具有实时原位检测功能的增材制造装置

摘要

本发明公开了一种具有实时原位检测功能的增材制造装置，增材制造装置利用二次电子逐层检测成形件质量，其中，增材制造装置包括：成形区域、电子束发射聚焦扫描装置、二次电子采集装置和控制器。所述控制器控制所述电子束发射聚焦扫描装置对所述成形区域进行扫描，同时控制所述二次电子采集装置采集电子束扫描过程中的二次电子信号和电子束偏转信号，并对信号进行数据处理生成图像、分析成形质量和进行工艺反馈控制。本发明实施例的增材制造装置可以实时对电子束选区熔化熔融层和粉末床质量进行监测，及时发现和识别缺陷并进行修复，提高电子束选区熔化工艺的良品率和有效避免打印异常造成的材料和时间的浪费。

说明书

本申请是名为《具有实时原位检测功能的增材制造装置及方法》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2019年01月16日，申请号为201910038734.1。

技术领域

本发明涉及电子束增材制造技术领域，特别涉及一种具有实时原位检测功能的增材制造装置。

背景技术

电子束选区熔化技术是一种先进的制造方法，具有材料成形热应力小等特点，可成形不锈钢、镍基高温合金、钛铝合金、钛合金、铜合金等难成形金属材料，已广泛应用于汽车制造、航空航天、生物医疗等领域。

但是由于电子束成形熔融过程具有高度动态的特点，目前电子束选区熔化工艺存在诸如翘曲变形、球化、分层等宏观缺陷和夹渣、气孔、未融合等内部冶金缺陷，导致零件不可用或机械性能低下，无法满足实际的使用要求，造成材料和时间的极大浪费，甚至可能造成严重事故。因此对工艺进行原位实时检测显得尤为重要。目前对EBSM工艺的监测和检测主要基于可见光、红外光等光学介质，由于受到EBSM工艺高温度、高蒸镀、强辐射等影响，检测精度低，可持续性差。

近年来，电子光学被引入EBSM工艺监测，相关技术中，利用背散射电子来检测电子束选区熔化工艺过程，如，(1)在成形平面的正上方较远距离处布置与电子枪同轴的背散射电子探测器；(2)将电子束增材制造设备成形室内的屏蔽罩整体作为电子接收器，收集由电子束与材料表面作用产生的大部分二次电子和背散射电子。但是，相关技术的检测系统对渐变形貌的区分度不高，仅对微观缺陷和熔融层与粉末层的边界敏感，难以准确获取表面高度起伏信息，此外无法准确判断缺陷的种类。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种具有实时原位检测功能的增材制造装置，利用该装置可以实时对电子束选区熔化熔融层进行监测，发现和识别缺陷并及时修复，提高电子束选区熔化工艺的良品率。

为达到上述目的，本发明提出了一种具有实时原位检测功能的增材制造装置，所述增材制造装置利用二次电子检测粉末床及成形件的表面形貌，进而监测成形过程及成形质量，其中，所述增材制造装置包括：成形区域，所述成形区域位于成形真空室内部；电子束发射聚焦扫描装置，所述电子束发射聚焦扫描装置位于所述成形区域上方，利用电子束扫描成形区域，且扫描范围覆盖所述成形区域；二次电子采集装置，所述二次电子采集装置用于采集电子束扫描成形区域时产生的二次电子信号，并将所述二次电子信号转化为数字信号；控制器，所述控制器用于控制所述电子束发射聚集扫描装置对所述成形区域进行扫描处理，并控制所述二次电子信号采集装置采集电子束扫描过程中的二次电子信号和电子束偏转信号，并对所述信号进行数据处理生成图像、分析成形质量和进行工艺反馈控制。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述二次电子采集装置包括：至少两个二次电子探测器，所述二次电子探测器位于所述成形真空室内部，侧置于所述成形区域的近距离处；电流放大器，所述电流放大器的多个输入端分别连接所述至少两个二次电子探测器，将二次电流信号放大后输入AD采集卡；AD采集卡，所述AD采集卡的多个采样通道均与所述电流放大器相连，且与所述控制器相连，所述AD采集卡的另外两路输入通道连接所述电子束发射聚焦扫描装置的偏转线圈，同步采集偏转线圈的驱动信号。

另外，根据本发明上述实施例的具有实时原位检测功能的增材制造装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述至少两个二次电子探测器位于成形区域四周，以不影响电子束对最大成形范围的扫描为准，且探测器部分或全部位于距离成形区域垂直高度小于扫描范围长度的区域。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述至少两个二次电子探测器关于所述成形区域中心轴线圆周对称分布。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述二次电子探测器为平整板材，材质为导电材料，包括但不限于黄铜。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述电流放大器可以是有源高精密电流放大电路或是无源放大电路。

为达到上述目的，本发明另一方面还提出了一种具有实时原位检测功能的增材制造装置，所述增材制造装置利用二次电子和背散射电子检测粉末床及成形件的表面形貌，进而监测成形过程及成形质量，其中，所述增材制造装置包括：成形区域，所述成形区域位于成形真空室内部；电子束发射聚焦扫描装置，所述电子束发射聚焦扫描装置位于所述成形区域上方，利用电子束扫描成形区域，且扫描范围覆盖所述成形区域；复合电子信号采集装置，所述复合电子信号采集装置采集电子束扫描成形区域时产生的二次电子信号和背散射电子信号；控制器，所述控制器用于控制所述电子束发射聚集扫描装置对所述成形区域进行扫描处理，并控制所述复合电子信号采集装置采集电子束扫描过程中的复合电子信号和电子束偏转信号，并对所述信号进行数据处理生成图像、分析成形质量和进行工艺反馈控制；其中，所述复合电子信号采集装置包括：

至少一个二次电子探测器和至少一个背散射电子探测器，所述二次电子探测器位于所述成形真空室内部，位于成形区域四周，以不影响电子束对最大成形范围的扫描为准，且探测器部分或全部位于距离成形区域垂直高度小于扫描范围长度的区域；所述背散射电子探测器位于所述成形真空室内部、并位于所述成形区域正上方，且距离所述成形区域的垂直距离大于扫描范围的长度；电流放大器，所述电流放大器的多个输入端分别连接所述至少一个二次电子探测器和所述至少一个背散射电子探测器，将二次电子信号和背散射电子信号放大后输入AD采集卡；所述AD采集卡，所述AD采集卡的多个采样通道均与所述电流放大器相连，且与所述控制器相连，所述AD采集卡的另外两路输入通道连接所述电子束发射聚焦扫描装置的偏转线圈，同步采集偏转线圈的驱动信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述二次电子探测器和背散射电子探测器为平整板材，且材质为导电材料。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述背散射电子探测器为环形探测器或非环形探测器，位于所述电子束发射聚焦扫描装置的正下方，且与所述成形区域平行。其中，所述环形探测器呈环形，且与所述电子束发生聚焦偏转装置同轴；所述非环形探测器为半圆环或1/4圆环。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述非环形探测器数量大于等于两个时，所述非环形探测器位于所述电子束发射聚焦扫描装置的下方、关于所述电子束发生聚焦偏转装置轴线圆周对称，且与所述成形区域平行。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过对位于不同方位的二次电子和/或背散射电子探测器信号进行数学运算，以识别不同种类缺陷，判断成形质量，其中，所述数学运算包括对位于不同方位的二次电子和/或背散射电子的探测器信号进行加法和减法运算。

进一步地，在本发明的一个实施例中，根据位于不同方位的二次电子和/或背散射电子的探测器信号，求解成形层的表面高度分布。

本发明的优点在于：本发明公开的增材制造装置可以实时对电子束选区熔化熔融层和粉末床质量进行监测，及时发现和识别缺陷并进行修复，提高电子束选区熔化工艺的良品率和有效避免打印异常造成的材料和时间的浪费。另外，还能够有效解决现有电子束选区熔化设备中原位检测困难和检测精度低的问题，提前发现工艺过程中的问题，从而有效避免零件成为废品造成材料和时间的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明第一个实施例的具有实时原位检测功能的增材制造装置的结构示意图；

图2为根据本发明第一个实施例的具有实时原位检测功能的增材制造方法的流程图；

图3为根据本发明第一个实施例的根据成形截面确定成像扫描范围一示意图；

图4为根据本发明第一个实施例的根据成形截面确定成像扫描范围二示意图；

图5为根据本发明第一个实施例的将特征值按照扫描点位置排列成二维图像示意图；

图6为根据本发明第一个实施例的和值图像和差值图像示意图；

图7为根据本发明第一个实施例的根据双探测器信号重新构建所得单扫描层高度分布示意图；

图8为根据本发明第二个实施例的具有实时原位检测功能的增材制造装置的结构示意图；

图9为根据本发明第二个实施例的具有实时原位检测功能的增材制造方法的流程图；

图10为根据本发明第二个实施例的顶部远场背散射电子探测器的布置示意图；

附图说明：100、增材制造装置，1、电子束发射聚焦扫描装置，2、二次电子采集装置，2-1、二次电子探测器，2-2、电流放大器，2-3、AD采集卡，2-4、背散射电子探测器，3、成形区域，4、电子束，5、真空室，6、成形截面，7、边界，8、矩形包围框。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一个实施例的具有实时原位检测功能的增材制造装置的结构示意图。如图1所示，该具有实时原位检测功能的增材制造装置100，增材制造装置100利用二次电子逐层检测成形件质量，其中，增材制造装置100包括：包括：电子束发射聚焦扫描装置1、二次电子采集装置2、成形区域3以及控制器(图中未具体标识)。

其中，成形区域3位于成形真空室5内部。电子束发射聚焦扫描装置1位于成形区域上方，利用电子束4扫描成形区域，且扫描范围覆盖成形区域。二次电子采集装置2用于采集电子束4扫描成形区域3时产生的二次电子信号，并将二次电子信号转化为数字信号。控制器用于控制电子束发射聚焦扫描装置1对成形区域3进行扫描处理，并控制二次电子采集装置2采集电子束4扫描过程中的二次电子信号和电子束偏转信号，并对数字信号(二次电子信号和电子束偏转信号)进行数据处理生成二次电子图像(即二维电子图像)和工艺反馈控制。本发明实施例的增材制造装置100可以有效避免零件成为废品造成材料和时间的浪费，可以实时对电子束选区熔化熔融层进行监测，发现和识别缺陷并及时修复，提高电子束选区熔化工艺的良品率。

进一步地，在本发明的一个实施例中，二次电子采集装置2包括：至少两个二次电子探测器2-1、电流放大器2-2和AD采集卡2-3。

其中，二次电子探测器2-1位于成形真空室5内部，侧置于成形区域3的近距离处；小于设定距离的位置统称近距离。电流放大器2-2的多个输入端分别连接至少两个二次电子探测器2-1，将二次电流信号(即二次电子信号)放大后输入AD采集卡2-3。AD采集卡2-3的多个采样通道均与电流放大器2-2相连，且与控制器相连，AD采集卡2-3的另外两路输入通道连接电子束发射聚焦扫描装置1的偏转线圈，同步采集偏转线圈的驱动信号。电子束偏转信号既可以称为所述偏转线圈的驱动信号，也可以称为电子束偏转线圈的输出信号，通过监测电子束发生聚焦偏转装置的偏转线圈的监测接口得到，利用所述电子束偏转信号可以获得电子束的实时位置信息。

具体而言，如图1所示，二次电子采集装置2包括至少两个二次电子探测器2-1、电流放大器2-2和AD采集卡2-3组成。二次电子探测器2-1位于成形真空室内部，并对称放置于成形区域3的侧边近距离处，以提高二次电子的收集比例，获得高分辨率的形貌图像。电流放大器2-2的输入端连接二次电子探测器2-1，用于放大二次电子信号并转化为电压输出。AD采集卡2-3的若干采样通道连接上述电流放大器2-2，并与控制器通过PCI总线连接，此外AD采集卡的两路输入通道连接电子束发射聚焦扫描装置1的偏转线圈反馈接口，实时记录电子束偏转位置信息。

需要说明的是，至少两个二次电子探测器2-1的数量至少为2个，当然，本领域技术人员可以根据实际情况设置具体的数量，在此不做具体限定，在本发明实施例中，至少两个二次电子探测器2-1以两个为例。

进一步地，在本发明的一个实施例中，至少两个二次电子探测器2-1位于成形区域3四周，以不影响电子束对最大成形范围的扫描为准，且探测器部分或全部位于距离成形区域垂直高度小于扫描范围长度的区域。其中，至少两个二次电子探测器关于成形区域中心轴线圆周对称分布。

具体而言，至少两个二次电子探测器2-1围绕成形区域3中心轴线呈圆周对称布置，且在圆周上等间距分布。优选地，上述对称分布的侧置二次电子探测器2-1具有相同的尺寸。具体地，在本实施例中，采用两块二次电子探测器2-1构成左右对称式的电子探测系统。二次电子探测器2-1与成形区域3保持较近的垂直距离，通常部分或全部位于距离成形区域垂直高度小于扫描范围长度的区域，且与成形区域3的中心轴线距离尽可能接近，以不遮挡电子束扫描最大成形范围为准。

进一步地，在本发明的一个实施例中，二次电子探测器2-1为平整板材，且二次电子探测器2-1的材质为导电材料。

可以理解的是，二次电子探测器2-1的材料可以是任何导电性良好且耐高温、耐辐射的材料，在此不做具体限定。优选地，在二次电子探测器2-1上施加正电压，从而提高对二次电子等低能电子的捕获能力。

另外，电流放大器2-2既可以是由运放等构成的有源高精密电流放大电路，也可以是由精密采样电阻构成的无源放大电路，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，在此不做具体限定。

进一步而言，上述为本发明第一实施例的关于具有实时原位检测功能的增材制造装置100的介绍，下面将对其对应的具有实时原位检测功能的增材制造方法进行详细阐述。电子束选区熔化工艺逐层原位检测的流程为：铺设粉末床→电子束散焦预热→电子束聚焦成形轮廓和填充扫描→成像扫描。采集二次电子信号的成像过程发生在扫描熔化截面后，以原位实时检测成形层质量。利用该装置进行实时原位检测的步骤如图2所示，具有实时原位检测功能的增材制造方法，执行上述实施例的增材制造装置，其中，方法利用二次电子原位检测成形质量，包括以下步骤：

S201、根据成形截面选择预设的成像区域(即成形区域)，并控制电子束对成像区域进行扫描。

具体地，根据成形截面的大小选择合适的成像区域，既可以如图3所示，直接将成形截面6的边界7作为成像区域边界以减小成像扫描范围，提高成像效率。也可以如图4所示，根据当前成形截面6提取矩形包围框8作为成像区域边界。此外，还可以根据三维几何模型，提取模型外包围盒，将包围盒的横截面边界作为成像区域边界，以保证每一层具有相同的成像区域，简化后续的扫描和数据处理过程。

随后，控制系统(控制器)根据当前层成像区域的大小，选择合适的扫描方式和参数对成像区域进行填充扫描。优选地，扫描线填充间距与扫描范围相关，扫描范围越大，扫描线填充间距越大，以提高扫描的效率。

S202、同步采集扫描过程中的二次电子信号和偏转信号(即电子束偏转信号)。

在电子束扫描过程中同时采集电子束偏转线圈的输出信号(即电子束偏转信号)和二次电子采样系统的输出信号(即二次电子信号)。

具体而言，利用电子束偏转信号触发二次电子采样系统，在电子束开始扫描时启动，连续采集偏转信号和二次电子信号，在扫描结束时停止。

S203、对二次电子信号和偏转信号进行处理，以构成二维电子图像。

首先对电子信号(即二次电子信号)进行信号处理，去除二次电子和背散射信号中的高频噪声，具体地，可采用数字信号滤波和小波分解等方法。

然后根据电子束偏转信号与坐标点的映射关系，将偏转信号转换成电子束扫描点坐标，将相同坐标位置处的二次电子信号取特征值，如平均值等，将位置相关的特征值根据全局最大最小值转化为灰度值，并将该特征值(灰度值)按照扫描点位置排列成二维图像(即二维电子图像)，如图5所示，分别为根据左右探测器信号绘制的二次电子图像(即二维电子图像)。

S204、对二维电子图像进行处理和分析以统计成形精度和识别缺陷，以用于工艺反馈控制。

具体而言，利用图像处理算法或深度学习算法从每一帧的图像组上提取熔融层轮廓，与原始CAD轮廓数据对比，计算当前层成形的精度；通过图像处理或深度学习算法识别熔融层上孔隙、凸起等缺陷，统计缺陷的数量、尺寸和位置分布等。和值图像和差值图像与初始的单通道图像形成包含四张二维电子图像的图像组。

根据所获得精度和缺陷信息，判断是否停止打印或执行修复。具体地，当成形尺寸误差超出阈值则停止打印；当缺陷数量超出停机阈值时停止打印，如果未超出停机阈值，但超出修复阈值，则对当前熔融层进行局部重熔，修复缺陷；或者调整下一层扫描成形工艺参数，修复熔融层缺陷。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过对位于不同方位的二次电子和/或背散射电子探测器信号进行数学运算，以识别不同种类缺陷，判断成形质量，其中，数学运算包括对位于不同方位的二次电子和/或背散射电子的探测器信号进行加法和减法运算。

具体而言，通过将对称式双探测器系统的左右探测器信号进行相加和相减，获得和值图像和差值图像，如图6所示。其中，和值图像突出粉末床和熔融实体层的对比度和孔隙缺陷特征信息，差值图像强调宏观渐变形貌，对表面起伏敏感。上述数据处理方式极大简化了后续特征提取和缺陷识别的难度，为后续的实时监测和反馈控制创造了条件。

进一步地，在本发明的一个实施例中，根据位于不同方位的二次电子和/或背散射电子的探测器信号，求解成形层的表面高度分布。

具体而言，利用两侧对置的二次电子探测器系统，获得不同方位二次电子分布的图像，根据二次电子产量和发射方向与电子束入射角的关系，求解表面高度分布，图7为根据双探测器信号计算所得单扫描层高度分布。

根据本发明第一个实施例提出的具有实时原位检测功能的增材制造方法及装置，能够有效解决现有电子束选区熔化设备中原位检测困难和检测精度低的问题，提前发现工艺过程中的问题，从而有效避免零件成为废品造成材料和时间的浪费，可以实时对电子束选区熔化熔融层进行监测，发现和识别缺陷并及时修复，提高电子束选区熔化工艺的良品率。

上述为本发明的第一个实施例，基于第一个实施例，本发明实施例提出了另一种具有实时原位检测功能的增材制造装置及方法，本实施例和上一实施例在描述内容上各有侧重，各实施例之间对于未尽述步骤可相互参考。在本发明的第二个实施例中，主要利用二次电子和背散射电子检测粉末床及成形件的表面形貌，进而监测成形过程及成形质量，两个实施例各有侧重，下面将结合图8对本发明第二个实施例进行详细阐述。

如图8所示，增材制造装置利用二次电子和背散射电子检测粉末床及成形件的表面形貌，进而监测成形过程及成形质量，其中，增材制造装置包括：电子束发射聚焦扫描装置1、复合电子信号采集装置2、成形区域3和控制器(图中未具体标识)。

其中，成形区域3位于成形真空室5内部；电子束发射聚焦扫描装置1位于成形区域3上方，利用电子束4扫描成形区域3，且扫描范围覆盖成形区域3。复合电子信号采集装置2采集电子束4扫描成形区域时产生的二次电子信号和背散射电子信号。控制器用于控制电子束发射聚焦扫描装置1对成形区域3进行扫描处理，并控制复合电子信号采集装置2采集电子束4扫描过程中的复合电子信号和电子束偏转信号，并对信号(复合电子信号和电子束偏转信号)进行数据处理生成图像、分析成形质量和进行工艺反馈控制。复合电子信号包括二次电子信号和背散射电子信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，复合电子信号采集装置包括：至少一个二次电子探测器2-1、至少一个背散射电子探测器2-4、电流放大器2-2和AD采集卡2-3。

其中，至少一个二次电子探测器2-1和至少一个背散射电子探测器2-4，二次电子探测器2-1位于成形真空室内部，位于成形区域四周，以不影响电子束对最大成形范围的扫描为准，且二次电子探测器部分或全部位于距离成形区域3垂直高度小于扫描范围长度的区域。背散射电子探测器2-4位于成形真空室5内部、并位于成形区域3正上方，且距离成形区域3的垂直距离大于扫描范围的长度。电流放大器2-2的多个输入端分别连接至少一个二次电子探测器2-1和至少一个背散射电子探测器2-4，将二次电子信号和背散射电子信号放大后输入AD采集卡2-3。AD采集卡2-3的多个采样通道均与电流放大器相连，且与控制器相连，AD采集卡的另外两路输入通道连接电子束发射聚焦扫描装置的偏转线圈，同步采集偏转线圈的驱动信号。电子束偏转信号既可以称为所述偏转线圈的驱动信号，也可以称为电子束偏转线圈的输出信号，通过监测电子束发生聚焦偏转装置的偏转线圈的监测接口得到，利用所述电子束偏转信号可以获得电子束的实时位置信息。

进一步地，在本发明实施例中，如图9所示，具有实时原位检测功能的增材制造方法，执行上述实施例的增材制造装置，其中，方法利用二次电子与背散射电子构成的复合信号(即复合电子信号)检测粉末床及成形件的表面形貌，进而监测成形过程及成形质量，包括以下步骤：

S901、根据成形截面选择预设的成像区域(即成形区域)，并控制电子束对成像区域进行扫描；

S902、同步采集扫描过程中的电子束偏转信号与复合信号；

S903、对电子束偏转信号与复合信号进行处理，以构成二维图像(即二维电子图像)；

S904、对二维图像进行处理和分析以统计成形精度和识别缺陷，并进行工艺反馈控制。

下面将结合附图和实施例对具有实时原位检测功能的增材制造装置进行进一步阐述。

进一步地，在本发明的一个实施例中，二次电子探测器2-1和背散射电子探测器2-4为平整板材，且材质为导电材料。

可以理解的是，二次电子探测器2-1和背散射电子探测器2-4可选择任何导电性良好且耐高温、耐辐射的材料，特别地，本实施例中选择黄铜材料，当然，在此仅作为示例，本领域技术人员可以根据实际的情况选择具体材料，不做具体限定。

需要说明的是，在二次电子探测器上施加正电压，吸引低能二次电子，以增强二次电子信号强度。在背散射电子探测器上施加负电压，排斥低能二次电子，以限制二次电子信号对背散射电子信号的影响。

进一步地，在本发明的一个实施例中，背散射电子探测器2-4可以为环形探测器或非环形探测器，位于电子束发射聚焦扫描装置的正下方，且与成形区域平行；其中，环形探测器呈环形，且与电子束发生聚焦偏转装置同轴；非环形探测器为半圆环或1/4圆环，且当非环形探测器数量大于等于两个时，非环形探测器关于电子束发生聚焦偏转装置轴线圆周对称。

具体而言，如图8所示，在本发明第一个实施例结构的基础上，增加至少一个背散射电子探测器2-4。背散射电子探测器2-4位于成形真空室内部，成形区域正上方，且距离成形区域的垂直距离大于成形范围最大边长的2倍。背散射电子探测器可以为环形探测器或非环形探测器，其中，如图10所示，具体包括：

(1)背散射电子探测器可以为一块环形探测器，具体地，可以为一块环形背散射电子探测器，其中，环形探测器设置的具体数量，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。环形同轴探测器位于电子束发射聚焦扫描装置的正下方且与电子束发生聚焦偏转装置同轴，且与成形区域平行。

(2)背散射电子探测器也可以为非环形探测器，也就是说，非环形探测器的数量至少为一块，当然，也可以有很多块，在此仅作为示例，不做具体限定。非环形探测器可以为半圆环或1/4圆环，或者也可以为其他大小的圆环，在此不做具体限定，当非环形探测器数量大于等于两个时，非环形探测器位于电子束发射聚焦扫描装置的下方、关于电子束发生聚焦偏转装置轴线圆周对称，且与成形区域平行。

另外，本发明实施例采用具有复合电子探测系统的增材制造装置，可以进一步简化检测过程。典型地，利用顶部探测器信号可以容易地获得成形熔融层的轮廓和成形精度，以及缺陷存在的位置，然后借助侧置探测器信号来判断缺陷种类和统计数量。

根据本发明第二个实施例提出的具有实时原位检测功能的增材制造方法及装置，能够有效解决现有电子束选区熔化设备中原位检测困难和检测精度低的问题，提前发现工艺过程中的问题，从而有效避免零件成为废品造成材料和时间的浪费，可以实时对电子束选区熔化熔融层进行监测，发现和识别缺陷并及时修复，提高电子束选区熔化工艺的良品率。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。