[發明專利]激光增材制造熔池形狀的提取方法

有效

• 申請號: 202010125857.1
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111354009B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 陳凱;趙彩陽;朱文欣
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06T7/181
• 分類號: G06T7/181;G06T7/62;G06T7/90;G06T5/00;G06T7/136;G06T7/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

1.一種激光增材制造熔池形狀的提取方法，所述方法包括以下步驟：

第一步驟(S100)中，對輸入的熔池圖像進行灰度化處理生成灰度圖像，

第二步驟(S200)中，對所述灰度圖像進行濾波處理，其中，對于每一幀所述灰度圖像上的像素I(x，y)確定相同的濾波半徑a，基于與點(x，y)距離小于等于a的點(i，j)確定其權值其中σ為灰度圖像的方差，并將針對點(x，y)的權值歸一化，得到歸一化后的濾波模版T(x，y)_i，j，濾波后點(x，y)的像素值I(x，y)_filtered＝∑_(i，j)T(x，y)_i，j*I(i，j)_grey，其中I(i，j)grey為點(i，j)的像素值，遍歷整幅每一幀灰度圖像b次得到濾波后的每一幀灰度圖像，

第三步驟(S300)中，對濾波后的每一幀灰度圖像進行二值化處理得到二值化圖像，當輸入的熔池圖像不是與激光同軸采集時，識別并去除二值化圖像中的反射斑，

第四步驟(S400)中，提取二值化圖像中的熔池圖像輪廓，其中，按照預定順序對所述二值化圖像進行遍歷，當點(x，y-1)的像素值I(x，y-1)_bin＝0，點(x，y)的像素值I(x，y)_bin＝1，則像素點(x，y)是輪廓點；當點(x，y)的像素值為I(x，y)_bin＝1，點(x，y+1)的像素值為I(x，y+1)_bin＝0’則像素(x，y)是輪廓點，記輪廓點像素的集合為(x_k，y_k)，k＝1，2....n，

第五步驟(S500)中，獲取所述熔池圖像輪廓的外接最小矩形，其中，外接最小矩形的長與寬為熔池的長與寬，其中，

S501，求出熔池的形心，輪廓點為(x_k，y_k)，k＝1，2，…，n，熔池中心點

S502：基于所述熔池中心點，求過熔池中心點的熔池的長軸、短軸和長軸與x軸的夾角角度，其中，輪廓點為(x_k，y_k)，k＝1，2，…，n，熔池長軸與水平軸夾角為θ，過熔池中心點的角度為θ的長軸方程為：垂直于長軸的短軸方程為：輪廓點(x_k，y_k)距長軸的距離為：所有輪廓點距長軸的平方和為：使P最小，即得到θ，

S503：計算距長軸最遠的上、下兩個點，其中，基于長軸方程將輪廓點(x_k，y_k)代入方程，當V＞0，則輪廓點位于長軸上方，反之則位于下方，當V＝0時，該輪廓點位于長軸線上，

S504：計算距短軸最遠的左右兩個點，基于短軸方程將輪廓點(x_k，y_k)代入方程，當V＞0，則輪廓點位于短軸右方，反之則位于左方，當V＝0時，輪廓點位于短軸線上，

S505：得到位于短軸左方和右方的點后，計算左方和右方距離短軸最遠的點，

S506：距離長軸最遠的兩點為(x₁，y₁)和(x₂，y₂)，則經過點(x₁，y₁)，且與長軸平行的直線方程為：(x-x₁)tanθ-(y-y₁)＝0，過(x₂，y₂)且平行于長軸的直線方程為：(x-x₂)tanθ-(y-y₂)＝0，距離短軸最遠的兩點為(x₃，y₃)和(x₄，y₄)，則經過該兩點且平行于短軸的兩條線為：(x-x₃)tanθ-(y-y₃)＝0和(x-x₄)tanθ-(y-y₄)＝0，

S507：求四條線的交點得到外接矩形的四個頂點，連接四個頂點得到外接矩形，外接矩形的長為熔池的長，寬為熔池的寬。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，第一步驟(S100)中，輸入的熔池圖像為增材制造在線監控視頻的每一幀圖像。