[發(fā)明專利]一種基于MATLAB的SLM粉床鋪粉圖像凸包凹陷缺陷檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811307796.X
• 申請(qǐng)日: 2018-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109685760B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 計(jì)效園;徐曉靜;周建新;沈旭;殷亞軍;顏秋余
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/155
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

本發(fā)明屬于選擇性激光熔融配套相關(guān)圖像檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，并公開(kāi)了一種基于MATLAB的SLM粉床鋪粉圖像凸包凹陷缺陷檢測(cè)方法，其包括：采集SLM粉床鋪粉的彩色圖像，將其導(dǎo)入至MATLAB系統(tǒng)中作為檢測(cè)圖像，并基于此MATLAB系統(tǒng)對(duì)各檢測(cè)圖像進(jìn)行灰度化、灰度擴(kuò)展、銳化濾波和平滑濾波等一系列預(yù)處理；繼續(xù)在MATLAB系統(tǒng)中使用局部閾值分割法對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行分割，并使得凸包凹陷區(qū)域與背景區(qū)域予以初步區(qū)分；使用MATLAB系統(tǒng)中的canny算子執(zhí)行圖像邊緣檢測(cè)，由此識(shí)別檢測(cè)出最終的凸包凹陷缺陷同時(shí)給予位置標(biāo)注。通過(guò)本發(fā)明，可充分發(fā)揮MATLAB系統(tǒng)封裝庫(kù)的功能，高效快捷達(dá)到自動(dòng)識(shí)別的目標(biāo)，而且整個(gè)過(guò)程便于操控、識(shí)別率高，同時(shí)具備魯棒性好和適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于選擇性激光熔融(Selective Laser Melting，SLM)配套相關(guān)圖像檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于MATLAB的SLM粉床鋪粉圖像凸包凹陷缺陷檢測(cè)方法，其能較好地適用于SLM技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合及工藝特征，并針對(duì)性提供了適用于其鋪粉圖像凸包凹陷缺陷的準(zhǔn)確及快捷識(shí)別方案。

背景技術(shù)

自20世紀(jì)末期3D打印技術(shù)發(fā)明以來(lái)，3D打印正迅速滲透到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。由于選擇性激光熔融(Selective Laser Melting，SLM)的制件具有尺寸小、精度高以及表面粗糙度低等特點(diǎn)，其在制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零部件方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，因而在金屬增材制造領(lǐng)域有著相當(dāng)重要的地位，并且獲得了越來(lái)越廣泛的多領(lǐng)域應(yīng)用。

但SLM在其工藝方面仍有一些重要的技術(shù)問(wèn)題有待優(yōu)化。例如，由于SLM為粉末激光熔融成型，因此SLM粉床是否存在鋪粉缺陷，會(huì)直接對(duì)制件的性能產(chǎn)生很大的影響。在此情況下，考慮到金屬制件SLM制造時(shí)間較長(zhǎng)，若能夠快速識(shí)別SLM粉床上的粉末鋪層缺陷狀態(tài)，就意味著可以盡可能快速地終止或適時(shí)調(diào)整SLM工藝過(guò)程，降低失誤成本，對(duì)3D打印行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義。檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中尚缺乏針對(duì)SLM工藝、尤其是結(jié)合其粉床鋪粉圖像的凸包凹陷缺陷開(kāi)展準(zhǔn)確高效識(shí)別的方案。相應(yīng)地，本領(lǐng)域亟需尋找針對(duì)性的解決方案，以便更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中面臨的以上技術(shù)需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上不足或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于MATLAB的SLM粉床鋪粉圖像凸包凹陷缺陷檢測(cè)方法，其中通過(guò)結(jié)合SLM工藝實(shí)況及其鋪粉圖像自身的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，引入MATLAB系統(tǒng)通過(guò)機(jī)器替代人眼進(jìn)行凸包凹陷缺陷的檢測(cè)識(shí)別，并且進(jìn)一步從多種算法中篩選適當(dāng)?shù)膱D像預(yù)處理、圖像分割和邊緣檢測(cè)方式執(zhí)行具體操作，相應(yīng)不僅可充分發(fā)揮MATLAB系統(tǒng)封裝庫(kù)的功能，高效快捷達(dá)到自動(dòng)識(shí)別的目標(biāo)，而且整個(gè)過(guò)程便于操控、識(shí)別率高，同時(shí)具備魯棒性好的特征，可針對(duì)不同圖片自動(dòng)選取適合的閾值，因而尤其適用于各類SLM制造過(guò)程中需要對(duì)粉床鋪粉圖像執(zhí)行高效率高精度檢測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)合。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種基于MATLAB的SLM粉床鋪粉圖像凸包凹陷缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

(a)圖像預(yù)處理步驟

采集多個(gè)SLM粉床鋪粉的彩色圖像，將其導(dǎo)入至MATLAB系統(tǒng)中作為檢測(cè)圖像，并基于此MATLAB系統(tǒng)對(duì)各檢測(cè)圖像進(jìn)行預(yù)處理，該過(guò)程包括如下操作：首先使用MATLAB系統(tǒng)將檢測(cè)圖像進(jìn)行二值化和灰度化處理，由此獲得對(duì)應(yīng)的灰度圖像；接著，根據(jù)灰度分布直方圖來(lái)判定像素集中的區(qū)域，并直接調(diào)用系統(tǒng)工具箱中的imadjust函數(shù)對(duì)其灰度范圍進(jìn)行擴(kuò)展，由此獲得更為清晰的灰度圖像；接著，依次對(duì)灰度圖像執(zhí)行銳化濾波和平滑濾波，然后輸出預(yù)處理完畢的圖像；

(b)缺陷獲取步驟

將步驟(a)預(yù)處理后的SLM粉床鋪粉圖像與SLM制件的當(dāng)前位置截面圖進(jìn)行差分處理，由此獲取反映SLM粉床鋪粉凸包凹陷分布的圖像；

(c)圖像分割步驟