基于机器视觉的增材制造激光熔覆熔池边缘检测和行为参数分析

王仁杰，史圣泰

（江苏大学，江苏 镇江 212013）

增材制造(Additive Manufacturing, AM)技术 (也称为3D打印技术)是20世纪80年代后期发展起来的新型制造技术。近三十年来，增材制造技术不断发展，已经在各种领域得到应用，是智能制造的重要环节，为现代制造业的发展以及传统制造业的转型升级提供了巨大契机。在各种增材制造方法中，激光增材制造（Laser Additive Manufacturing，LAM) 成形技术是最具代表性的一种增材制造技术，能直接制造出全致密且力学性能优异的零件[1]，近年来发展迅猛，成形材料种类不断增多，成形精度不断提高，成形结构日趋复杂。

但是，金属增材制造采用逐点或逐层堆积材料的方法制造金属制件，属于离散、堆积成形的“增材”方法，其与传统的去除成形（车、铣、刨、磨等）和受迫成形（锻压、铸造粉末冶金等）等“减材”制造方法存在本质上的不同[2]。因此，其成形的金属制件也具有不同于传统金属制件的特点，存在各种成形质量问题及缺陷。因此，如何实时获取成形过程中的行为参数，实现闭环控制，从减少成形缺陷、提高金属零部件的力学性能，防止变形和开裂，实现金属构件控形控性增材制造，是目前金属增材制造领域的关键问题。

目前对于金属激光增材制造过程中熔池的在线检测，主要可分为可见光学摄像法、红外热成像法、声信号法等。东南大学自动化学院的袁景光等人[3]为实现熔池温度的闭环控制，基于比色测温与光电检测技术，提出了一种复合结构的放大电路，它可以完成熔池温度的在线检测。……