嵌入式视觉测控：激光熔覆成形熔池离焦量实时监测

"基于嵌入式机器视觉的激光熔覆成形熔池离焦量在线测控系统" 在金属激光熔覆技术中，精确控制激光焦点与熔池之间的距离（即离焦量）对于保证成形质量和精度至关重要。本文介绍了一种创新的方法，利用嵌入式机器视觉技术来实现激光熔覆过程中熔池离焦量的实时在线测控。这一系统基于光学三角法的原理，确保了在自由三维成形中，随着成形面不断增长，激光喷头与成形面的距离始终保持恒定，从而保持熔池的离焦量稳定。 首先，文章提出了镜头焦距的设计公式，这是构建在线测控系统的基础。通过精确计算镜头的焦距，可以确保系统能够捕捉到清晰的熔池图像，进而分析离焦量。接下来，作者给出了系统的硬件设计方案，包括相机、光源、光学系统和嵌入式处理单元等组成部分，这些硬件组件协同工作，实现了对熔池状态的实时监测。 在软件层面，为了有效处理和分析熔池图像，文章提出了一种基于面积的熔池灰度阈值估计算法。这种算法能够快速稳定地识别熔池区域，通过对熔池图像的灰度值进行分析，确定最佳阈值，从而分离出熔池图像，进一步计算离焦量。 实验结果显示，该测量系统具有高精度和实时性，能够准确地测量熔池的离焦量。当应用于实际的薄壁圆环成形工艺中，系统可以实时调整激光光头的提升速度，以保持离焦量的恒定，显著提高了薄壁圆环的成形精度。这表明，基于嵌入式机器视觉的在线测控系统对于提升激光熔覆工艺的控制水平和产品质量具有显著作用。 关键词：激光技术；激光熔覆成形；机器视觉；嵌入式系统；熔池 中图分类号：TN249（光学仪器及设备）；TF124（焊接、切割、喷涂技术） 文献标识码：A DOI：10.3788/CJL201542.0303011 通过这项研究，我们可以看到，结合了先进光学方法和嵌入式计算的机器视觉系统为激光熔覆技术提供了新的智能化解决方案，有助于推动精密制造领域的进步。未来，这种技术有望应用于更多复杂形状和高精度要求的激光熔覆成形过程。