[发明专利]一种基于CCD视觉定位的复杂零件制造方法及其设备

权利要求书

1.一种基于CCD视觉定位的复杂金属零件制造设备，包括光纤激光器、光束聚焦系统、同轴视觉定位系统、粉末铺设系统，其特征在于：

所述光束聚焦系统，包括扩束镜、扫描振镜和F-θ组合透镜；

所述同轴视觉定位系统，包括镀膜反射镜片、CCD和照明装置；

所述粉末铺设系统，包括成型缸、粉末缸、铺粉刮板、控制系统，所述成型缸和粉末缸设有粉末升降机构，铺粉刮板设置于成型缸和粉末缸的上方；所述成型缸、粉末缸和铺粉刮板置于密封成型室内；所述铺粉刮板、粉末升降机构与控制系统相连接；

所述光纤激光器与光束聚焦系统相连接，并聚焦扫描于成型缸；

所述照明装置分别安装在成型缸上部的两侧；

所述同轴视觉定位系统、光纤激光器分别与控制系统相连接。

2.根据权利要求1所述的基于CCD视觉定位的复杂金属零件制造设备，其特征在于：所述铺粉刮板和粉末升降机构通过驱动电机与控制系统相连接。

3.根据权利要求1所述的基于CCD视觉定位的复杂金属零件制造设备，其特征在于：所述密封成型室内充装有惰性气体。

4.根据权利要求3所述的基于CCD视觉定位的复杂金属零件制造设备，其特征在于：所述惰性气体为氩气或氮气中的一种。

5.一种基于CCD视觉定位的复杂金属零件制造方法，其特征在于包括如下步骤：

首先用机加工方法加工出零件外形的简单部分，将零件固定在成型缸中，接着用CAD三维软件设计出零件外形的复杂部分，然后将三维模型进行切片，并利用软件生成扫描路径；

然后通过同轴视觉定位系统对零件进行视觉定位，照明装置发射经过扩束后的照明激光，照射到零件外形的简单部分的表面；照明激光依次经过组合透镜、扫描振镜和镀膜反射镜片发射到CCD；CCD获取一帧零件结合面的图像，该零件结合面的图像经过量化处理后变为数字图像发送到控制系统中；接着利用定位软件开始对采集的该零件结合面的图像进行标定、定位数据分析，找出零件结合面的中心点，令待加工零件的第一层图像中心与获取的零件结合面的图像中心相重合；接着检测并计算出这两个图像间错开的角度，沿着Z轴旋转切片数据，通过闭环控制，不断减小错开角度，获得所需的接合精度；

用选区激光熔化方法加工零件外形复杂的部分，激光从光纤激光器中输出，经扩束镜扩束后，完全透过镀膜反射镜片，照射在扫描振镜表面，然后经过F-θ组合透镜聚焦，聚焦后的激光与成型缸金属粉末表面相作用，将零件堆叠成型。

6.根据权利要求5所述的基于CCD视觉定位的复杂金属零件制造方法，其特征在于，在选区激光熔化方法加工零件外形复杂的部分的过程中，为了增强零件的复杂部分与简单部分的结合面的强度，采用如下方法：（1）对基板进行预热，进行激光空扫描，使基板表层升到所需温度；（2）开始选区激光熔化加工之后，控制铺粉层厚；（3）对零件的结合面预先沟边、采取XY正交层错扫描策略和低速度扫描，提高结合强度。