一种激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置及监控方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置，包括位于熔覆头内的反射镜，熔覆头外位于反射镜光路的位置设置有分束镜，分束镜的反射光路和透射光路上分别同轴设置有两个不同波长的滤波片，两个滤波片远离分束镜的一端均依次同轴设置有镜头和黑白CCD相机，两个黑白CCD相机共同电连接有工控机和显示器。本发明专利技术还公开了激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置的监控方法。本发明专利技术一种激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置采用同轴安装方式，一方面极大降低熔池图像获取难度，保证熔池图像不失真；一方面采用双黑白相机代替单相机模式，提高图像采集帧频上限，使得熔池图像波长选择不受限制，保证测温精度同时获取熔池形貌特征。

【技术实现步骤摘要】
一种激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置及监控方法
本专利技术属于增材制造过程监控
，具体涉及一种激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置。本专利技术还涉及一种激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置的监控方法。
技术介绍
激光熔覆快速成形技术是一种以激光为能量源，采用同轴或旁轴送粉方式，在基体上逐层熔覆材料粉末，从而生成立体金属工件的成形技术。在激光熔覆快速成形过程中，激光熔池内部存在着复杂的能量、动量和质量的传输过程，而熔池的温度场和形貌体现这些量的大小和分布，并受之影响，进而直接影响成形工件的冶金性能和质量。近年来，熔池温度场和形貌、成形组织、质量性能对应关系成为该领域热点研究。专利《基于比色温度法的全视场熔池温度场检测系统》(CN108279071A)中针对CWT等焊接工艺，采用旁轴安装方式，利用2台相机分别采集通过不同波长熔池图像，基于比色测温原理，获得熔池温度场。由于激光移动速度快、熔池亮度高、尺寸小，旁轴实时监测存在较大困难；且采集到熔池图像由于视场倾斜出现一定变形，对于熔池温度场和形貌判读造成一定困难。文献《利用图像比色法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置，其特征在于，包括位于熔覆头(4)内的反射镜(5)，熔覆头(4)外位于反射镜(5)光路的位置设置有分束镜(7)，分束镜(7)的反射光路和透射光路上分别同轴设置有两个不同波长的滤波片，两个滤波片远离分束镜(7)的一端均依次同轴设置有镜头(9)和黑白CCD相机(8)，两个黑白CCD相机(8)共同电连接有工控机(13)和显示器(14)。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置，其特征在于，包括位于熔覆头(4)内的反射镜(5)，熔覆头(4)外位于反射镜(5)光路的位置设置有分束镜(7)，分束镜(7)的反射光路和透射光路上分别同轴设置有两个不同波长的滤波片，两个滤波片远离分束镜(7)的一端均依次同轴设置有镜头(9)和黑白CCD相机(8)，两个黑白CCD相机(8)共同电连接有工控机(13)和显示器(14)。


2.如权利要求1所述的一种激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置，其特征在于，所述两个滤波片的波长分别为近红外波段λ1和λ2，带宽均不大于50nm，两个滤波片工作波段带宽不重叠。


3.如权利要求1所述的一种激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置，其特征在于，所述两个黑白CCD相机(8)型号相同，视场大小为不大于100x100pixels时，帧频不小于100fps，两个黑白CCD相机(8)均采用近红外波段。


4.一种采用如权利要求1所述的激光熔覆设备熔池温度场和形貌监控装置的监控方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1、在激光熔覆前，利用黑体炉进行比色测温标定，获得温度与灰度关系；
步骤2、在激光熔覆过程中，通过工控机(13)控制两台黑白CCD相机(8)同时对熔池(3)进行拍照，获得λ1和λ2波长的熔池形貌图像P1和P2；
步骤3、通过图像最高峰值点，将两幅图像P1和P2上下左右对齐，将两幅图像重叠区域进行裁剪，并将重叠区域每个像素值相除获得不同熔池位置灰度比值；
步骤4、...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊军伟，成星，贺一轩，田杏欢，
申请(专利权)人：西安空天机电智能制造有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61