[发明专利]金属增材制造熔池形貌三维视觉传感器及检测方法

摘要

本发明提供一种金属增材制造熔池形貌三维视觉传感器及检测方法，传感器包括摄像机、光学镜头、光学三棱镜、复合滤光系统，光学三棱镜用于构造虚拟摄像机，使单摄像机获得上下熔池图像对，金属增材制造熔池形貌三维视觉检测方法如下标定两虚拟摄像机内外参数及相对位置关系，三维视觉传感器采集金属增材制造上下熔池图像，上下熔池图像极线矫正，熔池图像视差图求取，金属增材制造熔池形貌三维重建；本发明设计的传感器装配灵活，可获得上下熔池图像对，适用于不同尺寸大小金属增材制造熔池的检测，检测方法可实现金属增材制造熔池三维形貌的在线检测，为金属增材制造熔池尺寸智能控制提供了有效的技术支撑。

主权项

一种金属增材制造熔池形貌三维视觉传感器，其特征在于：包括由顶板(9)、底板(13)、前侧板(10)、后侧板(11)、左侧板(12)围成的传感器外壳，顶板(9)上设有摄像机通孔槽(14)，摄像机(1)和顶板(9)之间设有垫块(8)，所述摄像机(1)和垫块(8)通过螺栓连接在顶板(9)的摄像机通孔槽(14)中，摄像机(1)前方通过螺纹连接光学镜头(2)，所述光学镜头(2)前方通过螺纹连接圆形套筒(5)，复合滤光系统(4)安装在圆形套筒(5)内部，用于过滤金属增材制造热源辐射的杂光，所述复合滤光系统(4)包括滤光片、减光片以及透光玻璃片，与左侧板(12)相对的一侧设有光学三棱镜带槽固定板(6)，光学三棱镜带槽固定板(6)上设有三角形槽，三角形槽内安装光学三棱镜(3)，光学三棱镜(3)的顶角棱(16)正对金属增材制造熔池平面，光学三棱镜(3)的底面(17)与摄像机(1)光轴垂直相交，光学三棱镜(3)的顶角棱(16)与摄像机(1)光轴垂直相交于顶角棱(16)的中点，光学三棱镜(3)的上侧面(27)与顶板(9)的上表面平行，金属增材制造熔池反射光线透过光学三棱镜(3)时，分别经光学三棱镜(3)第一侧面(18)、底面(17)的折射，以及第二侧面(19)、底面(17)的折射，形成两束相交光线，由此构造出关于摄像机(1)光轴对称的上下虚拟摄像机，使得摄像机(1)获得上下金属增材制造熔池图像；所述光学三棱镜带槽固定板(6)顶面通过螺栓和顶板(9)连接，顶板(9)上设有使光学三棱镜带槽固定板(6)横向滑动的光学三棱镜通孔槽(15)；光学三棱镜带槽固定板(6)靠近摄像机(1)的一侧设有光学三棱镜穿孔固定板(7)，所述光学三棱镜穿孔固定板(7)将光学三棱镜(3)压在所述光学三棱镜通孔槽(15)中。