基于三維反求的熔積層形貌檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、金屬零件熔積直接成形技術(shù)變革了金屬零件傳統(tǒng)的體積成形和減材加工方式,在高形狀復(fù)雜度、高性能零件制造方面具有巨大優(yōu)勢(shì),代表著先進(jìn)材料短流程制造技術(shù)的發(fā)展方向。由于機(jī)器人具有工作范圍大、自由度多、響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn),因此基于機(jī)器人的金屬零件熔積成形技術(shù)受到關(guān)注。
　　金屬零件機(jī)器人熔積成形是超常態(tài)成形過程,蘊(yùn)含著多參數(shù)的復(fù)雜非線性影響作用。若不對(duì)該過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和控制,則難以獲得滿足成形質(zhì)量和成形精度的金屬零件。因此,有必要開發(fā)金屬熔

2、積成形過程熔積層三維形貌監(jiān)測(cè)系統(tǒng),以保證制件質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。
　　本文首先研究了熔積層三維形貌監(jiān)測(cè)方法對(duì)機(jī)器視覺系統(tǒng)的要求,并根據(jù)其工作原理與要求選擇了合適的三維形貌監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件配置。采用針孔模型和多幅標(biāo)定圖像對(duì)所使用的工業(yè)攝像機(jī)進(jìn)行了標(biāo)定,得到了形狀反求所需的攝像機(jī)參數(shù)。
　　其次,通過直方圖變換和圖像平滑等圖像預(yù)處理方式對(duì)熔積層圖像進(jìn)行處理消除熔積層圖像的噪聲,使熔積層圖像能夠通過三維形貌反求得到接近真實(shí)的熔積形狀

3、。利用局部球面分析的方法,詳細(xì)論述了求解實(shí)際光源的偏角和傾角的方法,并進(jìn)一步進(jìn)行了熔積層表面法矢和高度的求解,得到了熔積層表面形貌。利用制作的半圓柱形標(biāo)定塊對(duì)高度方向Z進(jìn)行了標(biāo)定,據(jù)此可由熔積層CCD圖像反求出熔積層三維形貌。
　　最后,本文利用前述的基于灰度值的三維反求方法對(duì)金屬熔積層進(jìn)行三維形貌反求,進(jìn)行了前述反求模型與方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。以反求的熔積層三維形貌為基礎(chǔ)對(duì)其寬度、高度、截面形狀、中心線位置形狀、熔積層缺陷特征與位置進(jìn)

4、行檢測(cè)與判別。對(duì)熔積層三維形貌反求的誤差來源進(jìn)行了分析,并提出了改進(jìn)措施。
　　實(shí)驗(yàn)表明,本基于灰度值的三維反求系統(tǒng)的反求高度方向誤差小于0.2mm,寬度方向誤差小于1mm,寬度方向誤差小于,圖像處理周期小于156ms,所以,在精度和響應(yīng)頻率上能夠滿足金屬零件熔積直接成形過程成形質(zhì)量可視化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求。同時(shí)由于本方法只需要單幅熔積層數(shù)字圖像即可重構(gòu)熔積層的三維表面形貌,具有數(shù)據(jù)處理速度快、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn),具有工程應(yīng)用價(jià)值