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增材制造中紅外熱像儀發(fā)射率在線標定方法

832   編輯:中冶有色網   來源:大連理工大學  
2024-05-22 14:07:30
權利要求書: 1.一種增材制造中紅外熱像儀發(fā)射率在線標定方法,其特征在于,包括以下步驟:(1)首先,在基體上熔覆一道熔覆層,采用同軸視覺圖像采集單元采集加工過程中的視覺圖像,采集幀率30fps;其次,激光加工過程中熔池呈現(xiàn)近橢圓形;通過gamma變換和對比度調整對采集的圖像進行灰度處理;再次,通過高斯濾波和中值濾波對圖像進行濾波降噪處理;最后,使用閾值分割算法提取熔池視覺圖像,根據(jù)邊界提取算法對視覺圖像內的熔池作外接矩形,測量矩形長度的像素值作為熔池長度L1;(2)采用旁軸紅外熱像儀位于激光頭及基體側面,對整個工件的加工過程進行監(jiān)測,采集頻率30fps,得到紅外圖像;提取紅外圖像數(shù)據(jù)并建立目標矩陣,其中,目標矩陣的每個數(shù)值占一個像素點;通過目標矩陣識別是否處于加工狀態(tài),當目標矩陣中的數(shù)據(jù)存在大于材料熔點的值時,表示產生熔池,否則未產生熔池;產生熔池后,根據(jù)目標矩陣繪制溫度的二維等溫線圖,找到二維等溫線圖上數(shù)值等于工件材料熔點的溫度值所在的位置,提取出熔點所在的等溫線得到紅外圖像中的熔池輪廓,標注出紅外圖像中該熔池長度的像素值L2,并將L2投射到紅外圖像中x坐標軸和y坐標軸上,得到x方向的像素值Lx,y方向的像素值Ly;(3)對步驟(1)提取的熔池視覺圖像進行尺寸還原;由于采用同軸視覺圖像采集單元進行監(jiān)測,通過標定板標定圖像與實際尺寸的比例,圖像像素值與實際尺寸的比例為n∶1;熔池視覺圖像的實際尺寸根據(jù)公式(1)得到;L=L1/n其中,L為熔池視覺圖像的實際尺寸;(4)通過紅外熱像儀空間尺寸轉換模塊對步驟(2)提取的紅外圖像進行尺寸還原;根據(jù)標定數(shù)據(jù)對尺寸進行還原,首先得到聚焦平面的像素點尺寸,然后根據(jù)幾何關系計算像素點在x方向和y方向的實際尺寸,最后由像素值得到紅外圖像實際熔池長度;所述的聚焦平面為旁軸紅外熱像儀的拍攝平面,到鏡頭距離為R且垂直于旁軸紅外熱像儀的拍攝方向;所述的標定數(shù)據(jù)包括旁軸紅外熱像儀的內部參數(shù)、拍攝距離R和拍攝角度α,其中旁軸紅外熱像儀的內部參數(shù)包括瞬時視場角IFO、視場角FO,視場角FO采用垂直視場角;4.1)紅外圖像中像素點在x方向的實際尺寸與在聚焦平面上尺寸相同,通過公式(2)得到:Δx≈R×IFO(2)其中,Δx為像素點在x方向的實際尺寸,R為旁軸紅外熱像儀的鏡頭到測量工件的實際距離,
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