A system and method for monitoring and controlling in real-time the
development of residual stress accumulation in a product during its
fabrication by a laser-aided, computer-controlled, direct material
deposition process. The system includes a laser source, a laser controller
and a numerical controller. The material is deposited on a substrate which
is equipped with strain gages on its back surface, i.e. the surface
opposite to the surface on which material is deposited. The strain gages
measure real-time changes in chosen locations and directions, typically in
two orthogonal directions along and across the deposition direction.
Acoustic and optical sensors are also mounted on locations appropriate for
measurement. The strain gage, acoustic sensor and optical sensor
measurements are sent to a computer with a stress analysis software
package, which uses the strain data as an input to calculate the stress
accumulation. The computer is programmed to determine whether critical
conditions, such as a pre-determined fraction of the yield strength are
reached at any location. Based on this information, the computer sounds a
warning signal, or directs a command to the laser controller to adjust the
parameters of the laser beam or the laser process, or directs the laser
numerical controller to discontinue the process.
Un système et une méthode pour surveiller et commander en temps réel le développement de l'accumulation résiduelle d'effort dans un produit pendant sa fabrication par un procédé de dépôt de matériel laser-facilité, commandé par ordinateur, direct. Le système inclut une source de laser, un contrôleur de laser et une machine-outil à commande numérique. Le matériel est déposé sur un substrat qui est équipé des jauges de contrainte sur son surface arrière, c.-à-d. la surface vis-à-vis la surface sur laquelle le matériel est déposé. Les jauges de contrainte mesurent les changements en temps réel des endroits et des directions choisis, typiquement dans deux directions orthogonales le long et à travers de la direction de dépôt. Des sondes acoustiques et optiques sont également montées sur des endroits appropriés pour la mesure. La jauge de contrainte, le détecteur acoustique et les mesures optiques de sonde sont envoyés à un ordinateur avec un progiciel d'analyse d'effort, qui emploie les données de contrainte comme entrée pour calculer l'accumulation d'effort. L'ordinateur est programmé déterminer si des conditions critiques, telles qu'une fraction prédéterminée de la force de rendement sont atteintes à n'importe quel endroit. Basé sur cette information, l'ordinateur déclenche un signal d'alarme, ou dirige une commande vers le contrôleur de laser d'ajuster les paramètres du rayon laser ou du processus de laser, ou dirige la machine-outil à commande numérique de laser discontinuer le processus.
