CO2激光增材制造熔覆高度實時檢測與閉環(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，成形精度高等特點受到學(xué)者關(guān)注，廣泛應(yīng)用于國防、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，對熔覆過程的穩(wěn)定性以及熔覆表面質(zhì)量的關(guān)注鮮有涉及。針對目前狀況，本文將主要研究以CO2激光為熱源的熔覆過程的穩(wěn)定性，并對熔覆高度進(jìn)行檢測與控制。
　　本文重點進(jìn)行了基于

2、CCD被動視覺傳感的檢測與控制，開發(fā)了檢測與控制軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)了以CO2激光為熱源的熔覆過程高度信息的檢測、實時顯示、存儲以及回放等功能。借助開發(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，實現(xiàn)了熔覆過程的遠(yuǎn)程控制。
　　圖像處理算法的開發(fā)是實現(xiàn)熔覆過程檢測的關(guān)鍵，考慮到熔覆過程中光致等離子體的干擾，選取合適的檢測位置，將平滑、濾波、閾值分割、Sobel邊緣提取等圖像處理技術(shù)應(yīng)用在激光熔覆過程檢測中，實現(xiàn)了熔覆層高度

3、特征的提取，最終獲得的高度檢測重復(fù)誤差小于0.1mm。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了熔覆實驗，驗證了影響每層熔覆高度增長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。通過比較熔覆高度設(shè)定值與實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