The present invention provides a real-time calibration method for visual system of weld width detection in GTA augmented material manufacturing by arc voltage. The arc voltage signal can indirectly characterize the distance between tungsten pole tip and deposit layer surface. The arc voltage signal is fused into the visual system calibration of molten pool detection. By measuring the distance between tungsten pole tip and deposit layer surface, the arc pressure variation curve is collected and filtered. The real-time calibration of visual system is completed by calculating the pixel scaling factors of different columns in the image under the distance from different tungsten pole tips to the surface of deposit layer. The virtual arc pressure signal is fused into the real-time calibration of visual system of molten pool detection, which effectively solves the problem of visual system calibration failure of melt width detection in GTA wire filling and material adding manufacturing process, and can be applied to complex components. Real-time measurement of melt width in TA filling process provides reliable technical support for real-time control of stack size in subsequent GTA filling process.
【技术实现步骤摘要】
弧压辅助的GTA增材制造熔宽检测视觉系统实时标定方法
本专利技术属于电弧填丝增材制造
,具体涉及一种弧压辅助的GTA增材制造熔宽检测视觉系统实时标定方法。
技术介绍
钨极氩弧(GasTungstenArc,GTA)填丝增材制造以GTA电弧作为热源,金属丝材为填充材料,逐层堆积成形金属构件,由于该技术具有设备成本低、电弧稳定、电流与送丝可独立调节的显著优点,因而广泛应用于昂贵金属材料的增材制造,如钛合金、镍基高温合金、高强钢,成形的金属构件具有优良的组织和力学性能。在GTA填丝增材制造中,由于热积累的影响,随堆积层数的增加,熔池易于铺展,表现为熔池宽度逐渐增大。同时,堆积过程中,层间温度与前层堆积尺寸也对当前层熔池宽度影响较大。为解决各种干扰因素引起的熔池宽度不均难题,在GTA枪后方安装视觉传感系统实时检测熔池尺寸不失为一种有效的方法。然而,在GTA填丝增材制造逐层堆积过程中,每堆积一层,GTA枪提升一个分层切片高度。由于众多因素的扰动,如:工艺参数波动、堆积层热积累和前层堆积状况,致使当前层堆积的高度与GTA枪提升的高度不一致,视觉传感系统到堆积层表面的距离动态波动,使得事先标定的视觉传感系统失效,难以精准反馈堆积层熔池宽度的变化。因此,如何解决GTA填丝增材制造中熔池宽度视觉传感系统的实时标定成为一个难题。中国专利申请号201510282713.6名为“GMA增材制造双被动视觉传感检测装置及其检测方法”的专利提供了一种GMA增材制造熔池尺寸检测方法,该方法在GMA枪正面安装一个视觉传感器,用于检测GMA枪喷嘴到堆积层熔池尾部的垂直距离,将此高度信息 ...
【技术保护点】
1.一种弧压辅助的GTA增材制造熔宽检测视觉系统实时标定方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:调整GTA枪姿态,使其垂直于基板表面,将视觉系统安装在GTA枪后方,保持GTA枪轴线、视觉系统中心轴与堆积路径方向在同一平面内,调整视觉系统位置,使视觉系统中心轴与GTA枪轴线的夹角α为10‑20°;步骤二:打磨基板,在基板上堆积N层堆积道,熄灭电弧;步骤三:将GTA枪移动至堆积层高度平稳段区域,所述高度平稳段区域是指堆积路径长度内N层堆积道高度平整的区域,且该区域不包括起弧端和熄弧端,调节GTA枪到堆积层表面的距离,测量GTA枪钨极尖端到堆积层表面的距离Li;步骤四:将模板厚度d为0.3‑1.8mm的标定模板置于堆积层表面并位于钨极尖端下方,使模板平面与钨极尖端垂直,开启视觉系统,采集标定模板图像,计算图像中第P列和第Q列的像素比例系数Cpi和CQi;GTA移动至N层堆积道末端,启动电弧,开始堆积第N+1层,待电弧燃烧2‑5s后,弧压采集系统记录弧压变化曲线,采用滤波算法对曲线进行滤波处理,提取步骤三中GTA枪位置处的弧压Ui;步骤五:继续重复步骤二、步骤三和步骤四,通过改变步骤三中钨极尖端 ...
【技术特征摘要】
1.一种弧压辅助的GTA增材制造熔宽检测视觉系统实时标定方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:调整GTA枪姿态,使其垂直于基板表面,将视觉系统安装在GTA枪后方,保持GTA枪轴线、视觉系统中心轴与堆积路径方向在同一平面内,调整视觉系统位置,使视觉系统中心轴与GTA枪轴线的夹角α为10-20°;步骤二:打磨基板,在基板上堆积N层堆积道,熄灭电弧;步骤三:将GTA枪移动至堆积层高度平稳段区域,所述高度平稳段区域是指堆积路径长度内N层堆积道高度平整的区域,且该区域不包括起弧端和熄弧端,调节GTA枪到堆积层表面的距离,测量GTA枪钨极尖端到堆积层表面的距离Li;步骤四:将模板厚度d为0.3-1.8mm的标定模板置于堆积层表面并位于钨极尖端下方,使模板平面与钨极尖端垂直,开启视觉系统,采集标定模板图像,计算图像中第P列和第Q列的像素比例系数Cpi和CQi;GTA移动至N层堆积道末端,启动电弧,开始堆积第N+1层,待电弧燃烧2-5s后,弧压采集系统记录弧压变化曲线,采用滤波算法对曲线进行滤波处理,提取步骤三中GTA枪位置处的弧压Ui;步骤五:继续重复步骤二、步骤三和步骤四,通过改变步骤三中钨极尖端到堆积层表面的距离,获取(L1,Cp1,CQ1),(L2,Cp2,CQ2),(L3,Cp3,CQ3),…,(Ln,Cpn,CQn)数据,拟合计算钨极尖端...
【专利技术属性】
技术研发人员:熊俊,喻永圣,施孟含,
申请(专利权)人:西南交通大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。