[發(fā)明專利]基于弱弧光特征提取的GTA熔絲增材制造過程穩(wěn)態(tài)判定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010360579.8
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111626988B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊東青;熊俊;施孟含;王克鴻;彭勇;王小偉;黃勇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/90;G06T7/136;G06T7/181;G06T5/00;G06T7/80
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 趙毅

1.一種基于弱弧光特征提取的GTA熔絲增材制造過程穩(wěn)態(tài)判定方法，其特征在于，過程穩(wěn)態(tài)是通過電弧弧長表征的，包括以下步驟：

步驟一：將視覺傳感器固定在GTA槍上，使視覺傳感器垂直于GTA軸線與堆積路徑方向所構(gòu)成的平面并正對鎢極；

步驟二：啟動視覺傳感器，采集圖像，對圖像進行標定，標定比例因子記為l；

步驟三：將GTA槍調(diào)節(jié)至基板上方，開啟GTA電源，采集圖像，同時調(diào)節(jié)視覺傳感器的光圈，直至圖像中電弧區(qū)域像素灰度值處于100～210時，定義此時電弧弧光為弱弧光，固定光圈，采集當前時刻圖像；

步驟四：在采集的圖像中確定鎢極直徑所占像素d和鎢極尖端的位置P(m,n)，其中，m為行坐標，n為列坐標，以點A(m+id,n)、點B(m+id,n-gd)、點C(m+kd,n-gd)、點D(m+kd,n)圍成的矩形ABCD為圖像處理區(qū)域，記為區(qū)域E；

步驟五：開發(fā)圖像處理算法，對區(qū)域E處理，具體步驟如下：

(1)采用高斯濾波對區(qū)域E進行處理，其函數(shù)定義式為

其中，σ為高斯半徑，x為行坐標，y為列坐標；

(2)采用大津法對區(qū)域E進行閾值分割處理，其表達式為

δ²(θ)＝w₀(μ₀-μ)²+w₁(μ₁-μ)²

大津法是按區(qū)域E的灰度特性,將區(qū)域E分成背景和弱弧光兩部分；其中，w₀為弱弧光像素點數(shù)占區(qū)域E的比例，μ₀為弱弧光像素點的平均灰度，w₁為背景像素點數(shù)占區(qū)域E的比例，μ₁為背景像素點的平均灰度，μ＝w₀μ₀+w₁μ₁為區(qū)域E總平均灰度；

(3)采用Sobel算子對區(qū)域E進行邊緣提取，Sobel算子有針對像素點橫縱的兩個梯度模板

(4)以點A(m+id,n)為起點，垂直向下遍歷到灰度值為255的像素點時，停止遍歷并保存該像素點H₀(x₀,y₀)，其中x₀為行坐標，y₀為列坐標；以(m+id,n-1)為起點，垂直向下遍歷，當遍歷到灰度值為255的像素點時，停止遍歷并保存該像素點H₁(x₁,y₁)；重復以上步驟，直至以(m+id,n-u)為起點，其中第n-u列為電弧邊緣所在列，垂直向下遍歷，當遍歷到灰度值為255的像素點時，停止遍歷并保存該像素點H_n-u(x_n-u,y_n-u)為止；

(5)用最小二乘法擬合對H₀(x₀,y₀)，H₁(x₁,y₁)，……，H_n-u(x_n-u,y_n-u)像素點進行擬合，擬合曲線為S；

(6)將點P沿與堆積路徑相反的方向平移d/t長度，t的取值范圍為2～4，得到點Q(m,n-d/t),提取Q到曲線S的垂直距離，記為電弧弧長H，當電弧弧長穩(wěn)定在3.5～7.5mm時，則判定GTA熔絲增材制造過程為穩(wěn)定的；

步驟六：堆積完第一層后，將GTA槍抬高一個預設(shè)層高的高度；

步驟七：重復步驟五和步驟六，直至堆積結(jié)束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于弱弧光特征提取的GTA熔絲增材制造過程穩(wěn)態(tài)判定方法，其特征在于，步驟一中視覺傳感器包括CCD攝像機和濾光系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于弱弧光特征提取的GTA熔絲增材制造過程穩(wěn)態(tài)判定方法，其特征在于，步驟二中圖像標定具體步驟為：用作圖軟件制作方格紙，將方格紙放在鎢極正下方，緊貼鎢極，并與GTA軸線與堆積路徑方向所構(gòu)成的平面平行，記錄鎢極在方格紙上投影的圖像所占像素與實際長度，計算公式為l＝z/L，l為標定比例因子，單位為毫米/像素，L為實際長度，單位為毫米，z為實際長度對應(yīng)的像素。