權(quán)利要求書： 1.一種增材制造中紅外熱像儀發(fā)射率在線標定方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)首先，在基體上熔覆一道熔覆層，采用同軸視覺圖像采集單元采集加工過程中的視覺圖像，采集幀率30fps；其次，激光加工過程中熔池呈現(xiàn)近橢圓形；通過gamma變換和對比度調(diào)整對采集的圖像進行灰度處理；再次，通過高斯濾波和中值濾波對圖像進行濾波降噪處理；最后，使用閾值分割算法提取熔池視覺圖像，根據(jù)邊界提取算法對視覺圖像內(nèi)的熔池作外接矩形，測量矩形長度的像素值作為熔池長度L1；

(2)采用旁軸紅外熱像儀位于激光頭及基體側(cè)面，對整個工件的加工過程進行監(jiān)測，采集頻率30fps，得到紅外圖像；提取紅外圖像數(shù)據(jù)并建立目標矩陣，其中，目標矩陣的每個數(shù)值占一個像素點；通過目標矩陣識別是否處于加工狀態(tài)，當目標矩陣中的數(shù)據(jù)存在大于材料熔點的值時，表示產(chǎn)生熔池，否則未產(chǎn)生熔池；產(chǎn)生熔池后，根據(jù)目標矩陣繪制溫度的二維等溫線圖，找到二維等溫線圖上數(shù)值等于工件材料熔點的溫度值所在的位置，提取出熔點所在的等溫線得到紅外圖像中的熔池輪廓，標注出紅外圖像中該熔池長度的像素值L2，并將L2投射到紅外圖像中x坐標軸和y坐標軸上，得到x方向的像素值Lx，y方向的像素值Ly；

(3)對步驟(1)提取的熔池視覺圖像進行尺寸還原；由于采用同軸視覺圖像采集單元進行監(jiān)測，通過標定板標定圖像與實際尺寸的比例，圖像像素值與實際尺寸的比例為n∶1；熔池視覺圖像的實際尺寸根據(jù)公式(1)得到；

L＝L1/n

其中，L為熔池視覺圖像的實際尺寸；

(4)通過紅外熱像儀空間尺寸轉(zhuǎn)換模塊對步驟(2)提取的紅外圖像進行尺寸還原；根據(jù)標定數(shù)據(jù)對尺寸進行還原，首先得到聚焦平面的像素點尺寸，然后根據(jù)幾何關系計算像素點在x方向和y方向的實際尺寸，最后由像素值得到紅外圖像實際熔池長度；所述的聚焦平面為旁軸紅外熱像儀的拍攝平面，到鏡頭距離為R且垂直于旁軸紅外熱像儀的拍攝方向；所述的標定數(shù)據(jù)包括旁軸紅外熱像儀的內(nèi)部參數(shù)、拍攝距離R和拍攝角度α，其中旁軸紅外熱像儀的內(nèi)部參數(shù)包括瞬時視場角IFO、視場角FO，視場角FO采用垂直視場角；

4.1)紅外圖像中像素點在x方向的實際尺寸與在聚焦平面上尺寸相同，通過公式(2)得到：

Δx≈R×IFO(2)

其中，Δx為像素點在x方向的實際尺寸，R為旁軸紅外熱像儀的鏡頭到測量工件的實際距離，IFO為旁軸紅外熱像儀的瞬時視場角；

4.2)紅外圖像中像素點在y方向的實際尺寸通過以下方式得到：首先，通過公式(3)得到的聚焦平面上像素點在y方向尺寸；

Δy1≈R×IFO(3)其中，Δy1為聚焦平面上像素點在y方向的尺寸，R為旁軸紅外熱像儀到測量工件的實際距離，IFO為瞬時視場角；

其次，像素點在y方向的實際尺寸要根據(jù)視場角FO以及幾何關系計算得到；具體計算在聚焦平面和基體平面同時垂直的平面內(nèi)進行；通過以下公式得到各個角度：γ＝?α?β+180°(5)θ＝FO+γ(6)

其中，α為旁軸紅外熱像儀拍攝方向與垂直方向的夾角，β為聚焦平面與視場角上限的夾角，γ為基體平面與視場角上限的夾角，θ為基體平面與視場角下限的夾角，δ為聚焦平面與視場角下限的夾角；FO為旁軸紅外熱像儀內(nèi)部參數(shù)視場角，此處采用垂直視場角；

最后，計算像素點在y方向的實際尺寸，聚焦平面與基體平面相交線上下兩部分算法不同；

所述聚焦平面上半平面的像素點在y方向的實際尺寸為：其中，Δy為像素點在y方向的實際尺寸，Δy1為聚焦平面上像素點在y方向的尺寸，β為聚焦平面與視場角上限的夾角，γ為基體平面與視場角上限的夾角；

所述聚焦平面下半平面的像素點在y方向的實際尺寸為：其中，Δy為像素點在y方向的實際尺寸，Δy1為聚焦平面上像素點在y方向的尺寸，θ為基體平面與視場角下限的夾角，δ為聚焦平面與視場角下限的夾角；

4.3)根據(jù)步驟4.1)和步驟4.2)得到的像素點實際尺寸，將步驟2得到的紅外圖像中熔池的尺寸進行換算：

x＝Δx×Lx(10)

y＝Δy×Ly(11)

其中，x為x方向的實際投影長度，y為y方向的實際投影長度，Lx為x方向投影的像素值，Ly為y方向投影的像素值，Δx為像素點在x方向的實際長度，Δy為像素點在y方向的實際長度；

熔池實際尺寸為：

其中，l為紅外圖像實際熔池長度；

(5)對旁軸紅外熱像儀的發(fā)射率進行在線標定將步驟(3)得到的視覺圖像實際熔池長度L與步驟(4)紅外圖像實際熔池長度l進行比較，同時調(diào)節(jié)旁軸紅外熱像儀的發(fā)射率的數(shù)值，使二者的熔池長度相等，此時的發(fā)射率即是加工過程中的實際發(fā)射率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增材制造中紅外熱像儀發(fā)射率在線標定方法，其特征在于，所述圖像同軸采集單元包含視覺相機、濾光片和鏡頭，鏡頭和視覺相機能夠清晰地捕獲每一個時刻的熔池圖像，濾光片用來對強光和干擾進行過濾。

說明書： 一種增材制造中紅外熱像儀發(fā)射率在線標定方法技術(shù)領域[0001] 本發(fā)明屬于增材制造在線監(jiān)測技術(shù)領域，涉及一種增材制造中紅外熱像儀發(fā)射率在線標定方法，同時也適用于其他可基于圖像的溫度監(jiān)測領域。

背景技術(shù)[0002] 增材制造技術(shù)是一種先進的制造技術(shù)，主要應用于零部件直接成形、表面改性、高端零部件修復等領域。目前，金屬、合金和金屬基復合材料的增材制造技術(shù)面臨著質(zhì)量可靠

性差與生產(chǎn)重復性低等挑戰(zhàn)，其尺寸精度、內(nèi)部缺陷等問題影響著該技術(shù)的普及和應用。增

材制造是一個多物理場耦合的過程，其中溫度場是對產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響的物理場。

[0003] 加工過程中熱源?粉末?基體相互作用使得加工零件經(jīng)歷高度非均勻溫度場和快速熱循環(huán)，熱場分析是其制造工藝路徑與工件質(zhì)量之間的關鍵環(huán)節(jié)，有必要對增材制造溫

度場進行深入分析，由于金屬增材制造溫度較高，因此常用非接觸式測量手段進行監(jiān)測，如

紅外熱像儀廣泛用于增材制造的溫度監(jiān)測。紅外熱像儀可對物體身上發(fā)射的紅外線輻射進

行測量和成像。根據(jù)輻射與物體表面溫度成一函數(shù)的原理，紅外熱像儀可計算并顯示出該

溫度。但是，紅外熱像儀所測量的輻射值不僅取決于物體的溫度，還會隨發(fā)射率變化。使用

紅外熱像儀監(jiān)測溫度要正確設定的最重要的一個物體參數(shù)是發(fā)射率，簡而言之，發(fā)射率是

通過與相同溫度的絕對黑體相比較，來衡量物體輻射量的一個指標。然而周圍環(huán)境也會產(chǎn)

生輻射，并在物體中進行反射，物體的輻射以及被反射的輻射還會受到空氣吸收作用的影

響。增材制造過程的復雜加工環(huán)境使得紅外熱像儀設置的發(fā)射率難以確定，直接使用已有

的參考數(shù)據(jù)往往會導致較大的誤差，采用熱電偶等接觸式測量方法又無法直接測量熔池區(qū)

域的高溫。

[0004] 因此，為了提高過程溫度監(jiān)測的精度，有必要尋找一種能夠準確標定發(fā)射率的方法。本發(fā)明基于視覺檢測進行發(fā)射率標定，在原有增材制造和監(jiān)測系統(tǒng)的基礎上，將視覺相

機與紅外熱像儀得到的圖像進行融合，通過調(diào)節(jié)紅外熱像儀設置的發(fā)射率，保證視覺圖像

中的熔池長度與紅外圖像熔池長度相等，此時的發(fā)射率即是加工過程的實際發(fā)射率。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 針對現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明提供一種增材制造過程中紅外熱像儀發(fā)射率在線標定方法，該方法基于圖像檢測技術(shù)，具有實時性好，視覺信號處理速度快，準確性好，不受加

工材料、環(huán)境的影響等優(yōu)勢，切實解決了增材制造中工件發(fā)射率隨環(huán)境變化并難以標定的

問題，從而有效的提高過程溫度監(jiān)測的精度，為增材制造的過程監(jiān)測的準確性、最終產(chǎn)品的

質(zhì)量提供了保障。

[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：[0007] 一種增材制造中紅外熱像儀發(fā)射率在線標定方法，該方法在原有的增材制造及其在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎上，增加旁軸紅外熱像儀7和在線圖像處理單元。原有增材制造及其在

線監(jiān)測系統(tǒng)包含激光器1、激光頭3、材料進給裝置4、同軸視覺圖像采集單元5。所述的在線

圖像處理單元包括灰度處理模塊、圖像濾波降噪模塊、圖像提取模塊、紅外熱像儀空間尺寸

轉(zhuǎn)換模塊。所述的旁軸紅外熱像儀7位于激光頭3及基體側(cè)面，用于對熔池溫度場進行監(jiān)測。

[0008] 步驟如下：[0009] (1)在基體上熔覆一道熔覆層，采用同軸視覺圖像采集單元5采集加工過程中的視覺圖像，采集幀率30fps。激光加工過程中熔池呈現(xiàn)近橢圓形；灰度處理模塊通過gamma變換

和對比度調(diào)整對采集的圖像進行灰度處理；圖像濾波降噪模塊通過高斯濾波和中值濾波對

圖像進行濾波降噪處理；圖像提取模塊使用閾值分割算法提取熔池視覺圖像，根據(jù)邊界提

取算法對視覺圖像內(nèi)的熔池作外接矩形，測量矩形長度的像素值作為熔池長度L1。

[0010] (2)采用旁軸紅外熱像儀7對整個工件的加工過程進行監(jiān)測，采集頻率30fps，得到紅外圖像。提取紅外圖像數(shù)據(jù)并建立目標矩陣，其中，目標矩陣的每個數(shù)值占一個像素點。

通過目標矩陣識別是否處于加工狀態(tài)，當目標矩陣中的數(shù)據(jù)存在大于材料熔點的值時，表

示產(chǎn)生熔池，否則未產(chǎn)生熔池。產(chǎn)生熔池后，根據(jù)目標矩陣繪制溫度的二維等溫線圖，找到

二維等溫線圖上數(shù)值等于工件材料熔點的溫度值所在的位置，提取出熔點所在的等溫線得

到紅外圖像中的熔池輪廓，標注出紅外圖像中該熔池長度的像素值L2，由于熔池長度可能

并不平行、垂直于紅外圖像的x，y坐標軸，所以將L2投射到紅外圖像中x坐標軸和y坐標軸

上，得到x方向的像素值Lx，y方向的像素值Ly。

[0011] (3)對步驟(1)提取的熔池視覺圖像進行尺寸還原。由于采用同軸視覺圖像采集單元5進行監(jiān)測，可以通過標定板標定圖像與實際尺寸的比例，圖像像素值與實際尺寸的比例

為n:1；熔池視覺圖像的實際尺寸根據(jù)公式(1)得到。

[0012] L＝L1/n[0013] 其中，L為熔池視覺圖像的實際尺寸。[0014] (4)通過紅外熱像儀空間尺寸轉(zhuǎn)換模塊對步驟(2)提取的紅外圖像進行尺寸還原。由于采用旁軸紅外熱像儀7進行監(jiān)測，工件尺寸在紅外熱像儀中會發(fā)生畸變，所以根據(jù)標定

數(shù)據(jù)對尺寸進行還原，首先得到聚焦平面的像素點尺寸，然后根據(jù)幾何關系計算像素點在x

方向和y方向的實際尺寸，最后由像素值得到紅外圖像實際熔池長度。所述的聚焦平面為紅

外熱像儀7的拍攝平面，到鏡頭距離為R且垂直于紅外熱像儀7的拍攝方向；所述的標定數(shù)據(jù)

包括紅外熱像儀7的內(nèi)部參數(shù)、拍攝距離R和拍攝角度α，其中紅外熱像儀7的內(nèi)部參數(shù)包括

瞬時視場角IFO、視場角FO。

[0015] 4.1)紅外圖像中像素點在x方向的實際尺寸與在聚焦平面上尺寸相同，通過公式(2)得到：

[0016] Δx≈R×IFO(2)[0017] 其中，Δx為像素點在x方向的實際尺寸，R為紅外熱像儀7的鏡頭到測量工件的實際距離，IFO為紅外熱像儀7的瞬時視場角。

[0018] 4.2)紅外圖像中像素點在y方向的實際尺寸通過以下方式得到：[0019] 首先，通過公式(3)得到的聚焦平面上像素點在y方向尺寸。[0020] Δy1≈R×IFO(3)[0021] 其中，Δy1為聚焦平面上像素點在y方向的尺寸，R為紅外熱像儀7到測量工件的實際距離，IFO為瞬時視場角。

[0022] 其次，由于拍攝角度的存在，像素點在y方向的實際尺寸要根據(jù)視場角(FO)以及幾何關系計算得到。具體計算在聚焦平面和基體平面同時垂直的平面內(nèi)進行。

[0023] 首先得到各個角度，[0024][0025] γ＝?α?β+180°(5)[0026] θ＝FO+γ(6)[0027][0028] 其中，α為紅外熱像儀7拍攝方向與垂直方向的夾角，β為聚焦平面與視場角上限的夾角，γ為基體平面與視場角上限的夾角，θ為基體平面與視場角下限的夾角，δ為聚焦平面

與視場角下限的夾角。FO為紅外熱像儀7內(nèi)部參數(shù)視場角，此處采用垂直視場角。

[0029] 其次，計算像素點在y方向的實際尺寸，聚焦平面與基體平面相交線上下兩部分算法不同。

[0030] 聚焦平面上半平面的像素點在y方向的實際尺寸為[0031][0032] 其中，Δy為像素點在y方向的實際尺寸，Δy1為聚焦平面上像素點在y方向的尺寸，β為聚焦平面與視場角上限的夾角，γ為基體平面與視場角上限的夾角。

[0033] 聚焦平面下半平面的像素點在y方向的實際尺寸為[0034][0035] 其中，Δy為像素點在y方向的實際尺寸，Δy1為聚焦平面上像素點在y方向的尺寸，θ為基體平面與視場角下限的夾角，δ為聚焦平面與視場角下限的夾角。

[0036] 4.3)根據(jù)步驟4.1和步驟4.2得到的像素點實際尺寸，將步驟2得到的紅外圖像中熔池的尺寸進行換算，

[0037] x＝Δx×Lx(10)[0038] y＝Δy×Ly(11)[0039] 其中，x為x方向的實際投影長度，y為y方向的實際投影長度，Lx為x方向投影的像素值，Ly為y方向投影的像素值，Δx為像素點在x方向的實際長度，Δy為像素點在y方向的

實際長度。

[0040] 熔池實際尺寸為：[0041] 其中，l為紅外圖像實際熔池長度。[0042] (5)對紅外熱像儀7的發(fā)射率進行在線標定[0043] 將步驟(3)得到的視覺圖像實際熔池長度L與步驟(4)紅外圖像實際熔池長度l進行比較，同時調(diào)節(jié)紅外熱像儀7的發(fā)射率的數(shù)值，使二者的熔池長度相等，此時的發(fā)射率即

是加工過程中的實際發(fā)射率。上述技術(shù)方案中，所述激光器包括半導體激光器或Nd:YAG激

光器，激光器與激光頭的連接方式為光纖連接。

[0044] 所述材料進給裝置為金屬粉末供給裝置。[0045] 所述位移裝置包括數(shù)控機床或機器人。[0046] 所述圖像同軸采集單元包含視覺相機、濾光片和鏡頭，鏡頭和相機可以清晰地捕獲每一個時刻的熔池圖像，濾光片用來對強光和干擾進行過濾。

[0047] 本發(fā)明的有益效果：[0048] (1)本發(fā)明能夠?qū)υ霾闹圃爝^程中紅外熱像儀發(fā)射率進行在線標定，通過對比融合熔池的視覺圖像和紅外圖像，可以實時獲取實際發(fā)射率，處理速度快，方法穩(wěn)定可靠，受

環(huán)境影響少，能夠有效降低發(fā)射率變化對溫度監(jiān)測結(jié)果的影響，對于類似增材制造熔池的

高溫區(qū)域紅外發(fā)射率標定非常適用，能夠提高溫度監(jiān)測的精確度。

[0049] (2)本發(fā)明集成化程度高，可以直接嵌入現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)，不需要額外的硬件設備，同時經(jīng)過圖像信息融合可以得到更多的熔池特征信息，如熔池凝固速率、冷卻速率等。

[0050] (3)本發(fā)明適用性強，對于不同進給金屬材料和基體材料均適用，不受材料屬性、尺寸、表面狀態(tài)的影響。同時本發(fā)明也適用于其他同時進行視覺監(jiān)測和紅外監(jiān)測的系統(tǒng)，

附圖說明[0051] 圖1為紅外熱像儀空間尺寸標定示意圖。(a)為x方向尺寸標定示意圖；(b)為y方向尺寸標定示意圖；

[0052] 圖2為激光增材制造在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。[0053] 圖3為紅外熱像儀發(fā)射率在線標定流程示意圖。[0054] 圖4為實驗標定結(jié)果。(a)為視覺圖像中熔池長度示意圖；(b)為紅外圖像中熔池長度示意圖；

[0055] 圖中：1激光器；2位移裝置；3激光頭；4材料進給裝置；5同軸視覺圖像采集單元；6計算機；7紅外熱像儀。

具體實施方式[0056] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清晰，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應該理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于

限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之

間未構(gòu)成沖突就可以互相組合。

[0057] 增材制造實驗中，溫度場是一個重要的物理場，其對加工產(chǎn)品的質(zhì)量性能有很大影響，準確地提取溫度信息對于增材制造生產(chǎn)制造高質(zhì)量零部件至關重要。由于加工過程

中熔池的溫度極高，非接觸的紅外測溫法廣泛應用于增材制造的過程溫度監(jiān)測，而發(fā)射率

的標定往往決定監(jiān)測溫度的準確性，傳統(tǒng)的熱電偶標定法并不適用高溫的熔池，已有的參

考數(shù)據(jù)又不能精確適用于各種環(huán)境。因此，本發(fā)明充分利用現(xiàn)有的增材制造監(jiān)測系統(tǒng)和先

進技術(shù)及算法，基于視覺檢測技術(shù)，提出一種增材制造中熱像儀發(fā)射率在線標定方法，該方

法在文件CN108931535A中原有的增材制造及其在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎上，增加旁軸紅外熱像

儀7和在線圖像處理單元。原有增材制造及其在線監(jiān)測系統(tǒng)包含激光器1、激光頭3、材料進

給裝置4、同軸視覺圖像采集單元5。所述的在線圖像處理單元包括灰度處理模塊、圖像濾波

降噪模塊、圖像提取模塊、紅外熱像儀空間尺寸轉(zhuǎn)換模塊。所述的旁軸紅外熱像儀7位于激

光頭3及基體側(cè)面，用于對熔池溫度場進行監(jiān)測。

[0058] 參照圖2，本實施例硬件平臺包括：[0059] 激光器1：所述激光器1在本實施例中為半導體激光器；[0060] 位移裝置2：所述位移裝置2在本實施例中為六軸機器人；[0061] 激光頭3：所述激光頭3在本實施例中為激光熔覆頭；[0062] 材料進給裝置4：所述材料進給裝置4在本實施例中為送粉器；[0063] 同軸視覺圖像采集單元5：所述同軸視覺圖像采集單元5中的視覺圖像采集設備在本實施例中為CMOS相機；

[0064] 紅外熱像儀7：所述紅外熱像儀7在本實施例中紅外分辨率為320×240。[0065] 計算機6：所述計算機6在本實施例中包含在線圖像處理單元。[0066] 本實施例所采用的粉末與基體材料均為316L粉末，熔點為1375℃，粉末直徑為40～120μm。

[0067] 由圖3，實施例步驟為：[0068] (1)在基體上熔覆一道熔覆層，采用同軸視覺圖像采集單元5采集加工過程中的視覺圖像，采集幀率30fps。激光加工過程中熔池呈現(xiàn)近橢圓形；灰度處理模塊通過gamma變換

和對比度調(diào)整對采集的圖像進行灰度處理；圖像濾波降噪模塊通過高斯濾波和中值濾波對

圖像進行濾波降噪處理；圖像提取模塊使用閾值分割算法提取熔池視覺圖像，根據(jù)邊界提

取算法對視覺圖像內(nèi)的熔池作外接矩形，測量矩形長度的像素值作為熔池長度L1。

[0069] (2)采用旁軸紅外熱像儀7對整個工件的加工過程進行監(jiān)測，采集頻率30fps，得到紅外圖像。提取紅外圖像數(shù)據(jù)并建立目標矩陣，其中，目標矩陣的每個數(shù)值占一個像素點。

通過目標矩陣識別是否處于加工狀態(tài)，當目標矩陣中的數(shù)據(jù)存在大于材料熔點的值時，表

示產(chǎn)生熔池，否則未產(chǎn)生熔池。產(chǎn)生熔池后，根據(jù)目標矩陣繪制溫度的二維等溫線圖，找到

二維等溫線圖上數(shù)值等于工件材料熔點的溫度值所在的位置，提取出熔點所在的等溫線得

到紅外圖像中的熔池輪廓，提取出熔點所在的等溫線得到紅外圖像中的熔池輪廓，標注出

紅外圖像中該熔池長度的像素值L2，由于熔池長度可能并不平行、垂直于紅外圖像的x，y坐

標軸，所以將L2投射到紅外圖像中x坐標軸和y坐標軸上，得到x方向的像素值Lx，y方向的像

素值Ly。

[0070] (3)對步驟(1)提取的熔池視覺圖像進行尺寸還原。由于采用同軸視覺圖像采集單元5進行監(jiān)測，可以通過標定板標定圖像與實際尺寸的比例，圖像像素值與實際尺寸的比例

為130:1；熔池視覺圖像的實際尺寸根據(jù)公式(1)得到。

[0071] L＝L1/n[0072] 其中，L為熔池視覺圖像的實際尺寸。[0073] (4)通過紅外熱像儀空間尺寸轉(zhuǎn)換模塊對步驟(2)提取的紅外圖像進行尺寸還原。由于采用旁軸紅外熱像儀7進行監(jiān)測，工件尺寸在紅外熱像儀中會發(fā)生畸變，所以根據(jù)標定

數(shù)據(jù)對尺寸進行還原，首先得到聚焦平面的像素點尺寸，然后根據(jù)幾何關系計算像素點在x

方向和y方向的實際尺寸，最后由像素值得到紅外圖像實際熔池長度。所述的聚焦平面為紅

外熱像儀7的拍攝平面，到鏡頭距離為R且垂直于紅外熱像儀7的拍攝方向；所述的標定數(shù)據(jù)

包括紅外紅外熱像儀7的內(nèi)部參數(shù)、拍攝距離R和拍攝角度α，其中紅外熱像儀7的內(nèi)部參數(shù)

包括瞬時視場角IFO、視場角FO。

[0074] 4.1)紅外圖像中像素點在x方向的實際尺寸與在聚焦平面上尺寸相同，通過公式(1)得到：

[0075] Δx≈R×IFO(1)[0076] 其中，Δx為像素點在x方向的實際尺寸，R為紅外熱像儀7的鏡頭到測量工件的實際距離，實施例中R＝420mm，IFO為紅外熱像儀7的瞬時視場角，實施例中IFO＝1.36mrad。

[0077] 4.2)紅外圖像中像素點在y方向的實際尺寸通過以下方式得到：[0078] 首先，通過公式(2)得到的聚焦平面上像素點在y方向尺寸。[0079] Δy1≈R×IFO(2)[0080] 其中，Δy1為聚焦平面上像素點在y方向的尺寸，R為紅外熱像儀7到測量工件的實際距離，實施例中R＝420mm，IFO為瞬時視場角，實施例中IFO＝1.36mrad。

[0081] 其次，由于拍攝角度的存在，像素點在y方向的實際尺寸要根據(jù)視場角(FO)以及幾何關系計算得到，實施例中視場角為25°×19°，此處采用垂直視場角FO＝19°。具體計算

在聚焦平面和基體平面同時垂直的平面內(nèi)進行。

[0082] 首先得到各個角度，[0083][0084] γ＝?α?β+180°(4)[0085] θ＝FO+γ(5)[0086][0087] 其中，α為紅外熱像儀7拍攝方向與垂直方向的夾角，β為聚焦平面與視場角上限的夾角，γ為基體平面與視場角上限的夾角，θ為基體平面與視場角下限的夾角，δ為聚焦平面

與視場角下限的夾角。FO為紅外熱像儀7內(nèi)部參數(shù)視場角，此處采用垂直視場角。

[0088] 其次，計算像素點在y方向的實際尺寸，聚焦平面與基體平面相交線上下兩部分算法不同，本實施例的紅外熱像儀7的紅外分辨率為320×240。

[0089] 聚焦平面上半平面的第1?120行像素點在y方向的實際尺寸為[0090][0091] 其中，Δy為像素點在y方向的實際尺寸，Δy1為聚焦平面上像素點在y方向的尺寸，β為聚焦平面與視場角上限的夾角，γ為基體平面與視場角上限的夾角。

[0092] 聚焦平面下半平面的第121?240行像素點在y方向的實際尺寸為[0093][0094] 其中，Δy為像素點在y方向的實際尺寸，Δy1為聚焦平面上像素點在y方向的尺寸，θ為基體平面與視場角下限的夾角，δ為聚焦平面與視場角下限的夾角。

[0095] 本實例計算基體平面像素點尺寸如下表所示：[0096][0097] 4.3)根據(jù)步驟4.1和步驟4.2得到的像素點實際尺寸，將步驟2得到的紅外圖像中熔池的尺寸進行換算，

[0098] x＝Δx×Lx(10)[0099] y＝Δy×Ly(11)[0100] 其中，x為x方向的實際投影長度，y為y方向的實際投影長度，Lx為x方向投影的像素值，Ly為y方向投影的像素值，Δx為像素點在x方向的實際長度，Δy為像素點在y方向的

實際長度。

[0101] 熔池實際尺寸為：[0102] 其中，l為紅外圖像實際熔池長度。[0103] (4)對比視覺圖像的熔池長度和紅外圖像的熔池長度l，并調(diào)節(jié)發(fā)射率，當二者長度相等時的發(fā)射率即是實際發(fā)射率。圖4是兩種圖像中熔池長度對比示意圖，該實施例中實

際發(fā)射率確定為0.61。

[0104] 實施例獲得了增材制造加工過程中、復雜環(huán)境下的紅外熱像儀實際發(fā)射率，保證溫度監(jiān)測的準確性。該實施例可適用于不同材料的基體與金屬粉末，并不僅限于該例中的

材料，對于其他可同時進行視覺監(jiān)測和紅外監(jiān)測的加工過程同樣適用。

[0105] 本領域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在

本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。