基于熔池运动特征的选区激光熔融过程状态检测方法

• Published in: 计算机集成制造系统 Vol. 27; no. 12; pp. 3403 - 3415
• Main Authors: 朱锟鹏, 王齐胜, 林昕, 傅盈西
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所先进制造技术研究中心,江苏常州213164 01.12.2021; 常州先进制造技术研究所,江苏常州213164%常州先进制造技术研究所,江苏常州213164%武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081%新加坡国立大学新国大苏州研究院,江苏苏州215123
• Subjects: 选区激光熔融;熔池运动特征;熔池轮廓;连通分量分析;k均值聚类;增材制造
• ISSN: 1006-5911
• DOI: 10.13196/j.cims.2021.12.003

TP274; 选区激光熔融是一种极具发展前景的金属增材制造技术,由于加工过程容易产生各种缺陷,过程监控对于产品质量的控制显得尤为重要.熔池变化特征是最有效的监测手段之一,但是传统的熔池几何特征缺乏与不同熔化状态的准确对应关系.针对该问题,根据熔池特点提出一种新的熔池运动特征用于描述运动熔池的变化规律.首先利用激光扫描位置数据确定熔池的移动方向及质心,然后通过设定3个不同尺度的阈值来捕捉飞溅,并结合连通分量分析方法提取熔池区域和飞溅,进一步消除熔池感兴趣区域中的飞溅.接着将熔池质心到熔池边界轮廓的距离按顺时针方向展开,获得一个36维的矢量特征用于描述运动的熔池.最后,利用k均值聚类算法分别对同一工艺参数和不同工艺参数下获取的熔池进行了聚类分析,并与传统的熔池几何特征进行了对比.实验结果表明,提取的36维熔池运动特征可以较好地区分熔池移动方向及不同的熔化状态,为选区激光熔融过程在线监控提供了一种新的思路.