[发明专利]激光近净成型过程中变形场-温度场同步在线监测方法

权利要求书

1.一种激光近净成型过程中变形场-温度场同步在线监测方法，其特征是包括以下步骤：

步骤一，在用于激光打印制作试件的基板上预先用高温漆制备一层耐高温的第一高温散斑；

步骤二，利用半透半反镜将被测物体基板和试件表面发射出的光分成两束不同方向的透射光路和反射光路，将基板的第一高温散斑的一面和试件的被观测表面对准透射光路方向；利用第一双棱镜的两个前表面，用以将透射光路中的图像分成两个带有视差的左右图像；利用第二双棱镜的两个前表面上的不同中心波长的窄带通滤光膜，用以将反射光路中的图像分成两个不同波段的左右图像；

步骤三，利用激光3D打印设备在基板上逐层打印形成试件，控制第一相机从所述透射光路与第二相机从所述反射光路分别同步频率同步采集同时包含有第一高温散斑的基板图像和试件被观测表面的图像；

步骤四，在打印一定层数形成试件后，暂停激光打印，在试件的被观测表面用高温漆制备一层第二高温散斑；

步骤五，重复步骤三和步骤四直到打印结束，其中步骤三分别同步频率同步采集同时包含有第一高温散斑的基板图像和包含有第二高温散斑的试件图像；

步骤六，利用第一计算机对第一相机通过第一双棱镜所采集的两个带有视差的左右图像进行处理，使用三维数字图像相关方法计算出基体和试件的三维变形场；

步骤七，利用第二计算机对第二相机所采集的图像进行处理，使用二维数字图像相关方法，将通过第二双棱镜采集到的两个不同波段的左右图像中对应实际观测表面的同一点进行匹配，获得两个图像中对应像素单元的灰度值，根据对应像素单元的灰度值使用双波段比色测温方法测量全场的温度，获得基体和试件的温度场；

步骤八，使用变形场和温度场空间位置匹配方法，将同一时刻第一相机所采集图像的左图像或者右图像作为参考图像1和第二相机所采集图像的左图像或者右图像作为参考图像2，结合二维数字图像相关算法对参考图像1和参考图像2进行图像匹配，实现基体和试件的变形场和温度场空间点的一一对应。

2.根据权利要求1所述的激光近净成型过程中变形场-温度场同步在线监测方法，其特征是所述步骤一是在对基板进行无水乙醇超声清洗、干燥后再在所述基板上制备第一高温散斑。

3.根据权利要求1所述的激光近净成型过程中变形场-温度场同步在线监测方法，其特征是采用蓝光补光光源，用于对所述基板上的第一高温散斑图像和试件被测物体表面进行照射。

4.根据权利要求3所述的激光近净成型过程中变形场-温度场同步在线监测方法，其特征是在所述透射光路上采用截止片，以解决激光对所述第一相机带来的光晕和局部过曝光的影响。

5.根据权利要求4所述的激光近净成型过程中变形场-温度场同步在线监测方法，其特征是在所述透射光路上采用窄带通蓝光滤波片，用于过滤蓝光以外的幅射光，保留蓝光，并配合蓝光补光光源用于解决试件“成型”过程中金属熔融热辐射引起的大面积过曝光和数字图像相关计算中的“退相关”问题。

6.根据权利要求1所述的激光近净成型过程中变形场-温度场同步在线监测方法，其特征是采用UV保护镜，用于防护激光在打印试件过程中粉末冲击对所述半透半反镜、第一双棱镜、第二双棱镜、截止片、窄带通蓝光滤波片、第一相机和第二相机光学元件造成损伤。

7.根据权利要求6所述的激光近净成型过程中变形场-温度场同步在线监测方法，其特征是采用可升降式金属隔板，用于阻隔激光打印过程中飞溅的火星进入第一相机和第二相机拍摄区域。