[发明专利]激光熔覆快速成形层高测量装置与闭环控制方法

权利要求书

1.激光熔覆快速成形层高测量装置，其特征在于：包括三个激光2D位移传感器，相互成120°夹角并环绕安装在熔覆头(1)的周围，用于测量金属熔池(5)周围封闭的激光等边三角形边线上的熔覆层(6)高度；且每个激光2D位移传感器配有传感器控制器，用于其上的CMOS图像信号转化为高度数据，并通过以太网传输给控制单元；

控制单元，用于处理三个激光2D位移传感器采集的数据，计算出熔覆层(6)高度值并反馈给上位机；

显示器，用于实时显示三个激光2D位移传感器测量的高度数据与控制单元处理后的层高高度数据；

其中，三个激光2D位移传感器均通过传感器安装架(2)安装在熔覆头(1)的周围；

每个激光2D位移传感器的采样频率设为f＝500Hz～1000Hz；激光等边三角形在加工件表面边长为12mm～15mm，在传感器属性中设置每条线段上每个时间点的扫描点数为N＝400～800。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆快速成形层高测量装置，其特征在于：控制单元为PLC、DSP芯片或者嵌入式微处理器。

3.权利要求1或2所述的激光熔覆快速成形层高测量装置的闭环控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在激光成形开始前，调整熔覆头(1)离焦量至设定值，测量三个激光2D位移传感器至基体(8)的距离，作为标准距离值输入控制单元进行标定；

2)在激光成形开始后，将三个激光2D位移传感器测得的3组高度数据实时传输给对应的传感器控制器，再通过传感器控制器传输给控制单元，控制单元将3组高度数据标记为三个向量A、B及C，通过冒泡排序法或max()函数筛选出其中总和最大的相邻的10个点，它们的平均值即为当前时间点的最高熔覆层(6)的高度；

3)将多个时间点测得的，小于标准距离值0.1～0.4mm范围内的最高点取平均值，作为该熔覆层(6)的层高高度值，控制单元将此层高高度值反馈给上位机，进而控制激光熔覆头(1)的提升量。

4.根据权利要求3所述的激光熔覆快速成形层高测量装置的闭环控制方法，其特征在于，步骤2)中，三个向量A、B及C相互搭接。