汽車覆蓋件模具等零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,型面質(zhì)量要求高,由于長(zhǎng)期工作在復(fù)雜重載工況下,易發(fā)生表面磨損失效。利用再制造技術(shù)能夠有效恢復(fù)零件磨損失效面的尺寸及性能,使零件重新投入使用。大功率半導(dǎo)體寬束激光器具有輸出功率高、激光波長(zhǎng)短、光斑尺寸大等特點(diǎn),通過對(duì)寬束激光熔覆過程中熔池幾何形態(tài)的準(zhǔn)確檢測(cè)與合理控制,可以有效提高熔覆層成形精度與質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的高質(zhì)量、高效率再制造修復(fù)。本文針對(duì)寬束激光熔覆熔池溫度高、亮度大導(dǎo)致的檢測(cè)、控制難等問題,設(shè)計(jì)了一種寬束激光熔覆熔池視覺檢測(cè)方案,分析熔池幾何形態(tài)特征及其動(dòng)態(tài)特性,并制定了相應(yīng)的熔池控制策略。主要內(nèi)容如下:首先,開展了寬束激光熔覆熔池檢測(cè)裝置的選型與設(shè)計(jì);建立像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的逆透視變換模型,并編寫基于局部分割框架與主動(dòng)輪廓模型的輪廓提取算法,實(shí)現(xiàn)了寬束激光熔覆熔池輪廓提取與熔池幾何特征測(cè)量;開發(fā)熔池檢測(cè)軟件系統(tǒng),集成了相機(jī)標(biāo)定、圖像預(yù)處理與熔池輪廓提取等功能。其次,設(shè)計(jì)寬束激光單道單層熔覆全因素試驗(yàn),研究了激光功率、掃描速度、粉末厚度對(duì)熔池寬度、熔池長(zhǎng)度及熔池面積的影響規(guī)律;對(duì)工藝參數(shù)與熔池幾何形態(tài)特征進(jìn)行回歸分析,并建立熔池幾何模... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

大功率半

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文8對(duì)象，設(shè)計(jì)掃描速度輸入信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)試驗(yàn)；針對(duì)試驗(yàn)采集到的熔池寬度數(shù)據(jù)進(jìn)行拓展，采用遺傳算法優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，建立當(dāng)前時(shí)刻熔池寬度的預(yù)測(cè)模型，為后續(xù)熔池幾何形態(tài)閉環(huán)控制策略制定奠定基矗（4）熔池幾何形態(tài)閉環(huán)控制策略研究制定熔池寬度模糊PID控制策略，采用模糊推理系統(tǒng)對(duì)PID控制算法的比例環(huán)節(jié)系數(shù)、積分環(huán)節(jié)系數(shù)和微分環(huán)節(jié)系數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)PID控制器參數(shù)自適應(yīng)整定。基于熔池寬度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型，對(duì)模糊PID控制策略、PID控制策略、模糊控制策略進(jìn)行仿真對(duì)比，驗(yàn)證模糊PID控制策略的控制效果，實(shí)現(xiàn)熔池寬度閉環(huán)控制。本研究的技術(shù)路線如圖1-4所示：圖1-4技術(shù)路線圖

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文11圖2-1鏡頭組件結(jié)構(gòu)圖2.1.4相機(jī)支架設(shè)計(jì)相機(jī)支架用于連接激光頭與鏡頭組件。鏡頭組件隨著激光頭運(yùn)動(dòng)，與激光光斑保持相對(duì)位置固定，熔覆過程中實(shí)時(shí)采集熔池圖像。由于熔池同軸檢測(cè)需要對(duì)激光頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，在原有激光光路中增設(shè)專用的檢測(cè)光路，實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，因此本實(shí)驗(yàn)采用側(cè)軸檢測(cè)方式，即鏡頭組件與激光光路中心呈一定角度安裝�？紤]到實(shí)際熔池檢測(cè)需求，對(duì)相機(jī)支架設(shè)計(jì)提出以下要求：（1）具有角度、距離調(diào)節(jié)功能。當(dāng)寬束激光熔覆離焦量等工藝參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，相機(jī)支架能夠在適當(dāng)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)角度及距離，使鏡頭組件始終對(duì)準(zhǔn)熔池。（2）具有一定剛度。鏡頭組件與激光光斑保持相對(duì)位置固定，不會(huì)隨著機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生錯(cuò)位、抖動(dòng)。（3）設(shè)有保護(hù)氣通道。在鏡頭組件前端形成保護(hù)氣簾，防止熔覆過程中飛濺的高溫顆粒損壞鏡頭，影響熔池成像質(zhì)量。（4）工作距離及角度合適。由于熔池溫度較高，為了確保鏡頭組件始終工作在理想溫度，鏡頭組件前端與激光光斑需保持合適距離；同時(shí)鏡頭組件光路中心軸與基體表面法線夾角設(shè)置為30°~45°，以減少側(cè)軸檢測(cè)帶來的誤差。因此，設(shè)計(jì)了如圖2-2所示的相機(jī)支架，支架連接件板材厚度為5mm。該結(jié)構(gòu)與激光頭固定連接，隨激光頭一起運(yùn)動(dòng)。吹氣防渣裝置出口設(shè)計(jì)為26mm×2mm矩形，使保護(hù)氣進(jìn)入該裝置后在鏡頭組件前端形成保護(hù)氣簾。相機(jī)支架實(shí)物圖如圖2-3所示。保護(hù)鏡片中性衰減片窄帶濾光片光學(xué)鏡頭CCD相機(jī)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光沉積成形熔池尺寸分析與預(yù)測(cè)[J]. 欽蘭云,徐麗麗,楊光,劉奇,王維.  紅外與激光工程. 2018(11)
[2]鈦合金激光沉積制造熱累積與熔池形貌演化[J]. 欽蘭云,徐麗麗,楊光,劉奇,王維.  稀有金屬材料與工程. 2017(09)
[3]激光熔覆熔池圖像檢測(cè)研究[J]. 陳殿炳,曹朋,鄧琦林.  電加工與模具. 2014(06)
[4]激光熔覆熔池檢測(cè)控制技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 陳殿炳,鄧琦林.  電加工與模具. 2014(05)
[5]激光熔覆熔池溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀[J]. 胡曉冬,于成松,姚建華.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2013(12)
[6]基于改進(jìn)Snake算法的坡口中光致等離子體圖像分割[J]. 謝文靜,蔡艷,孫大為,吳岳.  熱加工工藝. 2013(11)
[7]大功率半導(dǎo)體激光表面改性的研究進(jìn)展[J]. 郭士銳,陳智君,張群莉,姚建華.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2013(05)
[8]基于區(qū)域粗定位與Chan-Vese主動(dòng)輪廓模型的MAG焊視覺圖像熔池邊緣提取[J]. 李靜,秦小麟,李芳,朱偉,錢魯泓.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2011(12)
[9]基于CCD的激光熔覆熔池寬度的在線檢測(cè)研究[J]. 楊柳杉,劉金水,劉繼常,伍耀庭,王迎麗.  激光技術(shù). 2011(03)
[10]表面工程領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)發(fā)展[J]. 徐濱士,譚俊,陳建敏.  中國(guó)表面工程. 2011(02)

博士論文
[1]變間隙鋁合金脈沖GTAW熔池視覺特征獲取及其智能控制研究[D]. 樊重建.上海交通大學(xué) 2008

碩士論文
[1]激光熔覆熔池圖像檢測(cè)試驗(yàn)研究[D]. 陳殿炳.上海交通大學(xué) 2015
[2]熱作模具激光仿生熔凝及合金化修復(fù)研究[D]. 劉星雨.吉林大學(xué) 2014
[3]基于CCD的激光熔覆在線檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用研究[D]. 楊柳杉.湖南大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3551251