當(dāng)今汽車市場競爭日益激烈,車企的新產(chǎn)品研發(fā)頻次越來越高,對發(fā)動機(jī)新品的研發(fā)速度提出了更高的要求。在汽車零部件輕量化的背景下,應(yīng)用激光增材制造技術(shù)能輔助汽車發(fā)動機(jī)的快速開發(fā),降低研發(fā)成本。然而,增材制造零部件的尺寸精度和表面品質(zhì)存在比較明顯的差距。因此,對發(fā)動機(jī)增材制造過程進(jìn)行質(zhì)量診斷研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文從發(fā)動機(jī)激光增材制造過程的質(zhì)量保證出發(fā),探究不同工藝參數(shù)對熔池和等離子體信息的影響,進(jìn)而確定后續(xù)增材質(zhì)量診斷實(shí)驗(yàn)所用的工藝參數(shù),并對發(fā)動機(jī)激光增材制造進(jìn)行統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)控,以判斷其過程穩(wěn)定性,同時對存在的質(zhì)量問題進(jìn)行判別與分析,實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)激光增材制造過程的質(zhì)量診斷。首先,開發(fā)了激光熔池的圖像處理算法,通過ROI提取、均值濾波、灰度變換、閾值分割和邊緣檢測等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了熔池面積和熔池溫度等特征的提取。設(shè)計(jì)并進(jìn)行單一變量條件下的單道多層沉積實(shí)驗(yàn),同時采集了增材過程中的熔池圖像和光譜信號,結(jié)合相關(guān)理論公式計(jì)算了等離子體溫度和電子密度,從而建立了監(jiān)測信息與工藝參數(shù)兩者之間的變化關(guān)系。其次,設(shè)計(jì)并進(jìn)行Al Si12和316L兩種材料的缺陷實(shí)驗(yàn),基于熔池面積和熔池溫度變化的分析,實(shí)現(xiàn)... 

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 激光增材制造質(zhì)量診斷技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述的簡析
    1.3 本課題的研究內(nèi)容
第2章 激光增材制造過程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)
    2.1 發(fā)動機(jī)質(zhì)量診斷試驗(yàn)材料
    2.2 增材制造在線監(jiān)測系統(tǒng)搭建
        2.2.1 監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
        2.2.2 相機(jī)及濾光片的選型
        2.2.3 熔池圖像旁軸采集系統(tǒng)
    2.3 增材質(zhì)量診斷試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        2.3.1 工藝參數(shù)影響及成因研究方案
        2.3.2 增材制造統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)控方案
        2.3.3 增材制造質(zhì)量判別分析方案
    2.4 增材制造監(jiān)測對象檢測原理
        2.4.1 比色測溫原理
        2.4.2 等離子體溫度計(jì)算原理
        2.4.3 電子密度計(jì)算原理
    2.5 本章小結(jié)
第3章 熔池圖像處理及工藝參數(shù)影響探究
    3.1 激光熔池圖像處理
        3.1.1 圖像預(yù)處理
        3.1.2 圖像閾值分割
        3.1.3 熔池邊緣檢測
    3.2 工藝參數(shù)對熔池特征的影響
        3.2.1 熔池面積與工藝參數(shù)關(guān)系的研究
        3.2.2 熔池溫度與工藝參數(shù)關(guān)系的研究
    3.3 工藝參數(shù)對等離子體特征的影響
        3.3.1 譜線強(qiáng)度與工藝參數(shù)關(guān)系的研究
        3.3.2 等離子體溫度與工藝參數(shù)關(guān)系的研究
        3.3.3 電子密度與工藝參數(shù)關(guān)系的研究
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于控制圖的激光增材制造過程穩(wěn)定性判別
    4.1 基于視覺分析的缺陷診斷
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
        4.1.2 缺陷實(shí)驗(yàn)視覺分析
    4.2 基于統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的增材過程熔池監(jiān)測
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
        4.2.2 統(tǒng)計(jì)變量選取及控制圖設(shè)計(jì)
        4.2.3 不同成型件的過程監(jiān)控分析
    4.3 發(fā)動機(jī)零部件結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)控
        4.3.1 墻體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)控
        4.3.2 三角筒結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)控
        4.3.3 圓筒結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)控
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于監(jiān)督學(xué)習(xí)的激光增材制造質(zhì)量分類研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
    5.2 鋁合金零部件增材制造過程的質(zhì)量診斷
        5.2.1 熔池特征的提取
        5.2.2 特征數(shù)據(jù)的主成分分析
        5.2.3 支持向量機(jī)分類模型的建立
        5.2.4 支持向量機(jī)模型缺陷分類驗(yàn)證
        5.2.5 不同分類模型缺陷識別的比較
    5.3 排氣系統(tǒng)不銹鋼增材制造過程的質(zhì)量診斷
        5.3.1 熔池和等離子體特征的提取
        5.3.2 不同分類模型缺陷識別的比較
        5.3.3 不同特征對分類準(zhǔn)確率的影響
        5.3.4 決策樹模型缺陷分類驗(yàn)證
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]3D打印技術(shù)在汽車工業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用[J]. 宋彬,及曉陽,任瑞,李雨.  金屬加工(熱加工). 2018(02)
[2]應(yīng)用3D打印技術(shù)修復(fù)柴油機(jī)[J]. 麥?zhǔn)阑?  工程機(jī)械. 2018(01)
[3]基于金屬3D打印技術(shù)的發(fā)動機(jī)氣門設(shè)計(jì)與制造[J]. 蔡黎,代妮娜,鄧明,王海寶,龔小祥.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2017(12)
[4]3D打印在汽車塑料件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J]. 楊振英,于博.  塑料工業(yè). 2017(05)
[5]3D打印在汽車制造中的應(yīng)用[J]. 崔厚學(xué),高方勇,魏青松.  世界制造技術(shù)與裝備市場. 2017(02)
[6]汽車輕量化技術(shù)發(fā)展趨勢[J]. 武萬斌,年雪山.  汽車工程師. 2017(01)
[7]激光金屬成形缺陷在線檢測與控制技術(shù)綜述[J]. 解瑞東,魯中良,弋英民.  鑄造. 2017(01)
[8]激光增材制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 楊強(qiáng),魯中良,黃福享,李滌塵.  航空制造技術(shù). 2016(12)
[9]增材制造技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)方面的應(yīng)用[J]. 祝天安,添玉,李國偉,張衛(wèi)國,宓為建.  裝備制造技術(shù). 2015(04)
[10]激光熔覆熔池檢測控制技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 陳殿炳,鄧琦林.  電加工與模具. 2014(05)

博士論文
[1]基于CCD圖像傳感原理的溫度監(jiān)測方法及應(yīng)用研究[D]. 周穎慧.燕山大學(xué) 2010
[2]基于CCD的激光再制造熔池溫度場檢測研究[D]. 雷劍波.天津工業(yè)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的激光增材制造熔池溫度預(yù)測控制[D]. 葉進(jìn)余.湖南大學(xué) 2016
[2]基于CCD的激光熔覆在線檢測系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用研究[D]. 楊柳杉.湖南大學(xué) 2011
[3]激光熔池溫度場檢測技術(shù)研究[D]. 王宇寧.沈陽工業(yè)大學(xué) 2009
[4]多變量控制圖的理論分析與實(shí)際應(yīng)用[D]. 顏甄瑜.西安電子科技大學(xué) 2009



本文編號：3652506