CN114101707A - 激光增材制造功率控制方法、系统、介质及电子设备 - Google Patents

激光增材制造功率控制方法、系统、介质及电子设备 Download PDF

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Abstract

一种激光增材制造功率控制方法、系统、介质及电子设备，该方法包括：获取激光熔丝过程中当前激光打印层中熔池的当前温度；获取所述当前激光打印层中所述熔池的当前形貌图像，并解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的当前轮廓特征；计算所述当前轮廓特征与预设的基准轮廓特征之间的偏差值，以得到当前轮廓偏差值；当所述当前轮廓偏差与预设偏差的差值在阈值范围内时，根据关联模型查询在所述当前温度和所述当前轮廓偏差值下的激光功率，所述关联模型包括温度、轮廓偏差值和激光功率之间的关联关系；根据查询到的当前激光功率调控当前激光打印层的激光功率。本发明在激光增材制造过程中对激光功率数的精准调控，形成质量稳定性高的打印件。

Description

激光增材制造功率控制方法、系统、介质及电子设备
技术领域
本发明涉及金属增材制造领域，特别是涉及一种激光增材制造功率控制方法、系统、介质及电子设备。
背景技术
增材制造技术是一种集现代信息技术、新材料技术和先进制造技术等多学科发展而来的数字化材料加工技术。其采用形如液体、粉末、丝等离散材料，按照预设CAD模型数据逐层累加制造实体零件。在该类技术中，激光熔丝凭借激光的高能密度、丝状材料的高利用率及易于成形复杂形貌零件的技术优势，而广泛的应用于航空航天、交通、船舶、生物医学等领域核心元件的快速成形。然而，受成形件轮廓设计尺寸无规则变化的影响，成形件加工质量的精准控制是关键性技术难题，这其中激光功率的调控无参照性是影响该问题的主要因素。
基于激光熔丝增材制造过程中光—热—声等多能量场中，激光光束作用点小(1～3mm)、局部温度较高、熔融化金属流动速度较快等多种因素作用下，使得加工环境异常复杂，进一步加剧了对激光功率实时调控的精准性，从而造成零件出现裂纹、空隙、翘曲等质量缺陷。
在线质量检测技术对于提升激光增材制造零件整体成形质量的研究具有重要的意义。其实现的本质大多是基于对零件成形过程打印层中二维物理量的在线监控分析，表征出成形零件相关技术特征，如：平面度、外形轮廓以及相应成形缺陷等。然而，该类研究中却很少涉及如何有效降低激光增材制造过程零件成形缺陷的产生，而根据文献调研发现，这类缺陷的产生主要受零件成形过程工艺参数(激光功率、送丝速度、熔丝温度等)的影响，这其中尤以激光功率的影响最大。而目前却鲜有报道关于零件成形质量和成形工艺参数之间关系的支撑文献，导致目前的激光熔丝增材制造技术中其零件整体成型质量普遍不高。
发明内容
鉴于上述状况，有必要针对现有技术中激光熔丝增材制造技术中其零件整体成型质量不高的问题，提供一种激光增材制造功率控制方法、系统、介质及电子设备。
一种激光增材制造功率控制方法，包括：
获取激光熔丝过程中当前激光打印层中熔池的当前温度；
获取所述当前激光打印层中所述熔池的当前形貌图像，并解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的当前轮廓特征；
计算所述当前轮廓特征与预设的基准轮廓特征之间的偏差值，以得到当前轮廓偏差值；
当所述当前轮廓偏差与预设偏差的差值在阈值范围内时，根据关联模型查询在所述当前温度和所述当前轮廓偏差值下的激光功率，所述关联模型包括温度、轮廓偏差值和激光功率之间的关联关系；
根据查询到的当前激光功率调控当前激光打印层的激光功率。
进一步的，上述激光增材制造功率控制方法，其中，所述根据关联模型查询所述温度和所述轮廓偏差对应的激光功率的步骤之前还包括：
获取历史激光熔丝过程中，不同激光打印层中所述熔池的温度、形貌图像，以及对应的激光功率；
解析各个所述激光打印层中所述熔池的形貌图像，得到各个所述激光打印层的轮廓形貌；
计算各个所述激光打印层的轮廓特征分别与基准轮廓特征之间的偏差值，得到各个所述激光打印层的轮廓偏差值，并筛选出偏差与预设偏差的差值在所述阈值范围的目标打印激光层；
根据所述目标打印激光层中所述熔池的温度、所述轮廓偏差值，以及对应的激光功率构建关联模型。
进一步的，上述激光增材制造功率控制方法，其中，所述当前激光打印层中所述熔池的当前形貌图像通过面结构光扫描仪采集得到，所述面结构光扫描仪包括面结构光投影仪和双目相机，所述解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的当前轮廓特征的步骤包括：
利用所述双目相机内外参数的标定结果以及光学三角测量原理解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的轮廓的点云数据；
利用曲面重构算法将无拓扑结构连接关系的点云数据重建得到三角网格模型，得到当前激光打印层的当前轮廓特征。
进一步的，上述激光增材制造功率控制方法，其中，所述利用双目相机内外参数的标定结果以及光学三角测量原理解析所述当前形貌图像的步骤之前还包括：
获取标准形貌图像，所述标准形貌图像为标定块放置于熔丝增材制造设备的打印层基板上时，所述面结构光扫描仪采集得到的形貌图像；
利用形貌图像解析技术解析所述标准形貌图像，得到所述标定块的局部特征在两个所述双目相机中的局部坐标信息，并通过所述局部坐标信息与所述局部特征在所述熔丝增材制造设备中的绝对坐标信息进行比对，完成双目相机参数的标定。
本发明还公开了一种激光增材制造功率控制系统，包括：
红外辐射传感器，用于采集熔池的温度场特性；
面结构光扫描仪，用于采集激光熔覆层中熔池的形貌图像，所述面结构光扫描仪包括面结构光投影仪和双目相机；
控制终端，所述控制终端与所述红外辐射传感器以及所述面结构光扫描仪连接，所述控制端包括：
第一获取模块，用于获取激光熔丝过程中当前激光打印层中熔池的当前温度；
第一解析模块，用于获取所述当前激光打印层中所述熔池的当前形貌图像，并解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的当前轮廓特征；
第一计算模块，用于计算所述当前轮廓特征与预设的基准轮廓特征之间的偏差值，以得到当前轮廓偏差值；
查询模块，用于当所述当前轮廓偏差与预设偏差的差值在阈值范围内时，根据关联模型查询在所述当前温度和所述当前轮廓偏差值下的激光功率，所述关联模型包括温度、轮廓偏差值和激光功率之间的关联关系；
调控模块，用于根据查询到的当前激光功率调控当前激光打印层的激光功率。
进一步的，上述激光增材制造功率控制系统，还包括：
第二获取模块，用于获取历史激光熔丝过程中，不同激光打印层中所述熔池的温度、形貌图像，以及对应的激光功率；
第二解析模块，用于解析各个所述激光打印层中所述熔池的形貌图像，得到各个所述激光打印层的轮廓形貌；
第二计算模块，用于计算各个所述激光打印层的轮廓特征分别与基准轮廓特征之间的偏差值，得到各个所述激光打印层的轮廓偏差值，并筛选出偏差与预设偏差的差值在所述阈值范围的目标打印激光层；
建模模块，用于根据所述目标打印激光层中所述熔池的温度、所述轮廓偏差值，以及对应的激光功率构建关联模型。
进一步的，上述激光增材制造功率控制系统，所述第一解析模块具体用于：
利用所述双目相机内外参数的标定结果以及光学三角测量原理解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的轮廓的点云数据；
利用曲面重构算法将无拓扑结构连接关系的点云数据重建得到三角网格模型，得到当前激光打印层的当前轮廓特征。
进一步的，上述激光增材制造功率控制系统，还包括：
第三获取模块，用于获取标准形貌图像，所述标准形貌图像为标定块放置于熔丝增材制造设备的打印层基板上时，所述面结构光扫描仪采集得到的形貌图像；
第三解析模块，用于利用形貌图像解析技术解析所述标准形貌图像，得到所述标定块的局部特征在两个所述双目相机中的局部坐标信息；
标定模块，用于通过所述局部坐标信息与所述局部特征在所述熔丝增材制造设备中的绝对坐标信息进行比对，完成双目相机参数的标定。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现上述任一所述的方法。
本发明还公开了一种电子设备，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程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任意一项所述的方法。
本发明有效改善了长久以来针对增材制造过程中激光功率调控无法精准定量实现的技术现状，且该方法的提出进一步提升了激光增材制造成形件的成形质量。对激光增材制造过程中的激光功率进行精准调控，调控精准度不易受制造现场复杂环境影响，且打印件的成形质量稳定性高、可靠性强。
附图说明
图1为本发明第一实施例中激光增材制造功率控制方法的流程图；
图2为本发明第二实施例中激光增材制造功率控制方法的流程图；
图3为本发明第三实施例中激光增材制造功率控制系统的结构示意图；
图4为本发明第三实施例中控制终端的结构框图；
图5为本发明实施例中电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
请参阅图1，为本发明第一实施例中的激光增材制造功率控制方法，包括步骤S11～S15。
步骤S11，获取激光熔丝过程中当前激光打印层中熔池的当前温度。
激光增材制造通过熔丝增材制造设备来实现，该熔丝增材制造设备包括成型基板和激光熔丝喷头，该成型基板用于放置零件，该激光熔丝喷头用于熔融材料。
具体实施时，在激光熔丝过程中，可通过温度检测装置实时监控每个激光打印层中熔池的温度。可以理解的，该温度检测装置可以为红外热辐射传感器，其与激光熔丝喷嘴级联，用以实时监控熔池的温度场特性。
步骤S12，获取所述当前激光打印层中所述熔池的当前形貌图像，并解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的当前轮廓特征。
具体的，需要获取每一个激光打印层的熔池的形貌图像，该形貌图像可通过面结构光扫描仪来实现，该面结构光扫描仪包括面结构光投影仪和面结构光投影仪两侧的双目相机。该面结构光扫描仪主要是利用双目相机与成型基板在空间上成一定角度的安装方式，获取到每一个激光熔覆层中熔池形貌图像。通过对该形貌图像进行图像解，以此获取到当前激光打印层的当前轮廓特征。
具体的，所述解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的当前轮廓特征的步骤包括：
利用所述双目相机内外参数的标定结果以及光学三角测量原理解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的轮廓的点云数据；
利用曲面重构算法将无拓扑结构连接关系的点云数据重建得到三角网格模型，得到当前激光打印层的当前轮廓特征。
具体实施时，利用标定校准得到的双目相机的内外参数，由光学三角测量原理计算得到各像素点的深度信息，通过将双目相机拍摄得到的形貌图像与解析得到的相对应的深度信息进行匹配，由此得到当前打印层熔池轮廓点云信息。再利用曲面重构算法将无拓扑结构连接关系的点云数据重建得到三角网格模型，以完成对当前打印层轮廓的具体表征。
步骤S13，计算所述当前轮廓特征与预设的基准轮廓特征之间的偏差值，以得到当前轮廓偏差值。
步骤S14，当所述当前轮廓偏差与预设偏差的差值在阈值范围内时，根据关联模型查询在所述当前温度和所述当前轮廓偏差值下的激光功率，所述关联模型包括温度、轮廓偏差值和激光功率之间的关联关系。
步骤S15，根据查询到的当前激光功率调控当前激光打印层的激光功率。
将当前轮廓特征与预设基准轮廓特征比对，提取当前激光打印层成形偏差δ。将δ与预设偏差值比对，当比对偏差在阈值范围内时，则根据关联模型查询在当前温度和当前轮廓偏差值下的激光功率，否则，则终止零件打印程序。该阈值范围根据实际情况进行设置，例如为-20％～20％。
该关联模型包括温度、轮廓偏差值和激光功率三者之间的关联关系，具体实现时，可以以曲线图或者表格的形式表示三者之间的关系，即查询当前温度和当前轮廓偏差值下的激光功率。并按照查询到的功率来调节当前激光打印层的激光功率。
本实施例有效改善了长久以来针对增材制造过程中激光功率调控无法精准定量实现的技术现状，且该方法的提出进一步提升了激光增材制造成形件的成形质量。对激光增材制造过程中的激光功率进行精准调控，调控精准度不易受制造现场复杂环境影响，且打印件的成形质量稳定性高、可靠性强。
请参阅图2，为本发明第二实施例中的激光增材制造功率控制方法，包括步骤S21～S27。
步骤S21，获取激光熔丝过程中当前激光打印层中熔池的当前温度。
在激光熔丝时，首先构建测温系统，该测温系统在结构主体上由灵敏度高的红外辐射传感器组成。具体实现时，红外热辐射传感器与激光熔丝喷嘴级联，用以实时监控熔池的温度场特性，采集当前激光打印层中熔池的当前温度。
步骤S22，获取面结构光扫描仪采集到的所述当前激光打印层中所述熔池的当前形貌图像。
该面结构光扫描仪包括面结构光投影仪和双目相机，利用双目相机与金属基板在空间上成一定角度的安装结构，获取到每一个激光熔覆层中熔池的形貌图像。
步骤S23，利用所述双目相机内外参数的标定结果以及光学三角测量原理解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的轮廓的点云数据。
步骤S24，利用曲面重构算法将无拓扑结构连接关系的点云数据重建得到三角网格模型，得到当前激光打印层的当前轮廓特征。
进一步的，所述利用双目相机内外参数的标定结果以及光学三角测量原理解析所述当前形貌图像的步骤之前还包括：
获取标准形貌图像，所述标准形貌图像为标定块放置于熔丝增材制造设备的打印层基板上时，所述面结构光扫描仪采集得到的形貌图像；
利用形貌图像解析技术解析所述标准形貌图像，得到所述标定块的局部特征在两个所述双目相机中的局部坐标信息，并通过所述局部坐标信息与所述局部特征在所述熔丝增材制造设备中的绝对坐标信息进行比对，完成双目相机参数的标定。
该标定块例如为标准球、标准六面体等。记双目相机的图像坐标系下的成像点为m＝[u，v]T，双目相机的空间全局坐标系下对应的三维点为P(x)＝(x，y，z)T，则由双目相机的成像原理，P(x)与m之间满足以下关系：
Figure BDA0003367185040000081
其中
Figure BDA0003367185040000082
为相机内参矩阵，fx、fy为图像坐标系水平和垂直方向上的焦距，cx、cy表示主点位置。在扫描标定块同一局部特征三维点信息已知的前提下，则可利用与其对应的成像点的坐标，反解求出对应的双目相机内参矩阵K，以此完成相机内外参数的全局标定。
步骤S25，计算所述当前轮廓特征与预设的基准轮廓特征之间的偏差值，以得到当前轮廓偏差值。
步骤S26，当所述当前轮廓偏差与预设偏差的差值在阈值范围内时，根据关联模型查询在所述当前温度和所述当前轮廓偏差值下的激光功率，所述关联模型包括温度、轮廓偏差值和激光功率之间的关联关系。
将得到的当前特征轮廓与预设的基准轮廓比对，提取到当前激光打印层成形的轮廓偏差δ。将δ与预设偏差值δs进行比对，当δ与的δs偏差在可接受的阈值范围内时，则进行下一步操作，若超过阈值范围，则停止打印。
进一步的，在进行激光打印前需要构建关联模型，具体构建方法为：
获取历史激光熔丝过程中，不同激光打印层中所述熔池的温度、形貌图像，以及对应的激光功率；
解析各个所述激光打印层中所述熔池的形貌图像，得到各个所述激光打印层的轮廓形貌；
计算各个所述激光打印层的轮廓特征分别与基准轮廓特征之间的偏差值，得到各个所述激光打印层的轮廓偏差值，并筛选出偏差与预设偏差的差值在所述阈值范围的目标打印激光层；
根据所述目标打印激光层中所述熔池的温度、所述轮廓偏差值，以及对应的激光功率构建关联模型。
即获取激光熔丝过程中，筛选出形貌质量合格情况下的激光打印层，即确定出目标激光打印层。根据采集的该目标激光打印层熔池温度，和计算得到的轮廓偏差值，以及打印时的激光功率，进行三者之间关系的建模，以此得到不同温度、不同轮廓偏差值和不同激光功率之间的对应关系。
该关联模型中，激光功率变化直接表征对象是激光熔丝成形过程中温度场变化，而间接作用对象则反映在成形零件打印层轮廓尺寸变化的技术特点，分别利用相应的检测设备对激光熔丝加工过程中当前激光打印层熔池温度场和轮廓形貌偏差值进行在线实时获取，以此来构建基于激光熔丝增材制造过程中零件打印的激光功率、形貌特性和温度三者之间的关联，并以此反馈调整激光功率，最终达到提升激光增材制造成形零件加工质量的目的。
步骤S27，根据查询到的当前激光功率调控当前激光打印层的激光功率。
根据当前温度和当前轮廓偏差值在该关联模型中查询对应的激光功率，根据该激光功率进行打印，以得到打印合格的零件。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下技术优点：
1.本发明通过对激光熔丝增材制造过程中温度场和打印层轮廓在线监控，可以实时反馈实现激光功率的逐层定量化梯度调控；
2.通过构建激光熔丝增材制造过程中温度场、零件的形貌特征以及激光功率三者之间的关联模型，有助于在降低零件废品率的同时，进一步提升零件成形质量。
请参阅图3，为本发明第三实施例中的激光增材制造功率控制系统，其特征在于，包括：
红外辐射传感器31，用于采集熔池的温度场特性；
面结构光扫描仪32，用于采集激光熔覆层中熔池的形貌图像，所述面结构光扫描仪包括面结构光投影仪321和双目相机322；
控制终端33，所述控制终端与所述红外辐射传感器以及所述面结构光扫描仪连接。
激光增材制造通过熔丝增材制造设备34来实现，该熔丝增材制造设备包括成型基板341和激光熔丝喷头342，该成型基板341用于放置零件，该激光熔丝喷头342用于熔融材料。红外热辐射传感器31与激光熔丝喷头342级联，用以实时监控熔池的温度场特性。该面结构光扫描仪32主要是利用双目相机322与成型基板341在空间上陈一定角度的安装方式，获取到每一个激光熔覆层中熔池形貌图像。
该控制终端例如为计算机设备或服务器等，如图5所示，所述控制端33包括：
第一获取模块331，用于获取激光熔丝过程中当前激光打印层中熔池的当前温度；
第一解析模块332，用于获取所述当前激光打印层中所述熔池的当前形貌图像，并解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的当前轮廓特征；
第一计算模块333，用于计算所述当前轮廓特征与预设的基准轮廓特征之间的偏差值，以得到当前轮廓偏差值；
查询模块334，用于当所述当前轮廓偏差与预设偏差的差值在阈值范围内时，根据关联模型查询在所述当前温度和所述当前轮廓偏差值下的激光功率，所述关联模型包括温度、轮廓偏差值和激光功率之间的关联关系；
调控模块335，用于根据查询到的当前激光功率调控当前激光打印层的激光功率。
进一步的，上述激光增材制造功率控制系统，还包括：
第二获取模块，用于获取历史激光熔丝过程中，不同激光打印层中所述熔池的温度、形貌图像，以及对应的激光功率；
第二解析模块，用于解析各个所述激光打印层中所述熔池的形貌图像，得到各个所述激光打印层的轮廓形貌；
第二计算模块，用于计算各个所述激光打印层的轮廓特征分别与基准轮廓特征之间的偏差值，得到各个所述激光打印层的轮廓偏差值，并筛选出偏差与预设偏差的差值在所述阈值范围的目标打印激光层；
建模模块，用于根据所述目标打印激光层中所述熔池的温度、所述轮廓偏差值，以及对应的激光功率构建关联模型。
进一步的，上述激光增材制造功率控制系统，所述第一解析模块具体用于：
利用所述双目相机内外参数的标定结果以及光学三角测量原理解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的轮廓的点云数据；
利用曲面重构算法将无拓扑结构连接关系的点云数据重建得到三角网格模型，得到当前激光打印层的当前轮廓特征。
进一步的，上述激光增材制造功率控制系统，还包括：
第三获取模块，用于获取标准形貌图像，所述标准形貌图像为标定块放置于熔丝增材制造设备的打印层基板上时，所述面结构光扫描仪采集得到的形貌图像；
第三解析模块，用于利用形貌图像解析技术解析所述标准形貌图像，得到所述标定块的局部特征在两个所述双目相机中的局部坐标信息；
标定模块，用于通过所述局部坐标信息与所述局部特征在所述熔丝增材制造设备中的绝对坐标信息进行比对，完成双目相机参数的标定。
本发明实施例所提供的激光增材制造功率控制系统，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
本发明另一方面还提出一种电子设备，请参阅图5，所示为本发明第四实施例当中的电子设备，包括处理器10、存储器20以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序30，所述处理器10执行所述计算机程序30时实现如上述的激光增材制造功率控制方法。
其中，所述电子设备可以为但控制终端、电脑、手机等设备。处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器20中存储的程序代码或处理数据。
其中，存储器20至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器20在一些实施例中可以是电子设备的内部存储单元，例如该电子设备的硬盘。存储器20在另一些实施例中也可以是电子设备的外部存储装置，例如电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，存储器20还可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储装置。存储器20不仅可以用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
可选地，该电子设备还可以包括用户接口、网络接口、通信总线等，用户接口可以包括显示器(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)，通常用于在该装置与其他电子装置之间建立通信连接。通信总线用于实现这些组件之间的连接通信。
需要指出的是，图5示出的结构并不构成对电子设备的限定，在其它实施例当中，该电子设备可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的激光增材制造功率控制方法。
本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或装置(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或装置取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或装置而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或装置或结合这些指令执行系统、装置或装置而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光增材制造功率控制方法，其特征在于，包括：
获取激光熔丝过程中当前激光打印层中熔池的当前温度；
获取所述当前激光打印层中所述熔池的当前形貌图像，并解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的当前轮廓特征；
计算所述当前轮廓特征与预设的基准轮廓特征之间的偏差值，以得到当前轮廓偏差值；
当所述当前轮廓偏差与预设偏差的差值在阈值范围内时，根据关联模型查询在所述当前温度和所述当前轮廓偏差值下的激光功率，所述关联模型包括温度、轮廓偏差值和激光功率之间的关联关系；
根据查询到的当前激光功率调控当前激光打印层的激光功率。
2.如权利要求1所述的激光增材制造功率控制方法，其特征在于，所述根据关联模型查询所述温度和所述轮廓偏差对应的激光功率的步骤之前还包括：
获取历史激光熔丝过程中，不同激光打印层中所述熔池的温度、形貌图像，以及对应的激光功率；
解析各个所述激光打印层中所述熔池的形貌图像，得到各个所述激光打印层的轮廓形貌；
计算各个所述激光打印层的轮廓特征分别与基准轮廓特征之间的偏差值，得到各个所述激光打印层的轮廓偏差值，并筛选出偏差与预设偏差的差值在所述阈值范围的目标打印激光层；
根据所述目标打印激光层中所述熔池的温度、所述轮廓偏差值，以及对应的激光功率构建关联模型。
3.如权利要求1所述的激光增材制造功率控制方法，其特征在于，所述当前激光打印层中所述熔池的当前形貌图像通过面结构光扫描仪采集得到，所述面结构光扫描仪包括面结构光投影仪和双目相机，所述解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的当前轮廓特征的步骤包括：
利用所述双目相机内外参数的标定结果以及光学三角测量原理解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的轮廓的点云数据；
利用曲面重构算法将无拓扑结构连接关系的点云数据重建得到三角网格模型，得到当前激光打印层的当前轮廓特征。
4.如权利要求3所述的激光增材制造功率控制方法，其特征在于，所述利用双目相机内外参数的标定结果以及光学三角测量原理解析所述当前形貌图像的步骤之前还包括：
获取标准形貌图像，所述标准形貌图像为标定块放置于熔丝增材制造设备的打印层基板上时，所述面结构光扫描仪采集得到的形貌图像；
利用形貌图像解析技术解析所述标准形貌图像，得到所述标定块的局部特征在两个所述双目相机中的局部坐标信息，并通过所述局部坐标信息与所述局部特征在所述熔丝增材制造设备中的绝对坐标信息进行比对，完成双目相机参数的标定。
5.一种激光增材制造功率控制系统，其特征在于，包括：
红外辐射传感器，用于采集熔池的温度场特性；
面结构光扫描仪，用于采集激光熔覆层中熔池的形貌图像，所述面结构光扫描仪包括面结构光投影仪和双目相机；
控制终端，所述控制终端与所述红外辐射传感器以及所述面结构光扫描仪连接，所述控制端包括：
第一获取模块，用于获取激光熔丝过程中当前激光打印层中熔池的当前温度；
第一解析模块，用于获取所述当前激光打印层中所述熔池的当前形貌图像，并解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的当前轮廓特征；
第一计算模块，用于计算所述当前轮廓特征与预设的基准轮廓特征之间的偏差值，以得到当前轮廓偏差值；
查询模块，用于当所述当前轮廓偏差与预设偏差的差值在阈值范围内时，根据关联模型查询在所述当前温度和所述当前轮廓偏差值下的激光功率，所述关联模型包括温度、轮廓偏差值和激光功率之间的关联关系；
调控模块，用于根据查询到的当前激光功率调控当前激光打印层的激光功率。
6.如权利要求5所述的激光增材制造功率控制系统，其特征在于，还包括：
第二获取模块，用于获取历史激光熔丝过程中，不同激光打印层中所述熔池的温度、形貌图像，以及对应的激光功率；
第二解析模块，用于解析各个所述激光打印层中所述熔池的形貌图像，得到各个所述激光打印层的轮廓形貌；
第二计算模块，用于计算各个所述激光打印层的轮廓特征分别与基准轮廓特征之间的偏差值，得到各个所述激光打印层的轮廓偏差值，并筛选出偏差与预设偏差的差值在所述阈值范围的目标打印激光层；
建模模块，用于根据所述目标打印激光层中所述熔池的温度、所述轮廓偏差值，以及对应的激光功率构建关联模型。
7.如权利要求6所述的激光增材制造功率控制系统，其特征在于，
所述第一解析模块具体用于：
利用所述双目相机内外参数的标定结果以及光学三角测量原理解析所述当前形貌图像，得到所述当前激光打印层的轮廓的点云数据；
利用曲面重构算法将无拓扑结构连接关系的点云数据重建得到三角网格模型，得到当前激光打印层的当前轮廓特征。
8.如权利要求7所述的激光增材制造功率控制系统，其特征在于，还包括：
第三获取模块，用于获取标准形貌图像，所述标准形貌图像为标定块放置于熔丝增材制造设备的打印层基板上时，所述面结构光扫描仪采集得到的形貌图像；
第三解析模块，用于利用形貌图像解析技术解析所述采集的形貌图像，得到所述标定块的局部特征在两个所述双目相机中的局部坐标信息；
标定模块，用于通过所述局部坐标信息与所述局部特征在所述熔丝增材制造设备中的绝对坐标信息进行比对，完成双目相机参数的标定。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1－4任一所述的方法。
10.一种电子设备，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程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1－4任意一项所述的方法。
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