[发明专利]弧压辅助的GTA增材制造熔宽检测视觉系统实时标定方法

摘要

本发明提供一种弧压辅助的GTA增材制造熔宽检测的视觉系统实时标定方法，利用弧压信号可间接表征钨极尖端到堆积层表面的距离的特点，将弧压信号融合到熔池检测的视觉系统标定中，通过测定钨极尖端到堆积层表面的距离，采集弧压变化曲线并进行滤波处理，计算不同钨极尖端到堆积层表面的距离下，图像中不同列的像素比例因子，从而完成视觉系统的实时标定；本发明将虚拟弧压信号融合到熔池检测的视觉系统实时标定中，有效地解决了GTA填丝增材制造过程熔宽检测的视觉系统标定失效难题，且可以适用于复杂构件GTA填丝增材制造熔宽尺寸的实时检测，为后续GTA填丝增材制造堆积尺寸的实时控制提供了可靠的技术支撑。

主权项

1.一种弧压辅助的GTA增材制造熔宽检测视觉系统实时标定方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：调整GTA枪姿态，使其垂直于基板表面，将视觉系统安装在GTA枪后方，保持GTA枪轴线、视觉系统中心轴与堆积路径方向在同一平面内，调整视觉系统位置，使视觉系统中心轴与GTA枪轴线的夹角α为10‑20°；步骤二：打磨基板，在基板上堆积N层堆积道，熄灭电弧；步骤三：将GTA枪移动至堆积层高度平稳段区域，所述高度平稳段区域是指堆积路径长度内N层堆积道高度平整的区域，且该区域不包括起弧端和熄弧端，调节GTA枪到堆积层表面的距离，测量GTA枪钨极尖端到堆积层表面的距离L_i；步骤四：将模板厚度d为0.3‑1.8mm的标定模板置于堆积层表面并位于钨极尖端下方，使模板平面与钨极尖端垂直，开启视觉系统，采集标定模板图像，计算图像中第P列和第Q列的像素比例系数C_pi和C_Qi；GTA移动至N层堆积道末端，启动电弧，开始堆积第N+1层，待电弧燃烧2‑5s后，弧压采集系统记录弧压变化曲线，采用滤波算法对曲线进行滤波处理，提取步骤三中GTA枪位置处的弧压U_i；步骤五：继续重复步骤二、步骤三和步骤四，通过改变步骤三中钨极尖端到堆积层表面的距离，获取(L₁，C_p1，C_Q1)，(L₂，C_p2，C_Q2)，(L₃，C_p3，C_Q3)，…，(L_n，C_pn，C_Qn)数据，拟合计算钨极尖端到堆积层表面的距离L与弧压U的标定关系式：L＝aU+b，式中a和b为拟合系数；不同钨极尖端到堆积层表面的距离L下，图像中第P列和第Q列的像素比例系数C_p和C_Q分别表示为：式中：w₀，w₁，…，w_M和v₀，v₁，…，v_M是2M+2个拟合的系数；图像中任意列R(P≤R≤Q)的像素比例系数C_R为：C_R＝(C_Q‑C_P)(R‑P)/(Q‑P)+C_P，待C_R计算后，即完成了不同钨极尖端到堆积层表面的距离L下视觉系统的实时标定。