CN109778182A - 一种激光熔覆增材成形高度在线监测装置及闭环控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光熔覆增材成形高度在线监测装置及闭环控制方法，该在线监测装置包括熔覆成形单元和监测控制单元。其中，熔覆成形单元包括激光器、熔覆头和基体，监测控制单元包括图像摄取单元、连接架、图像处理单元、控制单元和执行机构单元。在该闭环控制方法中，图像摄取单元固定在激光熔覆设备上随熔覆喷嘴一起运动，实时获取熔覆增材成形过程中包含熔覆喷嘴和熔池的图像，并利用图像处理单元对图像进行像素处理，提取熔覆增材成形过程中熔覆喷嘴和熔池的轮廓，获得单层熔覆层成形厚度，通过逐层厚度累加获得已成形熔覆层成形高度，并在自愈合区间内实时修正下一层熔覆喷头抬升高度，适时优选工艺参数，实现成形高度闭环控制。

Description

一种激光熔覆增材成形高度在线监测装置及闭环控制方法

技术领域

本发明属于先进制造技术和精密测控技术领域，涉及激光熔覆和激光增材制造，尤其涉及一种激光熔覆增材成形高度在线监测装置及闭环控制方法。

背景技术

激光熔覆增材成形技术，其几何特征为三维组装堆积，物理特性为局部区域延伸的快速熔凝过程。在对实体的CAD模型进行分层处理后，材料在激光光斑快速扫描辐照下，遵循程序指定的路径按序逐点形成一个个小的熔池，小熔池先后快速熔化、凝固，连接组成一条条固化单道，最终形成零件。

熔覆喷头抬升高度是实现高质量激光熔覆成形的关键因素。严格地说，熔覆喷头抬升高度的数值必须与单层熔覆层理论成形高度保持一致，这样才能确保各层工艺条件完全相同。但是在实际的熔覆成形过程中，激光功率和送粉量的波动以及基体热积累等因素导致熔覆层高度的变化，这使得每层熔覆喷头抬升都存在激光加工的焦点位置与基体表面产生偏差。这种偏差在后续的熔覆堆积过程中产生积累，进而对熔覆堆积高度的一致性产生影响，甚至导致熔覆层表面严重高低不平。当熔覆层表面出现严重的高低不平现象时，一般认为采用原始的工艺参数无法继续进行熔覆堆积，此次熔覆堆积失败并对成形件作报废处理。

因此，需要一套能够精确测量熔覆层高度的装置，可实时反馈高度信息并控制喷头的抬升高度，通过控制熔覆层的成形高度使熔覆总高度尽可能保持一致性。当熔覆层表面严重高低不平时，在不考虑减材处理的情况下，需要一种能够解决该问题的方法。

现有的成形高度控制方法，如专利“一种激光熔覆熔池离焦量测量装置及测量方法”(申请号：201410235777.6)，提出采用CCD/CMOS传感器获取熔池图像，通过计算熔池形心位置得到熔覆喷嘴与熔池间工作距离的变化量并反馈给上位机。这种方法有一定精确性，但是测量的结果并不是熔覆层的成形高度而是熔池形心位置的高度。

鉴于已有技术存在的问题，需要设计一种通过直接监测熔池图像获得能够测量熔覆层表面成形高度并能调控熔覆喷头抬升高度的方法。经过现有技术的文献检索发现，不考虑减材后处理，现有方法尚未解决熔覆层表面严重高低不平的问题。

发明内容

本发明为解决上述激光熔覆增材成形过程中熔覆喷头抬升高度不合适和熔覆高度不一致问题，采用在线监测和调控手段实现激光熔覆增材成形熔覆喷头抬升高度和成形高度控制，提出了一种激光熔覆增材成形高度在线监测装置及闭环控制方法，在每一层熔覆层成形过程中，实时监测工作距离，单层熔覆层成形完成后，提取单层熔覆层成形厚度，通过逐层厚度累加获得已成形熔覆层成形高度，并在自愈合区间内实时修正下一层熔覆喷头抬升高度，适时优选工艺参数，实现成形高度闭环控制。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种激光熔覆增材成形高度在线监测装置，包括熔覆成形单元和监测控制单元；熔覆成形单元包括激光器、熔覆头和基体，监测控制单元包括图像摄取单元、连接架、图像处理单元、控制单元和执行单元；其中，

激光器用于产生一束激光束分别经准直、扩束和聚焦一系列过程射入基体上方的激光加工区域；熔覆头集成于运动加工中心，并且能够在x，y，z三个方向上移动；熔池出现于激光熔覆增材成形过程中，由粉末材料和已成形熔覆层或基体表面一薄层在激光辐照作用下熔化而成；已成形熔覆层由一系列熔池快速凝固堆积而成；

图像摄取单元以旁轴的方式固定在熔覆喷嘴旁边，并能够随熔覆喷嘴一起运动，用于实时摄取熔覆过程中包含熔覆喷嘴与熔池的图像；

图像处理单元用于对图像摄取单元采集的图像进行像素化处理，获得熔覆增材成形过程中包含熔覆喷嘴和熔池的轮廓，并传送给控制单元；

控制单元用于根据熔覆喷嘴和熔池的轮廓提取当前熔覆层工作距离并推算出成形高度，制定出下一层成形的熔覆头抬升高度和工艺参数调整量，并向执行单元发送指令；

执行单元根据控制单元输出的指令带动熔覆成形单元实现空间运动并调整工艺参数。

一种激光熔覆增材成形高度闭环控制方法，采用上述一种激光熔覆增材成形高度在线监测装置，该方法在每一层熔覆层成形过程中，实时监测工作距离，单层熔覆层成形完成后，提取单层熔覆层成形厚度，通过逐层厚度累加获得已成形熔覆层成形高度，并在自愈合区间内实时修正下一层熔覆喷头抬升高度，适时优选工艺参数，实现成形高度闭环控制。

本发明进一步的改进在于，具体采用以下步骤实现单层熔覆层成形厚度提取：

1)采用图像摄取单元摄取未加工时包含熔覆喷嘴和基体的图像，对图像进行像素化处理，用笛卡尔坐标系对图像进行位置标定，标定出图像中熔覆喷嘴末端中点位置(xn0,yn0)，基体上指示光斑位置(xn0,yf0)，熔覆喷嘴标定工作距离H0，H0＝((xn0-xf0)2+(yn0-yf0)2)1/2，由熔覆喷嘴末端中点和指示光斑两点确定的矢量方向R(→yn0yf0)，并且过指示光斑位置作出垂直于矢量方向R的直线l0；

2)采用图像摄取单元实时摄取熔覆增材成形过程中包含熔覆喷嘴与熔池的图像并对图像进行像素化处理，用笛卡尔坐标系对图像进行位置标定，标定出图像中熔覆喷嘴末端中点的位置(xni m,yni m)和熔池轮廓，依次作出过熔覆喷嘴末端中点在矢量方向R上长度为H0的线段、过该线段另一端点并垂直于矢量方向R的直线l；

3)在包含熔覆喷嘴与熔池轮廓的图像中作一条平行于直线l的熔池轮廓切线l'，将两条直线之间的距离作为该熔池对应的单层熔覆层名义成形层厚hi m；

4)根据激光熔覆增材成形在线监测装置中图像摄取单元与激光熔覆喷嘴的结构位置对应关系，将从图像中获得的单层熔覆层名义成形层厚hi m换算成单层熔覆层实际成形层厚Δhi m，Δhi m＝β·hi m·cos3θ，其中，β为修正因子，取值范围为：0.75<β<1；θ为图像摄取单元轴线与水平面的夹角。

本发明进一步的改进在于，采用以下步骤提取自愈合区间ΔL：

1)在不同离焦量L条件下进行激光熔覆增材工艺试验，得到对应的单道成形高度Δh，并将数据点用三次样条曲线进行拟合，得到离焦量L与单道成形高度Δh的关系曲线Q；

2)根据获得的离焦量与单道成形高度关系曲线Q，将单道最大成形高度Δhmax对应的离焦量值作为自愈合区间的右极限Lmax；

3)以30～40％单道最大成形高度Δhmax的高度值作为水平线截取曲线Q，该水平线与曲线Q的两个交点中，将处于负离焦区域的交点所对应的离焦量值作为自愈合区间的左极限Lmin，自愈合区间ΔL变化范围为Lmin≤L≤Lmax。

本发明进一步的改进在于，采用以下步骤实现激光熔覆增材成形抬升高度控制：

1)在激光熔覆增材成形第m层熔覆层过程中，采用图像摄取单元实时摄取熔覆增材成形过程中包含熔覆喷嘴与熔池的图像并对图像进行像素化处理，获得该层熔覆层不同采样点的实际层厚Δhi m，i＝1,2,···,n；为使熔覆喷头的工作距离处于负离焦状态，将该层熔覆层中最小的熔覆成形厚度minΔhi m作为下一层熔覆喷头抬升高度的参考值；

2)工艺试验获得该组工艺参数下的熔覆横截面模型，将该层最小的熔覆成形厚度minΔhi m换算成熔覆喷头抬升高度Δzm，Δzm＝(4h²+w²)²·A/128wh²-(w²/8h-h/2)/2，其中，A＝2arccos((w²/8h-h/2)/(w²/8h+h/2))，h为第m层熔覆层中最小熔覆成形厚度minΔhim，w为工艺试验获得的单道横截面宽度。

本发明进一步的改进在于，具体采用以下步骤实现激光熔覆增材成形成形高度控制：

1)累加前m-1层熔覆喷头抬升高度与第m层不同采样点的实际层厚Δhi m得到熔覆层总高度变化曲线zm，zm＝(z1+z2+···+zm_-2+zm_-1)+Δhi m，再将熔覆层总高度最小值分别与各采样点的熔覆层总高度作差，得到各采样点的熔覆高度极差δhi m，判断各采样点的熔覆高度极差δhi m与自愈合区间左极限Lmin的大小；

2)若某采样点熔覆高度极差δhi m大于自愈合区间左极限Lmin，则该采样点的熔覆层总高度处于自愈合区间内，用原工艺参数继续开展熔覆成形工作；

3)若某采样点熔覆高度极差δhi m小于自愈合区间左极限Lmin，则该采样点的熔覆层总高度脱离自愈合区间，根据该段熔覆高度极差值δhi m大小改用其他合理的工艺参数组熔覆成形该区域，其他合理的工艺参数组选用规则：不同扫描速度、送粉速度和激光功率情况下熔覆成形单道宽度与激光焦点光斑直径大小相等、熔覆成形堆高不等的工艺参数组。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的激光熔覆增材成形高度在线监测装置中，与熔覆喷嘴固定安装的图像摄取单元实现了在熔覆堆积过程中对熔池形貌和熔覆堆高的在线监测；控制系统单元将图像处理单元和控制单元集成于一体，运算速度更快，延迟时间更短。

本发明提供的高度闭环控制方法与现有技术相比，通过在自愈合区间内实时修正下一层熔覆喷头抬升高度、适时优选工艺参数分别实现了熔覆喷头抬升高度控制和成形高度控制。对熔覆过程任意时刻的熔池图像进行监测，熔覆喷头抬升高度的精确控制和成形高度控制保证了已成形熔覆层成形高度的一致性，解决了激光熔覆增材成形过程中熔覆喷头抬升高度不合适和熔覆高度不一致问题。

附图说明

图1为本发明的激光熔覆增材成形高度在线监测装置原理图。

图2为本发明的熔覆喷头抬升高度与成形高度控制方法的步骤流程图。

图3为本发明的单层熔覆层层厚提取初始图像参数标定图。

图4为本发明的单层熔覆层层厚提取加工图像参数标定图。

图5为本发明的单层熔覆层层厚提取参数换算原理图。

图6(a)-(c)为本发明的自愈合区间算法原理图。

图7为本发明的激光熔覆横截面参数换算原理图。

附图标记说明：

11、激光器，12、熔覆头，12-1、熔覆喷嘴，13、熔池，14、已成形熔覆层，15、基体；21、图像摄取单元，22、连接架，23、图像处理单元，24、控制单元，25、执行单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做出进一步的说明。

请参见图1，图1是本发明的激光熔覆增材成形高度在线监测装置原理图。该激光熔覆增材成形熔覆喷头成形高度在线监测装置用于激光快速制造工艺，包括熔覆成形单元和监测控制单元。熔覆成形单元包括激光器11、熔覆头12、熔池13、已成形熔覆层14和基体15。所述激光器11用于产生一束激光束分别经准直、扩束和聚焦一系列过程射入基体15上方的激光加工区域。所述熔覆头12集成于运动加工中心(图中虚线方框)，并且可在x，y，z三个方向上移动，包含熔覆喷头12-1。所述熔池13出现于激光熔覆增材成形过程中，由粉末材料和已成形熔覆层14或基体15表面一薄层在激光辐照作用下熔化而成。所述已成形熔覆层14由一系列熔池13快速凝固堆积而成。所述基体15用于熔覆成形的基体支撑。

所述监测控制单元包括图像摄取单元21，连接架22，图像处理单元23，控制单元24，执行单元25。所述图像摄取单元21通过连接架22固定在熔覆喷嘴12-1上，用于实时拍摄包含熔覆喷嘴12-1与熔池13的图像。所述连接架22用于将图像摄取单元21固定在熔覆喷嘴12-1上，保证熔覆喷嘴12-1和熔池13的影像能够进入到图像摄取单元21的拍摄范围。所述图像处理单元23用于连接图像摄取单元21，接收图像摄取单元21摄取的图像，并对图像进行像素化处理，用黑、白色将熔池13的轮廓表征出来，再提取当前熔覆层工作距离。所述控制单元24用于根据图像处理单元23获取的当前熔覆层工作距离推算出成形高度，制定出下一层成形的熔覆头抬升高度和工艺参数调整量，并向执行单元发送指令。所述执行单元25用于根据控制单元24输出的指令带动熔覆成形单元实现空间运动并调整工艺参数。

下面，对利用本发明的激光熔覆增材成形高度在线监测装置对在进行激光堆积过程中的高度闭环控制方法做详细说明。

请参见图2，图2是本发明的高度闭环控制方法的原理图。具体包括以下步骤：

1)单层熔覆层层厚提取，如图3至图5所示。采用图像摄取单元摄取未加工时包含熔覆喷嘴和基体的图像，并对图像进行像素化处理，用笛卡尔坐标系对图像进行位置标定，标定出图像中熔覆喷嘴末端中点的位置(xn0,yn0)，基体上指示光斑位置(xn0,yf0)，熔覆喷嘴标定工作距离H0(H0＝((xn0-xf0)2+(yn0-yf0)2)1/2)，由熔覆喷嘴末端中点和指示光斑中心两点确定的矢量方向R(→yn0yf0)，并且过指示光斑位置作出垂直于矢量方向R的直线l0，具体如图3所示。

采用图像摄取单元实时摄取熔覆增材成形过程中包含熔覆喷嘴与熔池的图像并对图像进行像素化处理，用笛卡尔坐标系对图像进行位置标定，标定出图像中熔覆喷嘴末端中点的位置(xni m,yni m)和熔池轮廓，依次作出过熔覆喷嘴末端中点在矢量方向R上长度为H0的线段、过该线段另一端点并垂直于矢量方向R的直线l，在包含熔覆喷嘴与熔池轮廓的图像中作一条平行于直线l的熔池轮廓切线l'，将两条直线之间的距离作为该熔池对应的单层熔覆层名义成形层厚hi m，具体如图4所示。

根据激光熔覆增材成形在线监测装置中图像摄取单元与激光熔覆喷嘴的结构位置对应关系，将图像中获得的单层熔覆层名义成形层厚hi m换算成单层熔覆层实际成形层厚Δhi m，Δhi m＝β·hi m·cos³θ。其中，β为修正因子(取值范围为：0.75<β<1)，具体数值由实验确定；θ为图像摄取单元轴线与水平面的夹角，具体如图5所示。

2)提取自愈合区间ΔL。在不同离焦量L条件下进行激光熔覆增材工艺试验，得到对应的单道成形高度Δh，并将数据点用三次样条曲线进行拟合，得到离焦量L与单道成形高度Δh的关系曲线Q。将单道最大成形高度Δhmax对应的离焦量值作为自愈合区间的右极限Lmax；以30～40％单道最大成形高度Δhmax的高度值作为水平线截取曲线Q，该水平线与曲线Q的两个交点中，将处于负离焦区域的交点所对应的离焦量值作为自愈合区间的左极限Lmin，自愈合区间ΔL变化范围为Lmin≤L≤Lmax。分析离焦量L与单道成形高度Δh的关系曲线Q发现，激光熔覆增材成形应在熔覆喷头处于负离焦量状态下开展激光熔覆增材成形工作，具体如图6(a)-(c)所示。

3)熔覆喷头抬升高度控制。在激光熔覆增材成形第m层熔覆层过程中，采用图像摄取单元实时摄取熔覆增材成形过程中包含熔覆喷嘴与熔池的图像并对图像进行像素化处理，获得该层熔覆层不同采样点的实际层厚Δhi m，i＝1,2,···,n，将该层熔覆层中最小的熔覆成形厚度minΔhi m作为下一层熔覆喷头抬升高度的参考值。

通过基础工艺试验获得该工艺参数下的单道横截面模型，根据横截面积守恒的原理将该层最小的熔覆成形厚度minΔhi m(i＝1,2,···,n)换算成该层熔覆喷头抬升量Δzm，如图7所示。激光熔覆增材成形完成第m层厚的熔覆喷头抬升高度的计算公式为：Δzm＝(4h2+w2)2·A/(128wh2)-(w2/8h-h/2)/2，其中，A＝2arccos((w2/8h-h/2)/(w2/8h+h/2))，h为第m层熔覆层中最小熔覆增材成形厚度minΔhi m(i＝1,2,···,n)，w为工艺试验获得的单道横截面宽度。

3)成形高度控制。在激光熔覆增材成形过程中，累加前m-1层熔覆喷头抬升高度与第m层不同采样点的实际层厚Δhi m得到熔覆层总高度变化曲线zm，zm＝(z1+z2+···+zm_-2+zm_-1)+Δhi m，再将熔覆层总高度最小值分别与各采样点的熔覆层总高度作差，得到各采样点的熔覆高度极差δhi m，判断各采样点的熔覆高度极差δhi m与自愈合区间左极限Lmin的大小。若某采样点熔覆高度极差δhi m大于自愈合区间左极限Lmin，则该采样点的熔覆层总高度处于自愈合区间内，用原工艺参数继续开展熔覆成形工作；若某采样点熔覆高度极差δhi m小于自愈合区间左极限Lmin，则该采样点的熔覆层总高度脱离自愈合区间，根据该段熔覆高度极差值δhi m大小改用其他合理的工艺参数组(选用规则：不同扫描速度、送粉速度和激光功率情况下熔覆成形单道宽度与激光焦点光斑直径大小相等、熔覆成形堆高不等的工艺参数组)熔覆成形该区域。

综上所述，本发明提出了一种激光熔覆增材成形高度在线监测装置及闭环控制方法。通过在自愈合区间内实时修正下一层熔覆喷头抬升高度、适时优选工艺参数分别实现了熔覆喷头抬升高度控制和成形高度控制。对熔覆过程任意时刻的熔池图像进行监测，熔覆喷头抬升高度的精确控制和成形高度控制保证了已成形熔覆层成形高度的一致性，解决了激光熔覆增材成形过程中熔覆喷头抬升高度不合适和熔覆高度不一致问题。

对所公开的上述说明，本发明所公开的原理和新颖特点适用于激光熔覆增材成形及修复、以及激光熔覆表面强化等相关技术领域。

Claims (6)

1.一种激光熔覆增材成形高度在线监测装置，其特征在于，包括熔覆成形单元和监测控制单元；熔覆成形单元包括激光器(11)、熔覆头(12)和基体(15)，监测控制单元包括图像摄取单元(21)、连接架、图像处理单元(23)、控制单元(24)和执行单元(25)；其中，

激光器(11)用于产生一束激光束分别经准直、扩束和聚焦一系列过程射入基体(15)上方的激光加工区域；熔覆头(12)集成于运动加工中心，并且能够在x，y，z三个方向上移动；熔池(13)出现于激光熔覆增材成形过程中，由粉末材料和已成形熔覆层(14)或基体(15)表面一薄层在激光辐照作用下熔化而成；已成形熔覆层(14)由一系列熔池(13)快速凝固堆积而成；

图像摄取单元(21)以旁轴的方式固定在熔覆喷嘴(12-1)旁边，并能够随熔覆喷嘴(12-1)一起运动，用于实时摄取熔覆过程中包含熔覆喷嘴(12-1)与熔池(13)的图像；

图像处理单元(23)用于对图像摄取单元(21)采集的图像进行像素化处理，获得熔覆增材成形过程中包含熔覆喷嘴(12-1)和熔池(13)的轮廓，并传送给控制单元(24)；

控制单元(24)用于根据熔覆喷嘴(12-1)和熔池(13)的轮廓提取当前熔覆层工作距离并推算出成形高度，制定出下一层成形的熔覆头抬升高度和工艺参数调整量，并向执行单元发送指令；

执行单元(25)根据控制单元(24)输出的指令带动熔覆成形单元实现空间运动并调整工艺参数。

2.一种激光熔覆增材成形高度闭环控制方法，其特征在于，采用权利要求1所述的一种激光熔覆增材成形高度在线监测装置，该方法在每一层熔覆层成形过程中，实时监测工作距离，单层熔覆层成形完成后，提取单层熔覆层成形厚度，通过逐层厚度累加获得已成形熔覆层成形高度，并在自愈合区间内实时修正下一层熔覆喷头抬升高度，适时优选工艺参数，实现成形高度闭环控制。

3.根据权利要求2所述的一种激光熔覆增材成形高度闭环控制方法，其特征在于，具体采用以下步骤实现单层熔覆层成形厚度提取：

1)采用图像摄取单元摄取未加工时包含熔覆喷嘴和基体的图像，对图像进行像素化处理，用笛卡尔坐标系对图像进行位置标定，标定出图像中熔覆喷嘴末端中点位置(xn0,yn0)，基体上指示光斑位置(xn0,yf0)，熔覆喷嘴标定工作距离H0，H0＝((xn0-xf0)2+(yn0-yf0)2)1/2，由熔覆喷嘴末端中点和指示光斑两点确定的矢量方向R(→yn0yf0)，并且过指示光斑位置作出垂直于矢量方向R的直线l0；

2)采用图像摄取单元实时摄取熔覆增材成形过程中包含熔覆喷嘴与熔池的图像并对图像进行像素化处理，用笛卡尔坐标系对图像进行位置标定，标定出图像中熔覆喷嘴末端中点的位置(xni m,yni m)和熔池轮廓，依次作出过熔覆喷嘴末端中点在矢量方向R上长度为H0的线段、过该线段另一端点并垂直于矢量方向R的直线l；

3)在包含熔覆喷嘴与熔池轮廓的图像中作一条平行于直线l的熔池轮廓切线l'，将两条直线之间的距离作为该熔池对应的单层熔覆层名义成形层厚hi m；

4)根据激光熔覆增材成形在线监测装置中图像摄取单元与激光熔覆喷嘴的结构位置对应关系，将从图像中获得的单层熔覆层名义成形层厚hi m换算成单层熔覆层实际成形层厚Δhim，Δhi m＝β·hi m·cos3θ，其中，β为修正因子，取值范围为：0.75<β<1；θ为图像摄取单元轴线与水平面的夹角。

4.根据权利要求2所述的一种激光熔覆增材成形高度闭环控制方法，其特征在于，采用以下步骤提取自愈合区间ΔL：

1)在不同离焦量L条件下进行激光熔覆增材工艺试验，得到对应的单道成形高度Δh，并将数据点用三次样条曲线进行拟合，得到离焦量L与单道成形高度Δh的关系曲线Q；

2)根据获得的离焦量与单道成形高度关系曲线Q，将单道最大成形高度Δhmax对应的离焦量值作为自愈合区间的右极限Lmax；

3)以30～40％单道最大成形高度Δhmax的高度值作为水平线截取曲线Q，该水平线与曲线Q的两个交点中，将处于负离焦区域的交点所对应的离焦量值作为自愈合区间的左极限Lmin，自愈合区间ΔL变化范围为Lmin≤L≤Lmax。

5.根据权利要求2所述的一种激光熔覆增材成形高度闭环控制方法，其特征在于，采用以下步骤实现激光熔覆增材成形抬升高度控制：

1)在激光熔覆增材成形第m层熔覆层过程中，采用图像摄取单元实时摄取熔覆增材成形过程中包含熔覆喷嘴与熔池的图像并对图像进行像素化处理，获得该层熔覆层不同采样点的实际层厚Δhi m，i＝1,2,···,n；为使熔覆喷头的工作距离处于负离焦状态，将该层熔覆层中最小的熔覆成形厚度minΔhi m作为下一层熔覆喷头抬升高度的参考值；

2)工艺试验获得该组工艺参数下的熔覆横截面模型，将该层最小的熔覆成形厚度minΔhim换算成熔覆喷头抬升高度Δzm，Δzm＝(4h²+w²)²·A/128wh²-(w²/8h-h/2)/2，其中，A＝2arccos((w²/8h-h/2)/(w²/8h+h/2))，h为第m层熔覆层中最小熔覆成形厚度minΔhi m，w为工艺试验获得的单道横截面宽度。

6.根据权利要求2所述的一种激光熔覆增材成形高度闭环控制方法，其特征在于，具体采用以下步骤实现激光熔覆增材成形成形高度控制：

1)累加前m-1层熔覆喷头抬升高度与第m层不同采样点的实际层厚Δhi m得到熔覆层总高度变化曲线zm，zm＝(z1+z2+···+zm_-2+zm_-1)+Δhi m，再将熔覆层总高度最小值分别与各采样点的熔覆层总高度作差，得到各采样点的熔覆高度极差δhi m，判断各采样点的熔覆高度极差δhi m与自愈合区间左极限Lmin的大小；

2)若某采样点熔覆高度极差δhi m大于自愈合区间左极限Lmin，则该采样点的熔覆层总高度处于自愈合区间内，用原工艺参数继续开展熔覆成形工作；

3)若某采样点熔覆高度极差δhi m小于自愈合区间左极限Lmin，则该采样点的熔覆层总高度脱离自愈合区间，根据该段熔覆高度极差值δhi m大小改用其他合理的工艺参数组熔覆成形该区域，其他合理的工艺参数组选用规则：不同扫描速度、送粉速度和激光功率情况下熔覆成形单道宽度与激光焦点光斑直径大小相等、熔覆成形堆高不等的工艺参数组。