[發明專利]電子束熔絲沉積中絲材與電子束相對位置的在線控制方法

在審

• 申請號: 202211612547.8
• 申請日: 2022-12-14
• 公開（公告）號: CN116213750A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 都東;梁志躍;廖振宇;王力;張昊宇;李自祥;常保華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B22F10/20
• 分類號: B22F10/20;B22F10/31;B22F10/85;B33Y30/00;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 朱威武

1.一種電子束熔絲沉積中絲材與電子束相對位置的在線控制方法，其特征在于，包括：

獲取絲材與電子束的實時相對位置；

根據預先標定的絲材與電子束的目標相對位置，確定所述絲材與電子束的實時相對位置與所述目標相對位置之間的偏差量；

根據所述偏差量，確定所述絲材的控制參數；

根據所述絲材的控制參數，在線調整所述絲材與電子束的實時相對位置。

2.根據權利要求1所述的電子束熔絲沉積中絲材與電子束相對位置的在線控制方法，其特征在于，預先標定所述絲材與電子束的目標相對位置，具體包括：

獲取絲材與電子束相對位置的初始圖像；

利用圖像識別算法提取所述初始圖像中的熔化痕跡區域和絲材區域；

計算所述熔化痕跡區域的形心坐標，以及所述絲材區域中絲材軸線對應的絲材軸線方程；

根據所述形心坐標與所述絲材軸線方程，確定所述絲材與電子束的目標相對位置；

其中，所述目標相對位置中所述形心坐標為所述絲材軸線方程上的一點，所述初始圖像中單一像素對應的實際物理尺寸低于預設閾值，且所述初始圖像的獲取間隔低于所述絲材與電子束的實時相對位置變化一個預設閾值所需的時長值。

3.根據權利要求2所述的電子束熔絲沉積中絲材與電子束相對位置的在線控制方法，其特征在于，所述利用圖像識別算法提取所述初始圖像中的熔化痕跡區域和絲材區域，包括：

對增強處理后的初始圖像進行閾值分割處理，得到所述熔化痕跡區域；

補償所述熔化痕跡區域內部受到絲材遮擋的低灰度值區域，得到補償后熔化痕跡區域；

對所述補償后熔化痕跡區域與所述熔化痕跡區域作差處理，得到所述絲材區域。

4.根據權利要求2所述的電子束熔絲沉積中絲材與電子束相對位置的在線控制方法，其特征在于，所述確定所述絲材與電子束的實時相對位置與所述目標相對位置之間的偏差量，包括：

確定實時絲材軸線方程上任意一點均不屬于判別區域，則過所述目標相對位置中所述形心坐標作所述絲材軸線方程的垂線；

確定所述垂線與所述實時絲材軸線方程的交點；

其中，所述判別區域為以所述目標相對位置中所述形心坐標為圓心，以電子束半徑為半徑的圓形區域，所述偏差量為所述形心坐標與所述交點之間的距離。

5.根據權利要求2所述的電子束熔絲沉積中絲材與電子束相對位置的在線控制方法，其特征在于，所述確定所述絲材與電子束的實時相對位置與所述目標相對位置之間的偏差量，包括：

確定實時絲材軸線方程上存在至少一點屬于判別區域，則識別實時絲材軸線方向上灰度梯度值最大的點；

其中，所述判別區域為以所述目標相對位置中所述形心坐標為圓心，以電子束半徑為半徑的圓形區域，所述偏差量為所述灰度梯度值最大的點到所述目標相對位置中絲材軸線的距離，所述灰度梯度值的計算公式如下：

其中，i為實時絲材軸線方向上的像素點標號，x和y分別為實時絲材軸線上像素點的橫坐標和縱坐標，S為實時絲材軸線，I為像素點的灰度值。

6.根據權利要求4或5所述的電子束熔絲沉積中絲材與電子束相對位置的在線控制方法，其特征在于，所述根據所述偏差量，確定所述絲材的控制參數，包括：

確定所述偏差量所位于的偏離區間；

根據所述偏差量和所述偏離區間，確定所述絲材的控制參數。

7.根據權利要求6所述的電子束熔絲沉積中絲材與電子束相對位置的在線控制方法，其特征在于，所述確定所述偏離量所位于的偏離區間，具體包括：

確定所述實時絲材軸線方程上任意一點均不屬于所述判別區域，則所述偏離量屬于第一偏離區間；

確定所述實時絲材軸線方程上至少存在一點屬于所述判別區域，且所述偏離量的數值大于設定閾值，則所述偏離量屬于第二偏離區間；

確定所述實時絲材軸線方程上至少存在一點屬于判別區域，且所述偏離量的數值小于等于所述設定閾值，則所述偏離量屬于第三偏離區間。