[发明专利]一种基于视觉技术的熔池监控方法

说明书

本发明涉及增材制造中的熔池监控方法，为解决电弧熔丝增材制造时，现有技术无法准确获得熔池尺寸数据，或未对图像特征所代表的实际尺寸信息的获取做进一步探讨的技术问题，提供一种基于视觉技术的熔池监控方法，包括：S1，获取熔池的行程轨迹，在行程轨迹上预设多个监测点；S2，在熔池旁设置相机和红外激光光源，相机和红外激光光源分别安装在两个六自由度运动平台上；S3，预设相机和红外激光光源在每个监测点处的工作角度，使得在每个监测点处，相机的入射角光轴与红外激光光源出射方向光轴相交于监测点处；S4，在每个监测点处对相机进行标定；S5，采集熔池图像，对熔池图像进行处理，得到每个监测点处的熔池尺寸，实时调整增材制造路径。

技术领域

本发明涉及增材制造中的熔池监控方法，具体涉及一种基于视觉技术的熔池监控方法。

背景技术

在电弧熔丝增材制造实体结构时，丝材端部形成的液态熔滴向熔池的过渡方式，对实体结构成形过程的稳定性及成形质量都有重要影响，当熔滴形成细滴过渡或射流过渡时，电弧能够稳定燃烧，但一旦形成大颗粒过渡，或送丝速度过快，都会造成制造过程不稳定和熔积层表面平整度差等问题，导致下一层堆积，使表面起伏程度进一步增大。

申请号为CN201710837757.X的中国专利“一种基于多波段耦合的增材制造过程熔池监测装置及方法”中公开了一套由透镜组成的光学单元，熔池的辐射光和反射的照明光，依次经过多波长折-衍混合聚焦镜、扫描振镜、二色向镜和分光镜逆向光路传播，该专利提出的监测方法能够监控熔池尺寸，但该专利中提到的装置对熔池的光学表现进行了光学转换，虽然可以获取到熔池的演变过程，但没有明确指出对熔池尺寸的准确数据如何获得，再者，在对熔池的光学处理上，使用了较为繁琐的光学透镜单元。

另外，合肥工业大学杨启在2019年刊《合肥工业大学》上发表的硕士论文《激光熔覆熔池尺寸检测及控制的研究》中，介绍了一种利用CCD相机对熔池进行监控的设备，设备的特点是相机与激光光源同轴架设，避免了在熔池侧面拍摄时，相机需要随熔池运动方向变化而调整，但作者的工作仅停留在对熔池尺寸图像的轮廓获取，并没有对图像特征所代表的实际尺寸信息如何获取再做进一步探讨，而实际应用中，熔池的尺寸宽度是很有指导意义的参数。

发明内容

本发明为解决电弧熔丝增材制造时，现有技术无法准确获得熔池尺寸数据，即使获得了熔池尺寸图像的轮廓，也未对图像特征所代表的实际尺寸信息的获取做进一步探讨的技术问题，提供一种基于视觉技术的熔池监控方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于视觉技术的熔池监控方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：

S1，获取熔池的行程轨迹，在所述行程轨迹上预设多个监测点；

S2，在熔池旁设置相机和红外激光光源，所述相机和红外激光光源分别安装在两个六自由度运动平台上；

S3，根据步骤S1预设的监测点，预设相机和红外激光光源在每个监测点处的工作角度，使得相机的光轴与红外激光光源光轴相交于监测点处；

S4，在每个监测点处对相机进行标定

S4.1，将标定板依次放置在各监测点处，使用相机对标定板进行拍摄，在每个监测点处采集多张图像，多张所述图像能够覆盖相机视野；

S4.2，根据步骤S4.1在每个监测点处采集的多张不同角度的图像，以及相机的硬件参数，分别在每个监测点处获得一组投影放射变换矩阵，作为每个监测点处的基准数据；

S5，在增材制造过程中，通过相机和红外激光光源，在每个监测点处采集熔池图像，对熔池图像进行处理，得到每个监测点处的熔池尺寸，依据步骤S4.2得到的每个监测点处的基准数据，实时调整增材制造路径。