激光再制造过程中的粉末流场检测技术（二）

作者:xingyang                         时间：2010-12-02

轴承及轴承相关技术文章（轴承型号查询网提供） 关键字：轴承, 　　激光片光源采用长焦距片光汇聚镜头，产生接近平行光束的片光照明流场，同时为了抵消片光经过金属粉末后的衰减效应，在片光入射方向对称的光路上再增加一个反射镜将入射光线沿原光路反射入金属粉末流场，增加流场照明的均匀度，也保证了浓度场测量的准确性。　　(3)粉末流束在与高功率激光作用下的温度场研究　　粉末流束在激光作用下的温度场的研究一直是科研人员研究的重点。但是鉴于激光高温加热的特殊性，在温度场方面的研究进展并不大。有的学者通过理论计算得到单个粒子的温度来判断粉场情况，也由台湾的学者提出这方面的初步试验构想，但实际并不可行。还有些学者提出利用光纤传感器或比色测温仪，但都不可行。尽管也有商业化的热像仪，但由于激光作用下的热粉流场的特殊性，多数都不能满足检测要求，且价格过于昂贵。为此我们通过深入研究焊接温度场的测温系统，根据我们的实际，设计了一套用于粉末热流场的检测方法。　　根据维恩位移定律，金属铁粉经过激光束后最大光谱辐射度波长响应范围(1970nm-5060nm)，我们要去除可见光的影响，同时也要避开环境因素的影响，因此我们选用双比色测温滤光片参数分别为804.5nm和894.6nm。这两个波长均在近红外区且在CCD相机响应范围内。又因为要通过图像的灰度级差别来判断温度的高低，所以对温度图像的拍摄要求选用高比特数的CCD相机。如柯达的Megaplus-ES/10就具有1024个灰度级，能够满足要求。由于粒子本身就在激光作用下，所以无需照明光源。比色测温仪装置如图5所示布置，光路系统选用单台相机，切换不同滤色片的单通道型图像记录方式。　　滤光片及其控制保证两个滤光片交替置于数字相机图像记录光路中，移动响应时间小于10ms，由计算机控制的高精度步进电机实现准确定位。　　软件包括两部分：一部分控制滤光片转入记录光路机械控制部分，另一部分进行实时的同步图像采集、处理。我们可以采用与被测物相同材料，将其加热至指定温度，利用图像采集系统采集到的数字图像进行去噪音、图像过滤处理，令其灰度值作为标定值。利用软件技术将其已得到的热粉流场图像的灰度值换算成温度值，并通过不同温标在显示设备上实时显示温度值分布。并可以同时进行二维等温曲线云图，以及三维温度场等高图的显示。　　粉流场的速度、浓度分布和高能激光束作用下的热粉流的温度场研究是一个新的领域，所以在研究中，有些关键问题仍需解决:　　1.分析横截面的浓度场和速度场需要将相机倾斜一定角度拍摄带来图像的非正直摄影变形问题，需要进行标定和校正，标定点的选取和校正的算法直接影响到后期的计算结果。　　2.采用载气式送粉，粉末粒子流的速度较快，因此使用双脉冲激光器配合跨帧数字相机的双曝光功能，必须要将各种电气和光学信号需要严格同步控制。因此，同步控制器的研制也是一个关键的技术问题。为了将CCD数字相机的外触发双曝光功能与双脉冲激光器的氙灯Q开关等控制信号同步工作，需要有一个基准信号源来触发它们。这就需要一个能够周期的(15Hz)产生多通道触发信号的信号同步器来控制整个图像采集系统，而且在温度场的比色测温控制中也要将滤光片机械控制与CCD图像采集同步控制。

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