[發(fā)明專(zhuān)利]一種掃描精度在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810902479.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109099836A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮云龍;馮濤;吳朋越;李豫;張國(guó)慶;郭東海
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京易加三維科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/00
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/00;G05B19/04
• 代理公司: 北京孚睿灣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

1.一種掃描精度在線(xiàn)監(jiān)控方法，其特征在于：其包括以下步驟：

S1、采集燒結(jié)所產(chǎn)生的可見(jiàn)光信號(hào)形成光斑原始圖像，并對(duì)光斑圖像進(jìn)行處理獲得激光光斑可計(jì)算圖像信息；

S2、計(jì)算出光斑所在位置的極坐標(biāo)值A(chǔ)(ρ,θ)；

S3、將光斑的極坐標(biāo)值A(chǔ)(ρ,θ)轉(zhuǎn)化為2維笛卡爾坐標(biāo)系坐標(biāo)A(x,y)；

x＝ρ·cosθ；

y＝ρ·sinθ；

S4、將計(jì)算得到坐標(biāo)值A(chǔ)(x,y)與當(dāng)前掃描設(shè)定位置A’(x’,y’)做比較，實(shí)時(shí)得到當(dāng)前光路系統(tǒng)幾何偏差△A(△x,△y)，并通過(guò)控制單元實(shí)時(shí)矯正光路部件，以保證加工零件的幾何精度；

其中△x＝x’-x；

△y＝y(tǒng)’-y；

S5、再次利用監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，重復(fù)步驟S1-S4，直到幾何精度偏差得到糾正，形成閉環(huán)控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描精度在線(xiàn)監(jiān)控方法，其特征在于：步驟S1的圖像處理包括降噪、調(diào)整亮度、清除激光輸出功率的影響、清除掃描方向的影響以及清除保護(hù)氣流的影響。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描精度在線(xiàn)監(jiān)控方法，其特征在于：圖像處理具體包括以下步驟：

①在加工區(qū)域的中心及四角位置，使用不同功率、不同掃描方向的標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)，并記錄標(biāo)準(zhǔn)光斑圖樣，對(duì)比分析不同功率時(shí)光斑擴(kuò)大尺寸、不同掃描角度時(shí)光斑拉伸方向和拉伸長(zhǎng)度以及氣流方向?qū)獍咝螤畹睦欤?/p>

②在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，在相同的方向以相同的比例壓縮光斑圖像，使之回到實(shí)際形狀，消除步驟①的影響。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描精度在線(xiàn)監(jiān)控方法，其特征在于：S2中當(dāng)激光光斑照射在粉平面不同的位置時(shí)，紅綠兩個(gè)色斑將沿相應(yīng)的方向被拉長(zhǎng)，從紅綠色斑拉長(zhǎng)的方向和變形的長(zhǎng)度，能夠計(jì)算出光斑所在位置的極坐標(biāo)值A(chǔ)(ρ,θ)，

其中：

ρ＝a+b·(ρ_綠-ρ_紅)；

θ＝c+d·θ_綠；

式中，a、b、c、d為與設(shè)備相關(guān)的常數(shù)，ρ_綠、ρ_紅、θ_綠為紅綠色斑在圖像信息中的測(cè)量極坐標(biāo)值。

5.一種掃描精度在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：其包括同軸光斑觀測(cè)系統(tǒng)、圖像分析系統(tǒng)、光斑位置計(jì)算單元以及控制單元；

所述同軸光斑觀測(cè)系統(tǒng)包括分光裝置和高速相機(jī)，所述分光裝置和高速相機(jī)安裝在SLM設(shè)備原有的光路系統(tǒng)中，所述高速相機(jī)能夠采集燒結(jié)所產(chǎn)生的可見(jiàn)光信號(hào)形成光斑圖像，所述圖像分析系統(tǒng)用于對(duì)高速相機(jī)采集的光斑圖像進(jìn)行處理獲得激光光斑，

所述控制單元將光斑的極坐標(biāo)值A(chǔ)(ρ,θ)轉(zhuǎn)化為2維笛卡爾坐標(biāo)系坐標(biāo)A(x,y)，并與當(dāng)前掃描設(shè)定位置A’(x’,y’)做比較，實(shí)時(shí)得到當(dāng)前光路系統(tǒng)幾何偏差△A(△x,△y)，并通過(guò)控制單元實(shí)時(shí)矯正光路部件，以保證加工零件的幾何精度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掃描精度在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：處理后激光光斑的圖像主要由紅、綠兩個(gè)色斑組成，當(dāng)激光光斑照射在粉平面不同的位置時(shí)，紅綠兩個(gè)色斑將沿相應(yīng)的方向被拉長(zhǎng)，從紅綠色斑拉長(zhǎng)的方向和變形的長(zhǎng)度，光斑位置計(jì)算單元能夠計(jì)算出光斑所在位置的極坐標(biāo)值A(chǔ)(ρ,θ)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掃描精度在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：其中

ρ＝a+b·(ρ_綠-ρ_紅)；

θ＝c+d·θ_綠；

式中，a、b、c、d為與設(shè)備相關(guān)的常數(shù)，ρ_綠、ρ_紅、θ_綠為紅綠色斑在圖像信息中的測(cè)量極坐標(biāo)值。