[发明专利]一种激光增材过程功率联合调控方法

说明书

本发明涉及一种激光增材过程功率联合调控方法，包括以下步骤：步骤S1：离线轨迹规划阶段对角点位置的功率进行调整，得到角点位置的过程包括：对待成型零件的三维模型进行切片处理，获取切片层的轮廓曲线，利用角点响应函数计算轮廓曲线上各点的角点响应值，基于角点响应值，利用非极大抑制法从所有轮廓点中筛选出候选角点，将候选角点的角点响应值与阈值进行比较，得到角点位置；步骤S2：视觉监测阶段将调整后角点位置的功率与PID控制结合进行激光增材过程功率调控。与现有技术相比，可防止由于功率恒定而在尖角处产生较大的温度梯度，避免成型零件出现塌陷与凸起等缺陷，有效提升了成型零件的质量。

技术领域

本发明涉及激光增材质量控制技术领域，尤其是涉及一种激光增材过程功率联合调控方法。

背景技术

在激光增材的过程中，模型的尖角加工处相比其他区域会覆盖更多的金属粉末，热量不能快速散发。由于粉末间的空隙较大，相较于实体材料热传导系数低，热量不能快速散发至周围的粉末材料，使得周围覆盖的粉末材料温度不能及时升高，从而在加工处存在很大的温度梯度。较大的温度梯度导致成型件非常容易发生翘曲变形等问题。然而，现有的方法例如专利CN111451500A“一种钛合金阀杆激光增材修复方法”，在激光增材过程中，在模型的所有区域采用恒定的功率值，忽视了模型边缘尖角处的特殊结构，此处会产生较大的温度梯度，导致加工件在尖角处存在塌陷、凸起等缺陷。因此，现有的方法无法在激光增材的过程中进行功率自适应调整，成型零件存在质量较差的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种激光增材过程功率联合调控方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种激光增材过程功率联合调控方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：离线轨迹规划阶段对角点位置的功率进行调整，得到角点位置的过程包括：

对待成型零件的三维模型进行切片处理，获取切片层的轮廓曲线，

利用角点响应函数计算轮廓曲线上各点的角点响应值，

基于角点响应值，利用非极大抑制法从所有轮廓点中筛选出候选角点，

将候选角点的角点响应值与阈值进行比较，得到角点位置；

步骤S2：视觉监测阶段将调整后角点位置的功率与PID控制结合进行激光增材过程功率调控。

所述的步骤S2包括：

步骤S21：获取熔池图像并提取熔池的长宽特征；

步骤S22：结合调整后角点位置的功率，通过PID控制动态调整功率大小，使熔池的长宽比趋于设定值。

所述提取熔池的长宽特征的过程包括：

对熔池图像进行高斯滤波；

对高斯滤波后的图像进行阈值分割；

提取阈值分割后图像的轮廓，对轮廓进行拟合后得到熔池的长宽特征。

所述的熔池图像通过工业CCD相机获取，所述工业CCD相机连接微距镜头。

所述工业CCD相机设有中心波长905nm的滤光片。

所述工业CCD相机设辅助光源。

所述的角点响应函数为：