一种圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控装置及方法与流程

技术特征：
1.一种圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控方法，其特征在于，所述圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控方法包括：步骤一，设定初始参数进行单层激光熔覆，将两个工业相机其中一个以旁轴方式固定在熔覆头旁边，保证采集相机能够采集熔覆喷嘴、基体上熔覆层的层厚图像，第二个相机放置在与基板水平的层面，保证能够采集到基体以及熔覆时熔池的图像；步骤二，通过图像处理模块对熔覆图像进行像素处理、滤波降噪处理和轮廓表征处理；步骤三，通过反馈控制模块判断熔覆层的数据是否与设定值相同，如果小于标准值，则需要调整激光功率或者离焦量保持单层熔覆层高度；步骤四，从第二层开始设定熔覆层单层偏移量和下一层熔覆层高度即z轴提升量，开始熔覆下一层；步骤五，成型角度控制，熔覆头与基体的相对位移再次通过图像旁轴采集模块确定熔覆层的图像，通过处理单元得到成形熔池的轮廓，计算在熔覆层的实际高度变化δz、实际偏移量δy以及倾斜角度α＝tan-1
(δy/δz)。2.如权利要求1所述的圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控方法，其特征在于，步骤二中，在对相机进行像素处理时矫正相机与待熔覆面之间的角度所带来的误差，综合得到图像像素与实际值的比例为n:1；步骤二中，轮廓表征用于计算熔覆层的厚度宽度，表征方法如下：对得到的三维轮廓进行数值化处理，首先建立三维坐标系，以基底为xy平面，圆形件的圆心为原点、圆形件的中心线为z轴建立三维坐标系；得到各关键点的位置数据，包括熔覆头光斑和熔覆层起始点，以及单层熔覆完成点的位置数据；在同一熔覆层中，选取三个点参考点，计算出三个坐标点z轴方向位置信息变化，取均值作为高度值，保证熔覆层高度数据的准确性。3.如权利要求1所述的圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控方法，其特征在于，步骤四中，采用螺旋上升式的扫描方式且在每一层熔覆完成后设置一个冷却时间，减少热应力堆积；步骤五中，所述实际高度变化δz的计算公式为：4.如权利要求1所述的圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控方法，其特征在于，步骤五中，所述实际偏移量δy的计算公式为：式中，ρ为不锈钢的密度，g为重力加速度，f为摩擦系数。5.一种实施权利要求1～4任意一项所述圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控方法的圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控装置，其特征在于，所述圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控装置包括：熔覆模块，用于对目标件进行熔覆成形；
图像旁轴采集模块，用于对熔覆过程中熔池的图像进行实时采集，并将收集到的图像传输给图像处理模块；图像处理模块，用于对熔覆过程中熔覆层图像进行处理，得到实时熔池成型轮廓，采用图像解析法计算出熔覆层高度、偏移量以及倾斜角度，并将所得信息传送给控制单元；反馈控制模块，用于将计算所得水平偏移量和熔覆层倾角与设定倾角阈值进行对比，判断下一熔覆层的偏移量和角度，再将信息传输给熔覆头，进行下一层熔覆，直至熔覆完成。6.如权利要求5所述的圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控装置，其特征在于，所述熔覆模块包括送粉器、激光器、熔覆头、工作台和基板，所述基板位于工作台上端，所述熔覆头位于基板上侧，所述送粉器、激光器分别通过连接线路与熔覆头连接。7.如权利要求5所述的圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控装置，其特征在于，所述图像旁轴采集模块包括两个ccd相机，两个ccd相机以旁轴方式固定在熔覆模块的熔覆头旁边，与熔覆头同步运动；所述图像处理模块包括像素处理单元、图像滤波降噪单元和视觉特征提取单元。8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：步骤一，设定初始参数进行单层激光熔覆，将两个工业相机其中一个以旁轴方式固定在熔覆头旁边，保证采集相机能够采集熔覆喷嘴、基体上熔覆层的层厚图像，第二个相机放置在与基板水平的层面，保证能够采集到基体以及熔覆时熔池的图像；步骤二，通过图像处理模块对熔覆图像进行像素处理、滤波降噪处理和轮廓表征处理；步骤三，通过反馈控制模块判断熔覆层的数据是否与设定值相同，如果小于标准值，则需要调整激光功率或者离焦量保持单层熔覆层高度；步骤四，从第二层开始设定熔覆层单层偏移量和下一层熔覆层高度即z轴提升量，开始熔覆下一层；步骤五，成型角度控制，熔覆头与基体的相对位移再次通过图像旁轴采集模块确定熔覆层的图像，通过处理单元得到成形熔池的轮廓，计算在熔覆层的实际高度变化δz、实际偏移量δy以及倾斜角度α＝tan-1
(δy/δz)。9.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实施权利要求1～4任意一项所述圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控方法。10.一种圆形倾斜薄壁件，其特征在于，所述圆形倾斜薄壁件搭载权利要求5～7任意一项所述圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控装置。

技术总结
本发明属于增材制造技术领域，公开了一种圆形倾斜薄壁件激光熔覆成形角度自适应调控装置及方法，包括熔覆模块、图像旁轴采集模块、图像处理模块和反馈控制模块。本发明中的图像旁轴采集模块能够实现对圆形倾斜件激光熔覆成形时熔池的形貌以及熔覆件倾角的在线检测，实时监测单层熔覆层成形厚度以及下一层的熔覆层的水平偏移量，从而能够准确的检测出当前熔覆层倾斜角；本发明所提出的自适应调控方法，在熔覆过程中能够将单层熔覆时熔池成形高度与多层熔覆层倾角对比预先设定好的倾角阈值，实时的调整Z轴提升量和水平偏移量，实现了对圆形倾斜件倾斜角度的控制，具有动态即时调整，提高成型质量等优点。提高成型质量等优点。提高成型质量等优点。


技术研发人员：夏绪辉 高玉鼎 陈宝通 李文喜 刘翔 李鑫 张欢 张泽琳 王瞳 刘玉波 曹建华 严旭果 王蕾
受保护的技术使用者：襄阳博亚精工装备股份有限公司
技术研发日：2021.09.06
技术公布日：2022/1/28