面向等離子熔積直接成形熔池形貌檢測.pdf

1、等離子熔積快速制造技術是采用等離子熔積與光整技術集成直接快速精細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是質(zhì)量控制的關鍵,通過檢測熔池形貌,保證熔積質(zhì)量,預測熔積工藝參數(shù),從而達到熔積參數(shù)預測反饋自動化.采用機器視覺直接觀察可以獲得很多關于熔池區(qū)及其邊界的有益信息,對研究熔池形貌自動跟蹤有十分重要的意義.但是目前還未能有效加以利用,這是因為熔池區(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)輻射之間的相互關系,本文采用與等離子光譜匹配的濾光系統(tǒng)將強烈紫外及部分可見光濾去,余留的光作為光源,通過CCD攝像機獲得了穩(wěn)定的近熔池區(qū)圖像.通過圖像采集卡與計算機圖像處理單元互相通信完成圖像采集、存儲、處理、特征提取、偏差提取以及過程控制等任務.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,使圖像處理技術具備了實際過程控制的有利條件.通過實驗分析,設計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.通過對近熔池區(qū)原始圖像采取圖像增強、圖像平滑、圖像濾波及圖像邊緣增強等預處理技術得到了無大噪聲干擾的熔池區(qū)形貌圖像.對熔池形貌圖像進行LOG濾波時得到了熔池后方十分清晰的熔池形貌邊緣,這點為進一步利用圖像處理進行熔池形貌跟蹤提供了有利的證據(jù)和進一步工作的希望.本研究首次將最大方差閾值特征提