[发明专利]基于视觉传感的激光增材制造缺陷的在线诊断方法

权利要求书

1.一种基于视觉传感的激光增材制造缺陷的在线诊断方法，其特征在于：所述在线诊断方法所涉及的在线诊断装置包括 CCD 摄像机，所述 CCD 摄像机前置窄带滤光片，所述CCD 摄像机经连接线与图像采集卡相连接，所述图像采集卡安装在计算机内；其中所述CCD 摄像机采用与激光发射器同轴的方式安装在激光增材制造系统中的增材加工头上，并且所述 CCD 摄像机与所述增材加工头保持实时相对静止；所述在线诊断方法包括以下步骤：

步骤 1、当基于同轴送粉的激光增材制造系统开始工作时，通过 CCD 摄像机实时采集熔池模拟图像信号；

步骤 2、通过图像采集卡，将熔池模拟图像信号转换成数字图像信号后导入计算机；

步骤 3、通过计算机对导入的数字图像信号进行实时图像处理以得到熔池面积随时间变化的时域图；其中，在所述计算机中采用 MATLAB 软件对导入的数字图像信号进行图像处理，包括以下处理步骤：

步骤 301、读取熔池图片；

步骤 302、提取熔池图像；

步骤 303、对熔池区域图像进行裁剪；

步骤 304、对裁剪后的熔池图像进行中值滤波；

步骤 305、对滤波后的熔池图像进行灰度变换；

步骤 306、对变换后的熔池图像进行分割；

步骤 307、标记各分割后的熔池图像的连通域；

步骤 308、求取各连通域面积的大小；

步骤 309、求取最大连通域的索引；

步骤 310、获取最大连通域的图像；

步骤 311、对该最大连通域的图像进行几何参数的提取；

步骤 312、根据提取的几何参数，求取熔池面积；

步骤 4、对熔池面积随时间变化的时域图，进行短时傅里叶变换，以得到熔池面积的频域图；

步骤 5、基于熔池面积随时间变化的时域图，判断熔池面积是否发生急剧波动或者变化；其中，结合正态分布 3σ准则或统计过程控制理论，对是否存在明显波动做出判别，或根据需求对判别的敏感度进行调整；

步骤 6、如果否，则表明在激光增材制造过程中不存在制造缺陷；

步骤 7、如果是，则在熔池面积发生急剧波动或者变化的时间段内，判断熔池面积的频域图中是否出现明显的异常波动；其中，结合正态分布 3σ准则或统计过程控制理论，对是否存在明显波动做出判别，或根据需求对判别的敏感度进行调整；

步骤 8、如果是，则表明在激光增材制造过程中存在肉眼可辨的制造缺陷；

步骤 9、如果否，则表明在激光增材制造过程中存在非肉眼可辨的制造缺陷；其中在所述步骤 8 中，通过以下步骤来判断缺陷的类型：

步骤 801、判断激光增材制造过程中，熔池面积的时域曲线是否由相对稳定状态出现陡降波动或变化，且在频域图中对应的区域内出现明显异常波动；

步骤 802、如果是，则表明在激光增材制造过程中存在凹陷或者氧化的缺陷；

步骤 803、如果否，则判断激光增材制造过程中，熔池面积的时域曲线是否由相对稳定状态出现陡升波动或变化，且在频域图中对应的区域内出现明显异常波动；

步骤 804、如果是，则表明在激光增材制造过程中存在凸起的缺陷。

2.根据权利要求 1 所述的基于视觉传感的激光增材制造缺陷的在线诊断方法，其特征在于：所述 CCD 摄像机的采样频率不低于 12 fps。

3.根据权利要求 1 所述的基于视觉传感的激光增材制造缺陷的在线诊断方法，其特征在于：在所述步骤 3 和步骤 4 之间，增加步骤 31：对所得到的熔池面积随时间变化的时域图进行滤波处理。