一种块体非晶合金产品表面抛光修复方法及控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种块体非晶合金产品表面抛光修复方法及控制系统，属于块体非晶合金修复技术领域。本发明专利技术包括视觉模块、气孔模型构建模块、杂质清洗模块和激光运动模块；所述视觉模块通过视觉摄像头对块体非晶合金产品表面的气孔和杂质所在的位置信息以及杂质的形状信息进行采集，并对信息进行处理，将处理后的数据信息传输至气孔模型构建模块和激光运动模块；本发明专利技术能够通过集成系里的视觉模块对产品抛光面的气孔和杂质位置进行精确捕捉，通过集成系里的激光运动模块对产品抛光面的气孔和杂质位置进行激光熔接修复，以及能够使用窄脉宽高峰值热影响小的激光参数对块体非晶产品进行熔接修复，同时不改变非晶本质。同时不改变非晶本质。同时不改变非晶本质。

【技术实现步骤摘要】
一种块体非晶合金产品表面抛光修复方法及控制系统


[0001]本专利技术涉及块体非晶合金修复
，具体为一种块体非晶合金产品表面抛光修复方法及控制系统。

技术介绍

[0002]非晶合金材料具有高硬度、高强度、高耐磨、高弹性、高耐腐的优异性能，这使得非晶产品的应用非常广阔，非晶合金是采用现代快速凝固冶金技术制备而成的，兼有一般金属和玻璃优异的力学、物理和化学性能的新型非晶金属玻璃材料。
[0003]现有的块体非晶产品基本采用真空压铸法进行制作，而真空压铸法制得的铸造品都或多或少的存在气孔的问题，因为真空环境难于实现绝对的真空，当然这是在考虑综合设备成本的情况下，同时熔炼过程中同样存在杂质问题，杂质的成分以碳化物和氧化物居多，使得目前业界做非晶产品的压铸良率都不高，约在30％～50％之间，导致块体非晶产品在制作过程中产生巨大的成本消耗，因此也严重的制约着块体非晶产品的产业化，以及无法对产品表面的气孔和杂质进行有效恢复，造成资源浪费。
[0004]所以，人们需要一种块体非晶合金产品表面抛光修复方法及控制系统来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种块体非晶合金产品表面抛光修复方法及控制系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：包括视觉模块、气孔模型构建模块、杂质清洗模块和激光运动模块；
[0007]所述视觉模块通过视觉摄像头对块体非晶合金产品表面的气孔和杂质所在的位置信息以及杂质的形状信息进行采集，并对信息进行处理，将处理后的数据信息传输至气孔模型构建模块和激光运动模块；
[0008]所述气孔模型构建模块对视觉模块传输的气孔位置信息进行接收，根据接收的气孔位置信息使用激光对气孔的内部信息进行采集，结合气孔的表面信息构建气孔模型，并将构建的气孔模型传输至激光运动模块；
[0009]所述杂质清洗模块对视觉模块中杂质的位置信息和形状信息进行采集，并根据接收的信息通过激光对块体非晶合金表面的杂质进行清洗；
[0010]所述激光运动模块接收视觉模块传输的数据信息和气孔模型构建模块构建的气孔模型，并根据接收的信息通过激光对块体非晶产品进行熔接修复。
[0011]进一步的，所述视觉模块包括图像采集单元、图像处理单元、计算单元和气孔和杂质信息匹配单元；
[0012]所述图像采集单元通过视觉摄像头定时对块体非晶合金产品的抛光表面进行图像采集，并将采集的图像信息传输至图像处理单元；
[0013]所述图像处理单元对图像采集单元传输的图像进行接收，并对图像中气孔和杂质所在的位置进行捕捉，根据气孔和杂质的位置分布构建坐标系，并将构建完成的坐标系传输至计算单元；
[0014]所述计算单元对图像处理单元传输的坐标系进行接收，并根据坐标系中气孔的坐标信息对产品抛光表面气孔的面积大小进行计算，并根据视觉摄像头的缩放系数，将计算出的气孔面积按等比例放大，并将放大后的结果传输至气孔和杂质信息匹配单元；
[0015]所述气孔和杂质信息匹配单元对气孔的位置信息和面积信息进行匹配，对杂质的位置信息和形状信息进行匹配，并将匹配后的信息按比例放大后传输至气孔模型构建模块和激光运动模块。
[0016]进一步的，所述图像处理单元的具体处理步骤为：
[0017]步骤一：根据图像采集单元采集的图像对块体非晶合金表面的气孔和杂质的具体位置进行捕捉；
[0018]步骤二：根据步骤一捕捉的气孔和杂质的具体位置对图像中气孔和杂质的颜色特征进行提取，进而通过颜色特征对气孔和杂质进行区分；
[0019]步骤三：根据块体非晶合金表面的气孔和杂质的分布情况选取合适的坐标原点，建立坐标系。
[0020]进一步的，所述计算单元的具体计算方法为：
[0021]图像中抛光表面气孔面积的计算方法为：
[0022]Step1：在建立的坐标系中寻找表示气孔的颜色特征，并根据建立的坐标系记录气孔边界的坐标信息；
[0023]Step2：将Step1中记录的气孔的坐标信息带入气孔轨迹方程，具体的气孔轨迹的方程为：
[0024]1)设气孔轨迹方程为：
[0025][0026]2)将记录的气孔坐标带入方程，求得a和b的值；
[0027]3)根据气孔轨迹方程结合定积分求得气孔的面积大小，产品抛光表面气孔面积的计算公式为：
[0028]S＝abπ；
[0029]其中，a表示气孔长半轴的长度、b表示气孔短半轴的长度；
[0030]块体非晶合金表面气孔的面积为：
[0031]S
′
＝kS；
[0032]其中，k为视觉摄像头的缩放系数。
[0033]进一步的，所述气孔模型构建模块包括激光发射单元和气孔模型构建单元；
[0034]所述激光发射单元根据气孔和杂质信息匹配单元传输的等比例气孔的位置信息对气孔发射激光，测量气孔的深度和宽度，并将测量的数据传输至气孔模型构建单元；
[0035]所述气孔模型构建单元对激光发射单元所测量的数据进行接收，并根据接收的数据结合气孔和杂质信息匹配单元传输的等比例气孔面积构建气孔模型，并将根据气孔模型计算出的各个气孔体积数据反馈至气孔和杂质信息匹配单元。
[0036]进一步的，所述激光发射单元的激光发射方向包括竖直方向和倾斜方向，竖直方向的红色激光束用于对气孔的深度进行测量，倾斜方向的蓝色激光束用于对气孔内部的宽度进行测量，所述倾斜方向激光束的初始倾斜角度为0
°
，采用蓝色激光束和红色激光束便于记录两束激光在重合时所使用的时间，初始倾斜角度设置为0
°
便于对激光角度进行调整记录。
[0037]进一步的，所述构建气孔模型的具体方法为：
[0038]①
对倾斜方向激光束的角度进行调整，并记录每次激光束返回的时间值和倾斜角度，当记录的时间值再次低于最大时间值时停止对激光束的角度进行调整，最大时间值对应的距离最远，此时激光束所到达的平面为气孔最大横截面所在的平面；
[0039]②
根据记录的最长时间值对应的倾斜角度，对气孔内的最大横截面积进行计算，具体的计算公式为：
[0040]1)对红色激光束和蓝色激光束相交时产生的紫色光点管道时间进行记录，记时长为t1；
[0041]2)对蓝色激光束遇见障碍物并反射回发射处的时长进行记录，记时长为t2；
[0042]3)利用公式对障碍物点与激光相交点两者之间的距离进行计算，具体的计算公式为：
[0043]L＝(t2
‑
2t1)*λ；
[0044]其中，λ表示蓝色激光的波长；
[0045]4)根据3)中计算出的长度L结合倾斜角度α对气孔内腔的最大横截面积进行计算，具体的计算公式为：
[0046]S＝π(Lcosα)2；
[0047]③
根据计算出的最大横截面积结合气孔抛光表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种块体非晶合金产品表面抛光修复集合控制系统，其特征在于：包括视觉模块(S1)、气孔模型构建模块(S2)、杂质清洗模块(S3)和激光运动模块(S4)；所述视觉模块(S1)通过视觉摄像头对块体非晶合金产品表面的气孔和杂质所在的位置信息以及杂质的形状信息进行采集，并对信息进行处理，将处理后的数据信息传输至气孔模型构建模块(S2)和激光运动模块(S4)；所述气孔模型构建模块(S2)对视觉模块(S1)传输的气孔位置信息进行接收，根据接收的气孔位置信息使用激光对气孔的内部信息进行采集，结合气孔的表面信息构建气孔模型，并将构建的气孔模型传输至激光运动模块(S4)；所述杂质清洗模块(S3)对视觉模块(S1)中杂质的位置信息和形状信息进行采集，并根据接收的信息通过激光对块体非晶合金表面的杂质进行清洗；所述激光运动模块(S4)接收视觉模块(S1)传输的数据信息和气孔模型构建模块(S2)构建的气孔模型，并根据接收的信息通过激光对块体非晶合金产品进行熔接修复。2.根据权利要求1所述的一种块体非晶合金产品表面抛光修复集合控制系统，其特征在于：所述视觉模块(S1)包括图像采集单元(S11)、图像处理单元(S12)、计算单元(S13)和气孔和杂质信息匹配单元(S14)；所述图像采集单元(S11)通过视觉摄像头定时对块体非晶合金产品的抛光表面进行图像采集，并将采集的图像信息传输至图像处理单元(S12)；所述图像处理单元(S12)对图像采集单元(S11)传输的图像进行接收，并对图像中气孔和杂质所在的位置进行捕捉，根据气孔和杂质的位置分布构建坐标系，并将构建完成的坐标系传输至计算单元(S13)；所述计算单元(S13)对图像处理单元(S12)传输的坐标系进行接收，并根据坐标系中气孔的坐标信息对产品抛光表面气孔的面积大小进行计算，并根据视觉摄像头的缩放系数，将计算出的气孔面积按等比例放大，并将放大后的结果传输至气孔和杂质信息匹配单元(S14)；所述气孔和杂质信息匹配单元(S14)对气孔的位置信息和面积信息进行匹配，对杂质的位置信息和形状信息进行匹配，并将匹配后的信息按比例放大后传输至气孔模型构建模块(S2)和激光运动模块(S4)。3.根据权利要求2所述的一种块体非晶合金产品表面抛光修复集合控制系统，其特征在于：所述图像处理单元(S12)的具体处理步骤为：步骤一：根据图像采集单元(S11)采集的图像对块体非晶合金表面的气孔和杂质的具体位置进行捕捉；步骤二：根据步骤一捕捉的气孔和杂质的具体位置对图像中气孔和杂质的颜色特征进行提取，进而通过颜色特征对气孔和杂质进行区分；步骤三：根据块体非晶合金表面的气孔和杂质的分布情况选取合适的坐标原点，建立坐标系。4.根据权利要求2所述的一种块体非晶合金产品表面抛光修复集合控制系统，其特征在于：图像中抛光表面气孔面积的计算方法为：Step1：在建立的坐标系中寻找表示气孔的颜色特征，并根据建立的坐标系记录气孔边界的坐标信息；
Step2：将Step1中记录的气孔的坐标信息带入气孔轨迹方程，具体的气孔轨迹的方程为：1)设气孔轨迹方程为：2)将记录的气孔坐标带入方程，求得a和b的值；3)根据气孔轨迹方程结合定积分求得气孔的面积大小，产品抛光表面气孔面积的计算公式为：S＝abπ；其中，a表示气孔长半轴的长度、b表示气孔短半轴的长度；块体非晶合金表面气孔的面积为：S
′
＝kS；其中，k为视觉摄像头的缩放系数。5.根据权利要求1所述的一种块体非晶合金产品表面抛光修复集合控制系统，其特征在于：所述气孔模型构建模块(S2)包括激光发射单元(S21)和气孔模型构建单元(S22)；所述激光发射单元(S21)根据气孔和杂质信息匹配单元(S14)传输的等...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈堂权，黄文波，
申请(专利权)人：常州晶业液态金属有限公司，
类型：发明
国别省市：