CN108251878A - 一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超高速自由飞翔模型辨识技术领域，具体公开了一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法。该方法包括：1、对铝合金模型的表面进行阳极化处理；2、对铝合金模型标记点进行激光烧蚀处理；2.1、选择标记点位置；2.2、设置每个标记点的尺寸；2.3、调节打标激光器出口位置，并预览标记及打标位置；2.4、设置激光器功率，并进行激光烧蚀打标；2.5、清洗铝合金模型表面，完成所有标记点制作；该方法可形成表面耐蚀、硬度、耐磨性、绝缘性、耐热性较高的定位铝合金模型，可通过模型中标记点辨识出模型的飞翔姿态，满足在超高速自由飞行时双目前光照相成像的需求。

Description

一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法
技术领域
本发明属于超高速自由飞翔模型辨识技术领域，具体涉及一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法。
背景技术
双目视觉定位技术是通过识别提取模型表面的至少三个公共标记点，根据标记点与模型质心坐标的关系解算模型的姿态，该技术具有测试视场大、精度高等特点。中国空气动力研究与发展中心结合分别成熟的双目视觉定位技术和前光照相技术发展了双目前光照相定位技术，用于测量模型在超高速自由飞行过程中的姿态。
将双目视觉定位系统应用在低速运动物体测量时，通常在模型表面粘贴标记点。为了保证超高速自由飞模型在发射过程的过载，通常选用铝合金材料加工模型，金属表面的光洁度较高，在前光图像中会形成明显的眩光，影响图像中标记点的识别，直接在铝合金表面用激光烧蚀形成的标记点不明显。为了满足铝合金模型在超高速自由飞行过程中的气动热和双目前光图像标记点的识别提取，在模型表面制作不能影响模型表面外形、耐几百度的高温和双目前光成像清晰的标记点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，解决现有铝合金模型标记点不明显，不耐高温，成像模糊的问题。
本发明的技术方案如下：一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、对铝合金模型的表面进行阳极化处理；
步骤1.1、对铝合金模型进行表面预处理；
对铝合金模型表面化学试剂处理，露出铝合金光洁的活性表面；
步骤1.2、对铝合金模型表面进行氧化着色处理；
步骤1.3、对氧化着色的铝合金模型进行水解封闭；
步骤1.4、利用清水将铝合金模型冲洗后晾干；
步骤2、对铝合金模型标记点进行激光烧蚀处理；
步骤2.1、选择标记点位置；
步骤2.2、设置每个标记点的尺寸；
步骤2.3、调节打标激光器出口位置，并预览标记及打标位置；
步骤2.4、设置激光器功率，并进行激光烧蚀打标；
步骤2.5、清洗铝合金模型表面，完成所有标记点制作；
重复步骤2.1～步骤2.4，完成铝合金模型表面所有标记点的制作，清洗模型表面，完成铝合金模型标记点制作。
所述的步骤1.1对铝合金模型进行表面预处理的具体步骤为：
步骤1.1.1、对铝合金模型表面进行化学脱脂；
利用60～65℃的碱性化学脱脂液对铝合金模型表面处理2～5分钟，除去工件表面的油脂，以保证碱性均匀，防止工件产生花斑；
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
步骤1.1.2、对铝合金模型表面进行碱蚀；
在60℃、浓度为40～50g/Ld的NaOH溶液中碱蚀1～2分钟，以除去铝合金模型表面残存的自然氧化及变质合金层；
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
步骤1.1.3、对铝合金模型表面进行酸蚀处理；
利用体积浓度分别为15～20ml/L、3～5ml/L的H2SO4、HNO3中和铝合金模型表面残留碱，同时，溶去挂灰附着物，使铝合金模型露出光洁的活性表面；
利用清水对铝合金模块冲洗5～10分钟。
所述的步骤1.2中对铝合金模型表面进行氧化着色处理的具体步骤为：
步骤1.2.1、对铝合金模型表面进行化学氧化处理
利用铬酸盐对铝合金模型表面进行化学氧化，获得耐腐蚀性的氧化膜，将铝合金模型放入温度为60～70℃的化学氧化溶液中处理10分钟；
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
步骤1.2.2、对铝合金模型表面进行氧化着色；
将铝合金模型放入温度为80～85℃的黑色着色剂溶液，8～10分钟，对铝合金表面进行着色，获得厚度小于0.01mm的黑色氧化层。
所述的步骤1.3中对氧化着色的铝合金模型进行水解封闭的具体步骤为：
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
利用水解盐法进行封闭，在已形成的发黑空隙中产生氢氧化合物沉淀，将微孔堵塞，进一步提高耐蚀性，增加光泽度；具体是将氧化着色的铝合金模型放入PH值4～6、温度为80～85℃的水解盐溶液中15～20分钟。
所述的步骤2.2中设置每个标记点尺寸的具体步骤为：
选择合适的标记点尺寸，对于在曲面上的标记点，标记点的尺寸在满足使用要求的情况下尽量小，减小曲面对标记点的影响，其中，标记圆的直径为3～5mm。
所述的步骤2.4中设置激光器功率，并进行激光烧蚀打标的具体步骤包括：
设置激光器的功率，利用激光烧蚀形成深度在0.015mm以内的标记点，其中，对于功率20W、最小线宽为0.05mm的光纤激光打标机，设置激光器的出口功率为4W。
所述的步骤1.1.1中化学脱脂液包括5～6g/L的NaOH，20～25g/L的Na2CO3，10～15g/L的Na3PO4·12H2O以及1g/L的表面活性剂。
所述的步骤1.2.1中化学氧化溶液包括18g/L的Na2CrO4，45g/L的Na2CO，4g/L的NaOH以及8g/L的Na3PO4。
所述的步骤1.3中，水解盐溶液为包括4～6g/L的NiSO4，4～6g/L的NaAc·7H2O，0.5～0.8g/L的CoSO4·7H2O以及4～59g/L的H3BO3溶液。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，其可以形成表面耐蚀、硬度、耐磨性、绝缘性、耐热性较高的定位铝合金模型，可通过模型中标记点辨识出模型的飞翔姿态，满足在超高速自由飞行时双目前光照相成像的需求。
附图说明
图1为本发明所述的一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法中模型表面阳极化处理流程图；
图2位本发明所述的一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法中模型标记点激光烧蚀处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2所示，一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、对铝合金模型的表面进行阳极化处理；
步骤1.1、对铝合金模型进行表面预处理；
步骤1.1.1、对铝合金模型表面进行化学脱脂；
利用60～65℃的碱性化学脱脂液对铝合金模型表面处理2～5分钟，除去工件表面的油脂，以保证碱性均匀，防止工件产生花斑；其中，化学脱脂液包括5～6g/L的NaOH，20～25g/L的Na2CO3，10～15g/L的Na3PO4·12H2O以及1g/L的表面活性剂；
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
步骤1.1.2、对铝合金模型表面进行碱蚀；
在60℃、浓度为40～50g/Ld的NaOH溶液中碱蚀1～2分钟，以除去铝合金模型表面残存的自然氧化及变质合金层；
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
步骤1.1.3、对铝合金模型表面进行酸蚀处理；
利用体积浓度分别为15～20ml/L、3～5ml/L的H2SO4、HNO3中和铝合金模型表面残留碱，同时，溶去挂灰附着物，使铝合金模型露出光洁的活性表面；
利用清水对铝合金模块冲洗5～10分钟；
步骤1.2、对铝合金模型表面进行氧化着色处理；
步骤1.2.1、对铝合金模型表面进行化学氧化处理
利用铬酸盐对铝合金模型表面进行化学氧化，获得耐腐蚀性的氧化膜，将铝合金模型放入温度为60～70℃的化学氧化溶液中处理10分钟，其中，化学氧化溶液包括18g/L的Na2CrO4，45g/L的Na2CO，4g/L的NaOH以及8g/L的Na3PO4；
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
步骤1.2.2、对铝合金模型表面进行氧化着色；
将铝合金模型放入温度为80～85℃的黑色着色剂溶液，8～10分钟，对铝合金表面进行着色，获得厚度小于0.01mm的黑色氧化层，其中，黑色着色剂溶液包括16～18g/L的黑色着色剂，8～10g/L的KMnO4氧化剂，2g/L的NiSO4催化剂，并利用HNO3将溶液PH值调节至4.5～5；
步骤1.3、对氧化着色的铝合金模型进行水解封闭；
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
利用水解盐法进行封闭，在已形成的发黑空隙中产生氢氧化合物沉淀，将微孔堵塞，进一步提高耐蚀性，增加光泽度；具体是将氧化着色的铝合金模型放入PH值4～6、温度为80～85℃的水解盐溶液中15～20分钟，其中，水解盐溶液为包括4～6g/L的NiSO4，4～6g/L的NaAc·7H2O，0.5～0.8g/L的CoSO4·7H2O以及4～59g/L的H3BO3溶液；
步骤1.4、利用清水将铝合金模型冲洗后晾干；
步骤2、对铝合金模型标记点进行激光烧蚀处理；
步骤2.1、选择标记点位置；
为了保证标记点扫描精度，打标的位置尽量选择在平面上；
步骤2.2、设置每个标记点的尺寸；
选择合适的标记点尺寸，对于在曲面上的标记点，标记点的尺寸在满足使用要求的情况下尽量小，减小曲面对标记点的影响，其中，标记圆的直径为3～5mm；
步骤2.3、调节打标激光器出口位置，并预览标记及打标位置；
调整打标激光器出口位置，使激光器出口聚焦点在打标位置；预览标记及打标位置，微调模型位置，使标记点尽量与打标位置表面垂直；
步骤2.4、设置激光器功率，并进行激光烧蚀打标；
设置激光器的功率，利用激光烧蚀形成深度在0.015mm以内的标记点，其中，对于功率20W、最小线宽为0.05mm的光纤激光打标机，设置激光器的出口功率为4W；
步骤2.5、清洗铝合金模型表面，完成所有标记点制作；
重复步骤2.1～步骤2.4，完成铝合金模型表面所有标记点的制作，利用酒精清洗模型表面，洗掉激光打标烧蚀形成的反溅粉末，完成铝合金模型标记点制作。

Claims (9)

1.一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
步骤1、对铝合金模型的表面进行阳极化处理；
步骤1.1、对铝合金模型进行表面预处理；
对铝合金模型表面化学试剂处理，露出铝合金光洁的活性表面；
步骤1.2、对铝合金模型表面进行氧化着色处理；
步骤1.3、对氧化着色的铝合金模型进行水解封闭；
步骤1.4、利用清水将铝合金模型冲洗后晾干；
步骤2、对铝合金模型标记点进行激光烧蚀处理；
步骤2.1、选择标记点位置；
步骤2.2、设置每个标记点的尺寸；
步骤2.3、调节打标激光器出口位置，并预览标记及打标位置；
步骤2.4、设置激光器功率，并进行激光烧蚀打标；
步骤2.5、清洗铝合金模型表面，完成所有标记点制作；
重复步骤2.1～步骤2.4，完成铝合金模型表面所有标记点的制作，清洗模型表面，完成铝合金模型标记点制作。
2.根据权利要求1所述的一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，其特征在于：所述的步骤1.1对铝合金模型进行表面预处理的具体步骤为：
步骤1.1.1、对铝合金模型表面进行化学脱脂；
利用60～65℃的碱性化学脱脂液对铝合金模型表面处理2～5分钟，除去工件表面的油脂，以保证碱性均匀，防止工件产生花斑；
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
步骤1.1.2、对铝合金模型表面进行碱蚀；
在60℃、浓度为40～50g/Ld的NaOH溶液中碱蚀1～2分钟，以除去铝合金模型表面残存的自然氧化及变质合金层；
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
步骤1.1.3、对铝合金模型表面进行酸蚀处理；
利用体积浓度分别为15～20ml/L、3～5ml/L的H2SO4、HNO3中和铝合金模型表面残留碱，同时，溶去挂灰附着物，使铝合金模型露出光洁的活性表面；
利用清水对铝合金模块冲洗5～10分钟。
3.根据权利要求1所述的一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，其特征在于：所述的步骤1.2中对铝合金模型表面进行氧化着色处理的具体步骤为：
步骤1.2.1、对铝合金模型表面进行化学氧化处理
利用铬酸盐对铝合金模型表面进行化学氧化，获得耐腐蚀性的氧化膜，将铝合金模型放入温度为60～70℃的化学氧化溶液中处理10分钟；
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
步骤1.2.2、对铝合金模型表面进行氧化着色；
将铝合金模型放入温度为80～85℃的黑色着色剂溶液，8～10分钟，对铝合金表面进行着色，获得厚度小于0.01mm的黑色氧化层。
4.根据权利要求1所述的一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，其特征在于：所述的步骤1.3中对氧化着色的铝合金模型进行水解封闭的具体步骤为：
利用清水对铝合金模型冲洗5～10分钟；
利用水解盐法进行封闭，在已形成的发黑空隙中产生氢氧化合物沉淀，将微孔堵塞，进一步提高耐蚀性，增加光泽度；具体是将氧化着色的铝合金模型放入PH值4～6、温度为80～85℃的水解盐溶液中15～20分钟。
5.根据权利要求1所述的一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，其特征在于：所述的步骤2.2中设置每个标记点尺寸的具体步骤为：
选择合适的标记点尺寸，对于在曲面上的标记点，标记点的尺寸在满足使用要求的情况下尽量小，减小曲面对标记点的影响，其中，标记圆的直径为3～5mm。
6.根据权利要求1所述的一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，其特征在于：所述的步骤2.4中设置激光器功率，并进行激光烧蚀打标的具体步骤包括：
设置激光器的功率，利用激光烧蚀形成深度在0.015mm以内的标记点，其中，对于功率20W、最小线宽为0.05mm的光纤激光打标机，设置激光器的出口功率为4W。
7.根据权利要求2所述的一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，其特征在于：所述的步骤1.1.1中化学脱脂液包括5～6g/L的NaOH，20～25g/L的Na2CO3，10～15g/L的Na3PO4·12H2O以及1g/L的表面活性剂。
8.根据权利要求3所述的一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，其特征在于：所述的步骤1.2.1中化学氧化溶液包括18g/L的Na2CrO4，45g/L的Na2CO，4g/L的NaOH以及8g/L的Na3PO4。
9.根据权利要求4所述的一种双目前光定位的铝合金模型表面标记点制作方法，其特征在于：所述的步骤1.3中，水解盐溶液为包括4～6g/L的NiSO4，4～6g/L的NaAc·7H2O，0.5～0.8g/L的CoSO4·7H2O以及4～59g/L的H3BO3溶液。
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