
Not specified
Industrial additive manufacturing machine used for experiments, involving laser powder bed fusion processes.
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