激光熔覆头加工状态实时监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种激光熔覆头加工状态实时监测系统及方法，系统包括：激光头单元，采用送粉或送丝的形式进行激光熔覆加工；同轴监测单元，传输熔池发出的图像信号；工业相机单元，采集熔池图像；图像在线处理单元，去除工业相机单元所采集熔池图像中的噪声干扰，并提取关键图像特征；保护镜片状态识别单元，对激光头保护镜片的污损程度进行识别判断；送粉状态识别单元，对激光头送粉喷嘴状态进行识别，判断送粉状态及是否存在堵粉问题。本发明专利技术能够对激光熔覆头保护镜片和送粉喷嘴状态进行实时监测，准确识别长期加工及意外所导致的镜片污损和喷嘴堵粉情况，进而及时进行调整，避免影响加工质量，适用性强，集成化程度高，实现成本较低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
激光熔覆头加工状态实时监测系统及方法


[0001]本专利技术属于激光加工在线监测
，具体地，是一种用于表面熔覆、沉积成形等加工
的针对激光熔覆头加工状态的实时监测系统与识别方法。

技术介绍

[0002]激光熔覆本质上是一种基于激光束的定向能量沉积技术，是一种重要的增材制造技术，主要应用于金属材料的直接成形、功能涂层熔覆和高端零部件修复等领域。在目前工业应用中，激光熔覆往往是长时间多周期高循环次数下的逐层逐道加工，这使得激光熔覆头状态的实时监测非常必要。如能在激光头出现故障时及时进行调整，则可以避免资源浪费、提高生产效率、提升加工可靠性。
[0003]在使用激光熔覆头加工时，保护镜片状态和送粉喷嘴状态是影响激光头使用效果、导致加工质量下降乃至失败的两项重要因素。因素一，保护镜片放置于激光聚焦镜片与加工熔池之间，用于防止加工时的粉末飞溅及蒸汽污染聚焦镜片，属于损耗件，需要根据镜片状态进行更换。当激光头保护镜片污损时，一方面会干扰激光束的能量传递，使得实际用于加工的激光功率有所偏差，干扰加工质量，另一方面则是会导致能量聚集于保护镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆头加工状态实时监测系统，其特征在于，包括：激光头单元，包括激光头，采用送粉或送丝的形式进行激光熔覆加工，生成液态金属熔池；同轴监测单元，传输液态金属熔池发出的图像信号；工业相机单元，采集所述同轴监测单元所传输的熔池图像；图像在线处理单元，去除所述工业相机单元所采集熔池图像中的噪声干扰，并提取所需的关键图像特征；保护镜片状态识别单元，根据所述图像在线处理单元处理后的图像数据对激光头保护镜片的污损程度进行识别判断；以及，送粉状态识别单元，根据所述图像在线处理单元的数据对激光头送粉喷嘴状态进行识别，判断送粉状态及是否存在堵粉问题。2.如权利要求1所述激光熔覆头加工状态实时监测系统，其特征在于，所述激光头单元采用同轴或旁轴方法进行送粉或送丝加工，加工方法包括表面熔覆或直接成形。3.如权利要求2所述激光熔覆头加工状态实时监测系统，其特征在于，所述同轴监测单元包括拐臂结构、45
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分光镜、45
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反射镜和拐臂集成镜头，所述45
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分光镜位于所述激光头内，所述45
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分光镜支持正向通过激光束所在波段的光以及反向通过非激光束波段的光，所述拐臂结构用于传输光路进行同轴监测，所述45
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反射镜位于所述拐臂结构内，所述45
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反射镜反射非激光束波段光至所述激光头的出光口，所述拐臂集成镜头集成于所述拐臂结构上，将图像放大以便于所述工业相机单元采集。4.如权利要求3所述激光熔覆头加工状态实时监测系统，其特征在于，所述工业相机单元包括普通工业相机、高动态工业相机、红外工业相机。5.如权利要求3所述激光熔覆头加工状态实时监测系统，其特征在于，所述图像在线处理单元包括灰度处理模块、图像滤波降噪模块和视觉特征提取模块，所述灰度处理模块使原图像灰度直方图中的灰度分布范围至少压缩至原图像的1/2，所述图像滤波降噪模块去除激光束与粉末之间因散...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐梓珏，王洪泽，万乐，魏强龙，吴一，王浩伟，
申请(专利权)人：上海交通大学安徽淮北陶铝新材料研究院，
类型：发明
国别省市：