[发明专利]一种扫描精度在线监控系统及方法

权利要求书

1.一种扫描精度在线监控方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、采集烧结所产生的可见光信号形成光斑原始图像，并对光斑图像进行处理获得激光光斑可计算图像信息；

S2、计算出光斑所在位置的极坐标值A(ρ,θ)；

S3、将光斑的极坐标值A(ρ,θ)转化为2维笛卡尔坐标系坐标A(x,y)；

x＝ρ·cosθ；

y＝ρ·sinθ；

S4、将计算得到坐标值A(x,y)与当前扫描设定位置A’(x’,y’)做比较，实时得到当前光路系统几何偏差△A(△x,△y)，并通过控制单元实时矫正光路部件，以保证加工零件的几何精度；

其中△x＝x’-x；

△y＝y’-y；

S5、再次利用监控系统进行检测，重复步骤S1-S4，直到几何精度偏差得到纠正，形成闭环控制。

2.根据权利要求1所述的扫描精度在线监控方法，其特征在于：步骤S1的图像处理包括降噪、调整亮度、清除激光输出功率的影响、清除扫描方向的影响以及清除保护气流的影响。

3.根据权利要求2所述的扫描精度在线监控方法，其特征在于：图像处理具体包括以下步骤：

①在加工区域的中心及四角位置，使用不同功率、不同扫描方向的标准试块进行加工实验，并记录标准光斑图样，对比分析不同功率时光斑扩大尺寸、不同扫描角度时光斑拉伸方向和拉伸长度以及气流方向对光斑形状的拉伸；

②在实际检测过程中，在相同的方向以相同的比例压缩光斑图像，使之回到实际形状，消除步骤①的影响。

4.根据权利要求1所述的扫描精度在线监控方法，其特征在于：S2中当激光光斑照射在粉平面不同的位置时，红绿两个色斑将沿相应的方向被拉长，从红绿色斑拉长的方向和变形的长度，能够计算出光斑所在位置的极坐标值A(ρ,θ)，

其中：

ρ＝a+b·(ρ_绿-ρ_红)；

θ＝c+d·θ_绿；

式中，a、b、c、d为与设备相关的常数，ρ_绿、ρ_红、θ_绿为红绿色斑在图像信息中的测量极坐标值。

5.一种扫描精度在线监控系统，其特征在于：其包括同轴光斑观测系统、图像分析系统、光斑位置计算单元以及控制单元；

所述同轴光斑观测系统包括分光装置和高速相机，所述分光装置和高速相机安装在SLM设备原有的光路系统中，所述高速相机能够采集烧结所产生的可见光信号形成光斑图像，所述图像分析系统用于对高速相机采集的光斑图像进行处理获得激光光斑，

所述控制单元将光斑的极坐标值A(ρ,θ)转化为2维笛卡尔坐标系坐标A(x,y)，并与当前扫描设定位置A’(x’,y’)做比较，实时得到当前光路系统几何偏差△A(△x,△y)，并通过控制单元实时矫正光路部件，以保证加工零件的几何精度。

6.根据权利要求5所述的扫描精度在线监控系统，其特征在于：处理后激光光斑的图像主要由红、绿两个色斑组成，当激光光斑照射在粉平面不同的位置时，红绿两个色斑将沿相应的方向被拉长，从红绿色斑拉长的方向和变形的长度，光斑位置计算单元能够计算出光斑所在位置的极坐标值A(ρ,θ)。

7.根据权利要求5所述的扫描精度在线监控系统，其特征在于：其中

ρ＝a+b·(ρ_绿-ρ_红)；

θ＝c+d·θ_绿；

式中，a、b、c、d为与设备相关的常数，ρ_绿、ρ_红、θ_绿为红绿色斑在图像信息中的测量极坐标值。