CO2激光增材制造熔覆高度實(shí)時(shí)檢測(cè)與閉環(huán)控制.pdf

1、以激光作為熱源的增材制造（Laser addictive manufacturing,LAM）方法以其柔性化程度高，環(huán)境要求低，成形精度高等特點(diǎn)受到學(xué)者關(guān)注，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、汽車制造以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。目前，激光熔覆成形主要側(cè)重于熔覆工藝探索以及成形構(gòu)件組織性能的研究，對(duì)熔覆過(guò)程的穩(wěn)定性以及熔覆表面質(zhì)量的關(guān)注鮮有涉及。針對(duì)目前狀況，本文將主要研究以CO2激光為熱源的熔覆過(guò)程的穩(wěn)定性，并對(duì)熔覆高度進(jìn)行檢測(cè)與控制。
　　本文重點(diǎn)進(jìn)行了基于

2、CCD被動(dòng)視覺(jué)傳感的檢測(cè)與控制，開(kāi)發(fā)了檢測(cè)與控制軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了以CO2激光為熱源的熔覆過(guò)程高度信息的檢測(cè)、實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)以及回放等功能。借助開(kāi)發(fā)軟件以及數(shù)據(jù)采集卡等設(shè)備，完成了外接設(shè)備與原有設(shè)備的通信，實(shí)現(xiàn)了熔覆過(guò)程的遠(yuǎn)程控制。
　　圖像處理算法的開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)熔覆過(guò)程檢測(cè)的關(guān)鍵，考慮到熔覆過(guò)程中光致等離子體的干擾，選取合適的檢測(cè)位置，將平滑、濾波、閾值分割、Sobel邊緣提取等圖像處理技術(shù)應(yīng)用在激光熔覆過(guò)程檢測(cè)中，實(shí)現(xiàn)了熔覆層高度

3、特征的提取，最終獲得的高度檢測(cè)重復(fù)誤差小于0.1mm。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了熔覆實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了影響每層熔覆高度增長(zhǎng)量的主要影響因素是熔覆速度與送粉速率，為后續(xù)閉環(huán)控制奠定了基礎(chǔ)。
　　鑒于熔覆過(guò)程單層熔覆高度隨熔覆層數(shù)的增加而降低，本文建立了單層熔覆平均高度與熔覆速度之間的關(guān)系模型；開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的算法，將每層熔覆平均高度作為被控量，熔覆速度作為控制量。通過(guò)比較熔覆高度設(shè)定值與實(shí)際值的偏差以及偏差變化率進(jìn)行熔覆速度調(diào)節(jié)，并在此基礎(chǔ)上利用