LDS成形层面红外图像的温度分区轮廓提取方法

现有金属激光沉积成形工件是根据几何模型按照设定扫描路径层层叠加而成,工件易发生变形开裂问题,其根本原因在于工件局部温度梯度过大和局部应力集中,对成形过程温度进行实时检测并实现动态扫描路径规划是解决该问题的主要途径,本文提出了激光沉积成形层面红外图像的温度分区轮廓提取方法。首先采用红外热像仪构建沉积层面温度实时采集系统,提出了基于像素范围与测量距离匹配的层面红外图像几何坐标快速计算和转换方法;然后采用阈值法对层面温度数据进行分区划分,并采用基于边缘检测法提取温度分区轮廓;进而解析了分区轮廓出现断环的根本原因在于噪音点存在,提出了基于断环起终点距离判断的温度分区轮廓闭合连接方法,为分区动态路径规划和分区扫描顺序优化提供依据。

基于温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法

现有金属激光沉积成形工件是根据几何模型按照设定扫描路径层层叠加而成,不可避免造成局部热量累积,导致成形工件内部温度梯度大,产生局部应力集中,易引起工件变形开裂。对成形过程温度进行实时检测并实现动态扫描路径规划是解决工件变形开裂的根本途径。在研究不同基体温度对熔宽、熔高影响规律基础上,提出基于层面温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法。采用红外热像仪对沉积层面温度进行实时采集,提取不同温度分区轮廓;提出温度分区轮廓规则化方法,消除局部轮廓尖角,避免过熔覆;改进Weiler-Atherton算法,快速实现分层轮廓与温度分区轮廓的求交运算;针对不同温度分区采用适应性间距生成扫描路径,实现激光沉积成形动态扫描路径规划。试验结果表明:该扫描路径可有效提高成形工件质量。