[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

本發明公開了一種激光增材制造熔池形狀的提取方法，方法包括以下步驟：對輸入的熔池圖像進行灰度化處理生成灰度圖像，對所述灰度圖像進行濾波處理，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，提取二值化圖像中的熔池圖像輪廓，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。

技術領域

本發明屬于熔池圖像處理技術領域，特別是一種激光增材制造熔池形狀的提取方法。

背景技術

作為一種重要的制造技術，激光增材制造被廣泛的應用在工業制造、航空航天、生物醫療等各個領域。在激光增材制造過程中，對熔池的在線監控，包括對熔池的溫度、形狀、面積和長寬等的動態變化過程進行實時檢測，研究這些動態變化對產品的影響，從而對制造過程中出現的異常進行監測，對保證最終產品的質量、分析打印層的缺陷具有十分重要的意義。但由于激光功率大、掃描速度快，制造過程中每秒鐘可采集大量熔池圖片，并且由于熔池周圍伴隨有大量的飛濺和弧光干擾等，都會對熔池監控系統所采集到的熔池圖像造成不可避免的影響，從而影響熔池信息的提取。

對于熔池參數的檢測，現有的方法是對熔池進行橢圓擬合處理，再計算熔池的相關參數，該方法可以求出熔池的面積和長寬參數，但橢圓擬合處理過程復雜，受背景噪聲的影響大，且僅限于橢圓形或近似橢圓的熔池邊緣；還有利用熔池圖像的像素值計算熔池的主慣軸從而得到相應參數，該方法對不同形狀的熔池普適性不高，當熔池形狀不規則時所求結果不夠精確。

在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現有技術的信息。

發明內容

本發明提出激光增材制造熔池形狀的提取方法,對激光增材制造過程中的熔池進行濾波降噪，有效減小了噪聲對熔池輪廓提取的影響，并通過計算熔池輪廓的外接矩形來計算熔池的長和寬，能夠準確提取熔池的長和寬信息，算法原理簡單易懂，運行時間短，對任意形狀的熔池普適性高，有助于后續對熔池其他信息的提取和制造缺陷的檢測。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現，一種激光增材制造熔池形狀的提取方法包括以下步驟：

第一步驟中，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，當像素I(x，y-1)_bin＝0，像素I(x，y)_bin＝1，則像素(x，y)是輪廓點；當像素I(x，y)_bin＝1，像素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。

所述的方法中，第五步驟包括，