面向等離子熔積直接成形熔池形貌檢測(cè).pdf

1、等離子熔積快速制造技術(shù)是采用等離子熔積與光整技術(shù)集成直接快速精細(xì)制造金屬零件原型或零件.熔積質(zhì)量控制是通過合理匹配熔積過程參數(shù),控制熔積體的成形質(zhì)量.其中等離子熔積熔池形貌檢測(cè)是質(zhì)量控制的關(guān)鍵,通過檢測(cè)熔池形貌,保證熔積質(zhì)量,預(yù)測(cè)熔積工藝參數(shù),從而達(dá)到熔積參數(shù)預(yù)測(cè)反饋?zhàn)詣?dòng)化.采用機(jī)器視覺直接觀察可以獲得很多關(guān)于熔池區(qū)及其邊界的有益信息,對(duì)研究熔池形貌自動(dòng)跟蹤有十分重要的意義.但是目前還未能有效加以利用,這是因?yàn)槿鄢貐^(qū)存在大量的弧光、飛濺

2、等噪聲的干擾,不易獲得清晰穩(wěn)定的近熔池區(qū)圖像.鑒于弧光與熔積電流及電弧區(qū)輻射之間的相互關(guān)系,本文采用與等離子光譜匹配的濾光系統(tǒng)將強(qiáng)烈紫外及部分可見光濾去,余留的光作為光源,通過CCD攝像機(jī)獲得了穩(wěn)定的近熔池區(qū)圖像.通過圖像采集卡與計(jì)算機(jī)圖像處理單元互相通信完成圖像采集、存儲(chǔ)、處理、特征提取、偏差提取以及過程控制等任務(wù).經(jīng)過濾波系統(tǒng)后采用視覺傳感器可以直接拍攝電弧,此方法的優(yōu)點(diǎn)在于獲取近熔池區(qū)二維熔池形貌圖像,由于圖像中包含的信息量豐富直

3、觀,加之目前圖像處理算法的成熟,使圖像處理技術(shù)具備了實(shí)際過程控制的有利條件.通過實(shí)驗(yàn)分析,設(shè)計(jì)了適合于等離子熔積的外加濾光系統(tǒng),獲得了滿意的濾光效果.通過對(duì)近熔池區(qū)原始圖像采取圖像增強(qiáng)、圖像平滑、圖像濾波及圖像邊緣增強(qiáng)等預(yù)處理技術(shù)得到了無大噪聲干擾的熔池區(qū)形貌圖像.對(duì)熔池形貌圖像進(jìn)行LOG濾波時(shí)得到了熔池后方十分清晰的熔池形貌邊緣,這點(diǎn)為進(jìn)一步利用圖像處理進(jìn)行熔池形貌跟蹤提供了有利的證據(jù)和進(jìn)一步工作的希望.本研究首次將最大方差閾值特征提