[发明专利]一种基于分层截面直接观测的深熔焊接三维小孔重构方法

权利要求书

1.一种基于分层截面直接观测的深熔焊接三维小孔重构方法，

所述方法包括先使用一种复合试件和摄像机(7)得到深熔焊接过程中的一系列小孔截面照片，所述复合试件包括在上的金属试件(4)和在下的GG17试件(5)，且整个复合试件的顶面即金属试件的顶面为平面，金属试件的底面与GG17试件的顶面均为光滑的结合面，所述金属试件和GG17试件的结合面(88)与复合试件的顶面之间呈θ度夹角，且0°＜θ＜90°；

再根据该系列小孔截面照片和建立的移动直角坐标系，把照片上显示的结合面上小孔轮廓在水平面的投影的坐标数据点提取出来，且得到与每张照片上时间点相对应的小孔前沿与结合面的交点M处与复合试件顶面间的距离，即与该张照片上时间点对应的深度Z，并根据每张照片上显示的结合面上小孔轮廓在水平面的投影的各个数据点在X轴方向的坐标L_x和在Y轴方向的坐标B_y换算得到结合面上此时的小孔轮廓的各数据点在X轴方向的坐标L_xt和在Y轴方向的坐标B_yt；最后采用计算机程序将数据拟合，即得到基于分层截面直接观测的深熔焊接重构三维小孔。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述移动直角坐标系中，以激光光轴向下为+Z轴，以激光光轴与复合试件顶面交点为坐标原点O，以焊接速度V方向为+X轴，以复合试件顶面内垂直于焊接速度方向为Y轴。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述摄像机(7)的入光孔中心线与激光束经反射镜(8)反射后的轴线同轴，此时所述摄像机(7)拍摄得到的照片中心即为激光束轴线所在的位置；所述小孔前沿为小孔前沿曲面。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，L_n＝L₀+V*(t_n-t₀)+L′_n，Z₀＝L_n*tanθ，Z_n＝0，L_t＝V*(t-t₀)，Z_t＝(V*(t_n-t)+L′_n-L′_t)*tanθ，B_yt＝B_y，L_xt＝L_x/cosθ；其中，t₀为小孔前沿与结合面开始有交点即摄像机开始捕捉到结合面上小孔轮廓照片的时间点，Z₀是t₀时小孔的深度，L₀是t₀时拍摄的照片中得出小孔前沿到照片几何中心的距离，t_n是相机刚好拍摄到铝合金上表面小孔轮廓的时间点，过了此刻则小孔的前沿由一点变成一段直线，L_n是t₀时小孔底部到t_n时小孔前沿与金属试件上表面交点的水平距离，Z_n是t_n时小孔前沿处的孔深，L′_n是t_n时摄像机拍摄的照片中小孔前沿到照片几何中心的距离，t是t₀-t_n中的任意时刻，Z_t是t时小孔前沿与结合面的交点M处离复合试件顶面的深度，L_t是从t₀时刻到t时刻光轴移动的距离，L′_t是t时摄像机拍摄的照片中小孔前沿到照片几何中心的距离，V为焊接速度。