CN113245566B - 激光选区熔化加工过程旁轴监测方法、装置及计算机设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光选区熔化加工过程旁轴监测方法、装置、计算机设备及计算机可读介质，方法包括：获取单次激光扫描过程中依次采集熔池的多张扫描图像；将多张扫描图像进行叠加，获得过程监测图像；基于程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷；若存在缺陷，对存在缺陷的区域重新激光扫描。本发明针对具有缺陷的区域进行重新激光扫描，对激光扫描过程的动态监测，控制零件的成型质量，保证激光选区熔化的工艺稳定性和加工质量。

Description

激光选区熔化加工过程旁轴监测方法、装置及计算机设备

技术领域

本发明涉及激光选区熔化增材制造工艺技术领域，特别是涉及一种激光选区熔化加工过程旁轴监测方法、装置、计算机设备及计算机可读介质。

背景技术

激光选区熔化(selective lasermelting，SLM)是一种以激光为热源的基于粉末床熔化原理的(laserpowderbed fusion,LPBF)增材制造技术(Additive manufacturing,AM，即通常所称的3D打印技术)。

在激光选区熔化过程中，零件加工质量受到激光、材料特性以及加工状态等诸多因素的影响，激光选区熔化的激光扫描过程呈现出高度的复杂性和不确定性，从而可能导致零件质量出现问题。激光选区熔化过程涉及激光与材料快速剧烈的相互作用，而成形质量的好坏甚至成败都由这些过程决定，为了提升工艺稳定性和加工质量，可对激光扫描过程进行动态监测。

传统的切削减材加工技术难以成形的复杂几何特征，恰恰激光选区熔化技术可以成形复杂几何特征，但现有的激光选区熔化成形的零件往往难以按照现有成熟的检测手段评估质量，为工艺稳定性带来了巨大的不确定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光选区熔化加工过程旁轴监测方法、装置、计算机设备及计算机可读介质，以提升工艺稳定性和加工质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种激光选区熔化加工过程旁轴监测方法，所述方法包括：

获取单次激光扫描过程中依次采集熔池的多张扫描图像；

将多张所述扫描图像进行叠加，获得过程监测图像；

基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷；

若存在缺陷，对存在缺陷的区域重新激光扫描。

可选地，所述基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷，具体包括：

对所述过程监测图像进行图像识别，获得熔池图像；

确定所述熔池图像是否存在不规则点；

如果存在不规则点，则说明单次激光扫描过程不平滑，存在缺陷；

如果不存在不规则点，则说明单次激光扫描过程平滑，不存在缺陷。

可选地，所述确定所述熔池图像是否存在不规则点具体包括：

识别所述熔池图像的边界线；

确定所述边界线的预设范围内是否存在坐标突变点；

若存在坐标突变点，则说明所述熔池图像存在不规则点；

若不存在坐标突变点，则说明所述熔池图像不存在不规则点。

可选地，所述确定所述边界线的预设范围内是否存在坐标突变点，具体包括：

确定所述预设范围内的边界线上相邻采样点在垂直于激光扫描方向上的坐标差值是否大于预设标准值；

若大于预设标准值，则说明存在坐标突变点；

若小于或等于预设标准值，则说明不存在坐标突变点。

可选地，所述边界线包括位于与激光扫描的起始点和终止点分别对应的两侧边缘区域以及位于所述两侧边缘区域间的中央区域，所述预设范围为所述中央区域。

可选地，所述若存在缺陷，对缺陷的区域重新激光扫描，具体包括：

若存在缺陷，确定存在缺陷的激光扫描位置；激光扫描位置为存在缺陷的区域；

对存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描或者修改扫描参数后对所述存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描。

可选地，在所述基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷之前还包括：

将所述过程监测图像转换为灰度图像；

根据预设阈值对所述灰度图像进行二值化处理。

本发明还提供一种激光选区熔化加工过程旁轴监测装置，所述装置包括：

扫描图像获取模块，用于获取单次激光扫描过程中依次采集熔池的多张扫描图像；

图像叠加模块，用于将多张所述扫描图像进行叠加，获得过程监测图像；

图像分析模块，用于基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷；

激光扫描模块，用于若存在缺陷，对存在缺陷的区域重新激光扫描。

本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。

本发明还提供一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使计算机设备执行上述方法。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过对单次激光扫描过程中的熔池进行监控拍照，将采集得到的多张扫描图像进行图像叠加得到激光单次扫描过程的监测图像，通过图像分析从过程监测图像中确定单次激光扫描过程中是否存在缺陷，从而可针对具有缺陷的区域进行重新激光扫描，控制零件的成型质量，保证激光选区熔化的工艺稳定性和加工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1激光选区熔化加工过程旁轴监测方法流程图；

图2为本发明实施例1确定单次激光扫描过程是否存在缺陷的具体流程图；

图3为本发明实施例1扫描图像采集系统结构图；

图4为本发明实施例1扫描图像处理流程图；

图5为本发明实施例1确定所述熔池图像是否存在不规则点的具体流程图；

图6为本发明实施例1确定所述边界线的预设范围内是否存在坐标突变点的具体流程图；

图7为本发明实施例1对缺陷的区域重新激光扫描的具体流程图；

图8为本发明实施例2激光选区熔化加工过程旁轴监测装置结构图；

图9为本发明实施例3计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种激光选区熔化加工过程旁轴监测方法、装置、计算机设备及计算机可读介质，以提升工艺稳定性和加工质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

激光选区熔化的工作原理为首先将三维CAD模型处理成切片信息，然后将切片信息传递给激光选区熔化设备，生成对应的激光扫描策略。加工开始时，将基板铺设至成型舱底部，用铺粉4系统按预定层厚在基板表面铺一层粉末，随后激光束按照切片信息依次分层激光扫描并熔化切片信息各层界面对应的粉末区域，即先按照第一层的界面激光扫描形成零件的第一层(最下层)，随后将基板下降一个粉层高度，再铺一层粉末重复激光扫描，激光按对应的界面扫描粉末使之形成新一层的截面，如此逐层铺粉4后激光扫描加工，不断重复这个过程直至整个零件成形结束。

在激光选区熔化过程中，加工质量受到激光扫描参数、材料特性以及加工状态等诸多因素影响，成形过程呈现出高度的复杂性和不确定性。其中，激光扫描参数主要包括激光功率、速度、扫描间距和路径规划等参数。材料特性主要包括铺粉4厚度、粉末颗粒度、粉末质量、材料热力学性质以及各合金元素对激光烧蚀的敏感程度等特性。加工状态主要包括温度、舱室内含氧量、通气循环条件和之前层成形质量等状态。激光选区熔化过程涉及激光与材料快速剧烈的相互作用，而成形质量甚至成败都由这些过程决定，为了提升工艺稳定性和加工质量，可对激光扫描过程进行动态监测。但是，由于激光选区熔化技术可以成形传统的切削减材加工技术难以成形的复杂几何特征，因此激光选区熔化成形的零件往往难以按照现有成熟的检测手段评估质量，也为工艺带来了巨大的不确定性。由于单张扫描图像无法监测得到的缺陷，所以本发明对激光选区熔化的单次激光扫描过程进行图像采集，并通过图像叠加的形式得到单次激光扫描过程的过程监测图像，通过过程监测图像对单次激光扫描的整个扫描过程进行图像分析确定是否存在缺陷，从而可对存在缺陷的区域进行重新激光扫描，避免了现有激光扫描成型质量差时需全部再次激光扫描所造成的时间成本和加工成本增加的现象，提升零件成型质量，降低成本。

实施例1

如图1所示，本发明公开一种激光选区熔化加工过程旁轴监测方法，所述方法包括：

S100：获取单次激光扫描过程中依次采集熔池的多张扫描图像。

S200：将多张所述扫描图像进行叠加，获得过程监测图像。

S300：基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷。

S400：若存在缺陷，对存在缺陷的区域重新激光扫描。

如图3所示，在激光扫描加工区域架设摄像机1及滤光片2，对经过滤光片2过滤后的熔池进行拍摄。其中，摄像机1可采用高速CMOS摄像机1，可将高速CMOS摄像机1架设在激光光路3外(旁轴)，并将滤光片2设置在激光光路3与摄像机1中间。当激光扫描开始时，摄像机1开始工作，对激光扫描形成的熔池进行图像采集得到多张扫描图像。然后将单次激光扫描结束后的采集的多张扫描图像进行图像叠加得到整个单次激光扫描的过程监测图像。其中，需要说明的是，单次激光扫描可以是对每层铺粉4结束后该层激光扫描的所有路径的至少部分进行的单次激光扫描，例如可以是单道扫描，通过多次单扫描后实现对该层的单层扫描，而对于界面简单的激光扫描，单次激光扫描可以是单层扫描，即通过一次激光扫描即可得到单层界面，无需多次单道扫描。可见本发明通过对单次激光扫描过程中的熔池进行监控拍照，将采集得到的多张扫描图像进行图像叠加得到激光单次扫描的过程监测图像，通过图像分析从过程监测图像中确定单次激光扫描过程中是否存在缺陷，从而可针对具有缺陷的区域进行重新激光扫描，控制零件的成型质量，保证激光选区熔化的工艺稳定性和加工质量。

在优选的实施方式中，如图2所示，S300：基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷，具体包括：

S310：对所述过程监测图像进行图像识别，获得熔池图像。

S320：确定所述熔池图像是否存在不规则点。

S330：如果存在不规则点，则说明单次激光扫描过程不平滑，存在缺陷。

S340：如果不存在不规则点，则说明单次激光扫描过程平滑，不存在缺陷。

如图4所示，过程监测图像中除了熔池，其他均为背景；过程监测图像是通过多张扫描图像叠加得到的。为了对整个激光扫描过程的零件成型进行质量判定，需要对熔池的状态进行分析，熔池的形状反映了激光扫描后的界面质量。由此，可通过图像识别技术从过程监测图像中识别出熔池图像，根据熔池图像确定激光扫描过程中是否存在不规则点，若存在不规则点，则相应的该单次激光扫描过程并不平滑，存在缺陷。其中，通过图像识别技术得到熔池图像可通过对图像中像素点的灰度值进行分析确定属于熔池的部分，当然，也可通过其他图像识别技术识别熔池图像，本领域技术人员可根据需求设置图像识别算法对熔池图像进行识别，在此不再赘述。

在优选的实施方式中，如图5所示，所述S320确定所述熔池图像是否存在不规则点具体包括：

S321：识别所述熔池图像的边界线。

S322：确定所述边界线的预设范围内是否存在坐标突变点。

S323：若存在坐标突变点，则说明所述熔池图像存在不规则点。

S324：若不存在坐标突变点，则说明所述熔池图像不存在不规则点。

具体的，对于单点激光扫描的扫描图像无法准确确定激光扫描质量的问题，在该优选的实施方式中，通过识别熔池图像的边界线，对熔池图像的整体形状和尺寸进行分析可以确定激光扫描过程是否存在由于扫描参数设置不合理而导致的缺陷，即可选取熔池图像边缘的像素点作为采样点形成熔池图像的边界线。

可以理解的是，在某个位置点激光扫描的扫描图像中会显示一个倾斜火焰，在正常状态下，若激光扫描过程平滑没有缺陷，单次激光扫描过程中每个位置的扫描图像中的倾斜火焰的高度和倾斜角度一致，该一致是指各个位置点处得到的倾斜火焰的高度和倾斜角度的差值在预设差值范围内，即认定为一致。

其中，需要说明的是，对边界线的预设范围进行分析确定是否存在坐标突变点时，该预设范围可以是沿激光扫描方向的边界线范围，即图4中示出的熔池图像边界线的水平部分。

在优选的实施方式中，所述边界线包括位于与激光扫描的起始点和终止点分别对应的两侧边缘区域以及位于所述两侧边缘区域间的中央区域，所述预设范围为所述中央区域。

具体的，在某些加工条件下，激光扫描的起始点和终止点的激光扫描质量可能存在突变，而这些突变对于整个单次激光扫描得到的零件的质量影响不大。从而，本领域技术人员可根据实际需求将边界线划分为与激光扫描的起始点和终止点分别对应的两侧边缘区域以及两侧边缘区域间的中央区域。从而，通过分析中央区域的边界线是否存在坐标突变点以确定边界线的预设范围内是否存在坐标突变点。

在优选的实施方式中，如图6所示，所述S321确定所述边界线的预设范围内是否存在坐标突变点具体包括：

S3211：确定所述预设范围内的边界线上相邻采样点在垂直于激光扫描方向上的坐标差值是否大于预设标准值。

S3212：若大于预设标准值，则说明存在坐标突变点。

S3213：若小于或等于预设标准值，则说明不存在坐标突变点。

具体的，在该优选的实施方式中，通过对熔池图像边界的像素点进行识别得到采样点，所有采样点形成熔池图像的边界线。其中，可在熔池图像上预设坐标系，则熔池图像上的每个采样点(像素点)具有一个对应的预设坐标系中的坐标，通过对相邻的采样点坐标的坐标值进行分析可确定相邻的采样点中是否存在坐标变化较大的采样点。例如，在一个具体例子中，预设坐标系为直角坐标系，激光扫描与直角坐标系的x轴平行，垂直于激光扫描方向与直角坐标系的y轴平行。则在激光扫描质量较高时，边界线的水平部分比较平滑，不存在突变。可对边界线水平区域的所有相邻采样点进行y坐标的差值判定，若相邻采样点坐标值中y坐标值的差值大于预设标准值，可认为相邻采样点中存在坐标突变点，否则，则认为相邻采样点中不存在坐标突变点。需要说明的是，本领域技术人员可根据实际需求确定预设标准值的数值，本发明对此并不作限定。

在优选的实施方式中，如图7所示，所述步骤S400：若存在缺陷，对缺陷的区域重新激光扫描具体包括：

S410：若存在缺陷，确定存在缺陷的激光扫描位置。

S420：对存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描或者修改扫描参数后对所述存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描。

具体的，当激光扫描过程存在缺陷，在下一次铺粉4扫描之前，需要对激光扫描的缺陷进行修补。优选的，可根据对边界线的分析结果确定存在缺陷的激光扫描位置，例如，在对边界线的采样点的坐标值分析得到边界线的水平区域存在坐标突变点时，可确定以坐标突变点为中心的预设范围为存在缺陷的激光扫描位置。从而，可对存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描以对缺陷进行修补，可通过上述步骤再次对激光扫描过程是否存在缺陷进行判定，若仍存在缺陷则再次重新扫描或者修改扫描参数(功率或速度等)重新扫描，直至判定的激光扫描过程不存在缺陷为止。对于扫描参数的修改为调小激光扫描的速度和功率，以考虑之前激光扫描时与铺粉4材料的热传导效应。在实际应用中，本领域技术人员也可根据经验进行调整，本发明对此并不作限定。

更优选的，当单次激光扫描为单层扫描时，进一步还可对边界线的高度和倾斜角度进行判定以确定单层扫描整体是否存在缺陷。具体的，通常边界线为平行四边形，将平行四边形的边界线的高度和倾斜角度与预设的标准高度和倾斜角度进行比对以确定平行四边形的边界线是否与标准形状相符，若相符，则可确定该单次激光扫描的质量较高，不存在缺陷。若不相符，则可确定该单次激光扫描的质量较低，存在缺陷。在此情况下，缺陷很可能是激光扫描参数的设置不合理，需要重新调整激光扫描参数并再次进行激光扫描。其中，优选的，可通过多次调整确定合理的激光扫描参数以使边界线与标准形状相符，达到最优的激光扫描质量，对激光选区熔化加工工艺的质量进行控制。在实际应用中，本领域技术人员也可根据经验进行调整，本发明对此并不作限定。

在优选的实施方式中，在S300之前还包括：

将所述过程监测图像转换为灰度图像。

根据预设阈值对所述灰度图像进行二值化处理。

具体的，在对过程监测图像进行处理或对多张扫描图像进行图像叠加之前可对过程监测图像或扫描图像进行预处理，然后对预处理后的图像进行处理，以简化图像处理和分析过程，提高分析效率。

实施例2

如图8所示，本发明还公开一种激光选区熔化加工过程旁轴监测装置，其特征在于，所述装置包括：

扫描图像获取模块801，用于获取单次激光扫描过程中依次采集熔池的多张扫描图像。

图像叠加模块802，用于将多张所述扫描图像进行叠加，获得过程监测图像。

图像分析模块803，用于基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷。

激光扫描模块804，用于若存在缺陷，对存在缺陷的区域重新激光扫描。

作为一种可选的实施方式，本发明所述图像分析模块803具体包括：

图像识别子模块，用于对所述过程监测图像进行图像识别，获得熔池图像。

不规则点确定子模块，用于确定所述熔池图像是否存在不规则点。

缺陷确定子模块，用于如果存在不规则点，则说明单次激光扫描过程不平滑，存在缺陷；如果不存在不规则点，则说明单次激光扫描过程平滑，不存在缺陷。

作为一种可选的实施方式，本发明不规则点确定子模块具体包括：

边界线识别单元，用于识别所述熔池图像的边界线。所述边界线包括位于与激光扫描的起始点和终止点分别对应的两侧边缘区域以及位于所述两侧边缘区域间的中央区域，所述预设范围为所述中央区域。

坐标突变点确定单元，用于确定所述边界线的预设范围内是否存在坐标突变点。

不规则点确定单元，用于若存在坐标突变点，则说明所述熔池图像存在不规则点；若不存在坐标突变点，则说明所述熔池图像不存在不规则点。

作为一种可选的实施方式，本发明坐标突变点确定单元具体包括：

判断子单元，用于确定所述预设范围内的边界线上相邻采样点在垂直于激光扫描方向上的坐标差值是否大于预设标准值。

坐标突变点确定子单元，用于若大于预设标准值，则说明存在坐标突变点；若小于或等于预设标准值，则说明不存在坐标突变点。

作为一种可选的实施方式，本发明激光扫描模块804具体包括：

激光扫描位置确定子模块，用于若存在缺陷，确定存在缺陷的激光扫描位置；激光扫描位置为存在缺陷的区域。

重新扫描子模块，用于对存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描或者修改扫描参数后对所述存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描。

所述装置还包括：

灰度图像确定模块，用于将所述过程监测图像转换为灰度图像。

二值化处理模块，用于根据预设阈值对所述灰度图像进行二值化处理。

实施例3

本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例1所述的方法。

也就是说，上述实施例1阐明的方法，具体可以由计算机芯片或实体等具有某种功能的计算机设备例来实现。具体的，计算机设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

在一个典型的实例中计算机设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述算机程序时实现如上所述的由客户端执行的激光选区熔化加工过程旁轴监测方法，或者，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的由服务器执行的激光选区熔化加工过程旁轴监测方法。

图9给出了计算机设备的结构示意图。如图9所示，计算机设备包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶反馈器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。

实施例4

本发明还提供一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使计算机设备执行实施例1所述的方法。

在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种激光选区熔化加工过程旁轴监测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取单次激光扫描过程中依次采集熔池的多张扫描图像；

将多张所述扫描图像进行叠加，获得过程监测图像；

基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷；所述基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷，具体包括：对所述过程监测图像进行图像识别，获得熔池图像；确定所述熔池图像是否存在不规则点；如果存在不规则点，则说明单次激光扫描过程不平滑，存在缺陷；如果不存在不规则点，则说明单次激光扫描过程平滑，不存在缺陷；所述确定所述熔池图像是否存在不规则点具体包括：识别所述熔池图像的边界线；确定所述边界线的预设范围内是否存在坐标突变点；若存在坐标突变点，则说明所述熔池图像存在不规则点；若不存在坐标突变点，则说明所述熔池图像不存在不规则点；

若存在缺陷，对存在缺陷的区域重新激光扫描；所述若存在缺陷，对缺陷的区域重新激光扫描，具体包括：若存在缺陷，确定存在缺陷的激光扫描位置；激光扫描位置为存在缺陷的区域；对存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描或者修改扫描参数后对所述存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描；在对边界线的采样点的坐标值分析得到边界线的预设范围存在坐标突变点时，确定以坐标突变点为中心的预设范围为存在缺陷的激光扫描位置，对存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描以对缺陷进行修补，通过步骤“基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷”再次对激光扫描过程是否存在缺陷进行判定，若仍存在缺陷则再次重新扫描或者修改扫描参数重新扫描，直至判定的激光扫描过程不存在缺陷为止；当单次激光扫描为单层扫描时，进一步还对边界线的高度和倾斜角度进行判定以确定单层扫描整体是否存在缺陷，边界线为平行四边形，将平行四边形的边界线的高度和倾斜角度与预设的标准高度和倾斜角度进行比对以确定平行四边形的边界线是否与标准形状相符，若相符，则确定该单次激光扫描的质量较高，不存在缺陷，若不相符，则确定该单次激光扫描的质量较低，存在缺陷，在此情况下，缺陷是激光扫描参数的设置不合理，需要重新调整激光扫描参数并再次进行激光扫描，通过多次调整确定合理的激光扫描参数以使边界线与标准形状相符，达到最优的激光扫描质量，对激光选区熔化加工工艺的质量进行控制。

2.根据权利要求1所述的激光选区熔化加工过程旁轴监测方法，其特征在于，所述确定所述边界线的预设范围内是否存在坐标突变点，具体包括：

确定所述预设范围内的边界线上相邻采样点在垂直于激光扫描方向上的坐标差值是否大于预设标准值；

若大于预设标准值，则说明存在坐标突变点；

若小于或等于预设标准值，则说明不存在坐标突变点。

3.根据权利要求1所述的激光选区熔化加工过程旁轴监测方法，其特征在于，所述边界线包括位于与激光扫描的起始点和终止点分别对应的两侧边缘区域以及位于所述两侧边缘区域间的中央区域，所述边界线的预设范围为所述中央区域。

4.根据权利要求1所述的激光选区熔化加工过程旁轴监测方法，其特征在于，在所述基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷之前还包括：

将所述过程监测图像转换为灰度图像；

根据预设阈值对所述灰度图像进行二值化处理。

5.一种激光选区熔化加工过程旁轴监测装置，其特征在于，所述装置包括：

扫描图像获取模块，用于获取单次激光扫描过程中依次采集熔池的多张扫描图像；

图像叠加模块，用于将多张所述扫描图像进行叠加，获得过程监测图像；

图像分析模块，用于基于所述过程监测图像进行图像分析，确定单次激光扫描过程是否存在缺陷；所述图像分析模块具体包括：图像识别子模块，用于对所述过程监测图像进行图像识别，获得熔池图像；不规则点确定子模块，用于确定所述熔池图像是否存在不规则点；缺陷确定子模块，用于如果存在不规则点，则说明单次激光扫描过程不平滑，存在缺陷；如果不存在不规则点，则说明单次激光扫描过程平滑，不存在缺陷；不规则点确定子模块具体包括：边界线识别单元，用于识别所述熔池图像的边界线；坐标突变点确定单元，用于确定所述边界线的预设范围内是否存在坐标突变点；不规则点确定单元，用于若存在坐标突变点，则说明所述熔池图像存在不规则点；若不存在坐标突变点，则说明所述熔池图像不存在不规则点；

激光扫描模块，用于若存在缺陷，对存在缺陷的区域重新激光扫描；激光扫描模块具体包括：激光扫描位置确定子模块，用于若存在缺陷，确定存在缺陷的激光扫描位置；激光扫描位置为存在缺陷的区域；重新扫描子模块，用于对存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描或者修改扫描参数后对所述存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描；在对边界线的采样点的坐标值分析得到边界线的预设范围存在坐标突变点时，确定以坐标突变点为中心的预设范围为存在缺陷的激光扫描位置，对存在缺陷的激光扫描位置进行重新扫描以对缺陷进行修补，再次对激光扫描过程是否存在缺陷进行判定，若仍存在缺陷则再次重新扫描或者修改扫描参数重新扫描，直至判定的激光扫描过程不存在缺陷为止；当单次激光扫描为单层扫描时，进一步还对边界线的高度和倾斜角度进行判定以确定单层扫描整体是否存在缺陷，边界线为平行四边形，将平行四边形的边界线的高度和倾斜角度与预设的标准高度和倾斜角度进行比对以确定平行四边形的边界线是否与标准形状相符，若相符，则确定该单次激光扫描的质量较高，不存在缺陷，若不相符，则确定该单次激光扫描的质量较低，存在缺陷，在此情况下，缺陷是激光扫描参数的设置不合理，需要重新调整激光扫描参数并再次进行激光扫描，通过多次调整确定合理的激光扫描参数以使边界线与标准形状相符，达到最优的激光扫描质量，对激光选区熔化加工工艺的质量进行控制。

6.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4任一项所述方法。

7.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使计算机设备执行如权利要求1-4任一项所述方法。

Images