[发明专利]激光表面强化检测控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种过程检测控制系统，具体地说，是涉及一种对激光淬火过程进行实时检测与控制的系统。

背景技术

目前通过大量的试验或者人工智能技术不断探讨激光淬火工艺参数和材料性能之间的关系，以实现激光表面强化性能预报与工艺参数优化设计，但是，由于激光淬火过程本身的复杂性，同时也由于激光淬火加工要求的日益提高，这种途径的局限性越来越突出。

由于加工材料表面的粗糙度不一样，这就使得在激光加工的过程中，材料表面对激光的吸收率不同，目前的加工方法，激光的加工参数是不变的，这就造成了加工后材料表面的硬化带宽度不同，从而影响工件表面的性能。解决这个问题的关键是根据检测的硬化带的宽度对激光扫描速度进行实时的调整。

PID控制是历史最久，生命力最强的控制方式，PID控制器以其结构简单、对模型具有鲁棒性及易操作等优点，被广泛的应用于众多行业的工业控制中。

发明内容

为了有效准确的实现对淬火性能的预报和工艺参数的优化，本发明提供了一种基于CCD的淬火检测控制系统，实现对激光淬火过程中硬化区域图像实时检测和控制。

本发明专利解决其技术问题的方案是：针对目前对淬火性能预报方法的繁复性、滞后性以及效率低等局限性，本专利采用基于CCD图像采集及处理系统，方便简单的对激光淬火过程进行实时检测，将该检测系统与PID控制方法结合起来，形成闭环的检测控制系统，在激光加工过程中不断调整加工参数，得到宽度均匀的硬化带。本系统可以分为两个模块，即检测模块和控制模块。

检测模块即基于CCD的图像采集与处理系统的内容包括：CCD的图像采集、图像裁剪、对图像进行平滑去噪、图像灰度化、阈值分割处理、伪彩色处理。

在控制模块中，系统不断测量检测模块的到的硬化区域的宽度，并与给定值进行对比，计算得到误差值，以此值来改变激光的扫描速度，将调整后检测得到的硬化带宽度反馈回去，进行闭环的控制。

本发明专利的有益效果是：通过对CCD拍摄得到的图像的处理，可以得到硬化区域的实时动态图像，从而通过控制模块对激光淬火工艺参数进行及时的调整。

附图说明

下面结合附图对系统进行进一步的说明

图1是检测控制系统的示意图。

图中1是控制台驱动装置，2是工件，3是控制台，4是激光器，5是CCD，6是图像检测处理系统，7是PID控制模块，sp是硬化带宽度给定值，pv是实际检测到的值，e是经过计算得到的偏差值，在这里是扫描速度的改变值。

具体实施方式

1、CCD获得激光加工区域的图像，并通过图像采集卡输入到计算机中。

2、图像检测系统对图像进行裁剪、放大、平滑去噪、灰度化、阈值分割以及伪彩色处理。

3、控制模块测量图像中的硬化带宽度(这里得到的单位是像素)，并与给定值进行对比，利用PID计算公式，得到补偿量。

4、根据补偿量对控制台速度进行调节，从而补偿了材料对激光的反射。