基于激光器的金屬零件直接成形熔積層輪廓識別研究.pdf

1、電弧熔積直接成形技術除了具有増材制造成形技術所固有的優(yōu)點，還有成形件綜合力學性能優(yōu)良的特點，從而受到諸多研究者的重視。但是電弧熔積過程是一個及其復雜的成形過程，若不能實時地獲取熔積過程信息，熔積層過程單道質量、多道搭接以及多層堆積質量將難以控制，最終會嚴重影響金屬零件的成形精度和成形質量。為了獲得高質量高精度的熔積零件，需要對熔積成形過程進行實時監(jiān)控，根據(jù)獲得的有效熔積過程信息來合理的調整機器人行走軌跡和熔積電流、電壓、弧長等參數(shù)，以保

2、證均勻而又高質量的金屬零件內(nèi)部組織性能。
　　首先，針對課題組在熔積成型過程中對熔積層形貌檢測的需求，提出了一套采用激光主動光源的熔積層形貌檢測系統(tǒng)，考慮到裝配空間的緊湊，本文采取了一字型激光發(fā)生器傾斜掃描熔積層的安裝方式，為保證熔積層累高后不丟失基準線，巧妙安裝了跟隨采集系統(tǒng)運動的基準薄片，通過激光線相對于基線的偏移量算取對應位置點的高度信息，推導出了熔積層上任意激光點處的相對高度以及兩種測量方式對應的累計高度計算方法。

3、　　然后，根據(jù)連續(xù)圖片的等距性推導計算了多道橫向高度變化曲線，基于求算的高度信息開發(fā)了一種網(wǎng)格狀單道縱向三維形貌重構算法；基于matlab工具箱采用張正友法對CCD內(nèi)部參數(shù)進行了標定，另外，在采集系統(tǒng)常用工作區(qū)間（薄片±5mm內(nèi)）對圖片中單個像素點代表的實際物理尺寸dx、dy進行了標定，同時求取了激光面與CCD光軸夾角α；采集到原始圖片后，通過中值濾波、兩次形態(tài)學開運算、最大熵圖像分割、canny邊緣提取后獲得激光線信息較為完整充滿的二

4、值圖，開發(fā)了適應性較強的基線及熔積層激光線提取算法，保證了后續(xù)高度計算及形貌曲線恢復的可靠性。
　　最后，通過對后段加磁的單道堆高熔積件以及對某厚壁回轉件徑向進行掃描檢測，采用開發(fā)的算法對熔積層求取了累計高度。實驗結果顯示，對于單道堆高熔積件，重建的三維形貌能較好反應出真實的熔積層，堆到10層后累計高度誤差在0.55mm以內(nèi)；對于厚壁回轉件，高度變化曲線能準確反應被測處橫向多道高度變化規(guī)律，高度誤差保證在0.7mm內(nèi)，兩種均能為下