[發(fā)明專利]選擇性激光熔化制造過程中平面度和輪廓度在線測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710826545.1
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107727011B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 李中偉;魏青松;文世峰;鐘凱;史玉升;何丕堯;劉行健
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30;G01B11/25
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 王世芳;李智

1.一種選擇性激光熔化制造過程中平面度和輪廓度在線測量方法，其特征在于，其包括如下步驟：

S1：通過在線測量系統(tǒng)的標定求解出相機坐標系與成形層坐標系的相對位置關(guān)系，實現(xiàn)成形層坐標系的配準；

步驟S1中，成形層坐標系的配準具體如下：在選擇性激光熔化設備的基板上燒蝕用于標定的圖案，隨后，利用兩個相機采集基板圖像，使用圖像處理和分析系統(tǒng)先提取基板圖像中圓心點的像素坐標，然后對圓心點進行排序，對排序好的圓心點陣列進行三維重建，最后通過計算求解出相機坐標系與成形層坐標系的相對位置關(guān)系；

S2：刮粉裝置將粉末運送至成形基板，在線測量系統(tǒng)采集基板上粉末層的圖像，利用面結(jié)構(gòu)光三維測量方法對粉末層的圖像進行平面度分析，若粉末層均勻，判定粉末層可以進行激光加工，則進入S3，否則返回S2；

S3：激光選擇性的將粉末熔化成形，當激光加工完一層以后，在線測量系統(tǒng)采集基板上成形層的圖像，利用面結(jié)構(gòu)光三維測量方法對成形層進行三維測量與平面度分析，若成形層的平面度滿足要求，判定平面度良好，則進入S4，否則進入S6；

S4：在線測量系統(tǒng)利用雙目立體視覺原理對成形層的圖像進行輪廓提取與三維重建，若成形層的輪廓度滿足要求，判定輪廓良好，則進入S5，否則進入S6；

S5：檢測零件是否加工完成，若加工完成，則進入S6；否則返回S2；

S6：結(jié)束本次零件的加工；

其中，步驟S2包括如下兩個子步驟：

S21：刮粉裝置將粉末送到成形基板上，

S22：采用兩個相機采集基板上粉末層的圖像，圖像處理和分析系統(tǒng)利用面結(jié)構(gòu)光三維測量方法對粉末層的圖像進行平面度分析，

首先，投影儀投射出三組不同頻率的光柵圖像，每組圖像的相位移分別為0、π/2、π和3π/2，兩個相機同步采集一共十二幅光柵圖像，對十二幅光柵圖像進行相位解相和展開運算，將采集的光柵圖像中被測零件外輪廓的光強值I_i(x,y)表示為：

其中，A(x,y)為獲得的光柵圖的均值灰度，B(x,y)為光柵的灰度調(diào)整系數(shù)，δ_i為條紋的相移增量，為待求解的相移初始值，

再采用四步相位移進行相移初始值的計算，得到相移初始值為，

其中，參數(shù)I₁(x,y)、I₂(x,y)、I₃(x,y)、I₄(x,y)分別為：

最后，使用求解出的相移初始值進行立體匹配，再利用相機坐標系與成形層坐標系的相對位置關(guān)系，對對應點進行三維重構(gòu)，獲得粉末層的平面度數(shù)據(jù)，

若平面度數(shù)據(jù)表明粉末層均勻且滿足加工要求，則繼續(xù)進行，否則返回第S21步。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中具體為：投影儀投射出三組不同頻率的光柵圖像，每組圖像的相位移分別為0、π/2、π和3π/2，兩個相機會同步的采集十二幅光柵圖像，最后還保存一幅無光柵的圖像，一共十三幅圖像，

圖像處理和分析系統(tǒng)先對十二幅光柵圖像進行平面度分析，若成形層的平面度滿足要求，則繼續(xù)進行，否則結(jié)束加工。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，成形層的平面度滿足要求后，對第十三幅無光柵圖像進行輪廓的提取，采用Canny算子對圖像的邊緣進行檢測，將Canny算子檢測到的邊緣還原成輪廓，進行判斷，若提取的輪廓與計算機生成的切片的數(shù)據(jù)相符且在誤差范圍內(nèi)，則繼續(xù)進行，否則結(jié)束加工。