本技术提供了一种基于机器视觉的熔池行为可视化方法及系统,包括:步骤S1:通过同步辐射成像获取熔池内部的动态图像数据,通过高速相机摄像获取熔池表面的动态图像数据;步骤S2:利用预处理的动态图像数据对YOLOv5模型进行训练和测试,生成用于检测熔池内钨粒子的权重文件;步骤S3:将熔池内部的动态图像数据和熔池表面的动态图像数据输入训练好的YOLOv5模型,实时跟踪响应钨粒子的运动,获得钨粒子运动轨迹的可视化图像。本发明通过引入钨粒子作为示踪物,结合同步辐射成像技术和高速相机,能够实现对熔池内部和表面流动行为的多层次精确观测。该系统利用机器视觉技术与深度学习模型,自动检测和追踪钨粒子运动轨迹,显著提高了观测的准确性和效率。
背景技术
激光加工技术作为现代制造领域的核心技术之一,广泛应用于航空航天、汽车制造、电子器件等高精尖领域。由于其具有高能量密度、精确控制、非接触加工等优势,激光焊接与增材制造技术已经成为了高效制造复杂构件的关键手段。在激光加工过程中,熔池的行为直接影响材料的微观结构与最终性能,因此对熔池的研究和表征显得尤为重要。
熔池的流动行为,包括其形态、流动速度、流动方向等,决定了加工件的冷却速率、晶粒生长及缺陷分布等微观组织结构,从而直接影响最终制件的机械性能。因此,研究熔池的流动特性对于优化激光加工工艺、提升制件性能具有极其重要的意义。然而,由于熔池内部的高温、熔融金属的高速流动以及复杂的热物理反应,熔池的行为难以通过常规实验手段进行准确观察和量化分析。
目前,数值模拟技术是研究熔池行为的重要工具。通过建立熔池的物理模型,数值模拟可以对熔池的温度场、速度场和流动行为进行预测。然而,数值模拟存在一定的局限性,尤其是在复杂的实际工况下,物理模型往往需要进行简化处理,这就导致模拟结果与实际工况中的熔池流动行为存在一定的偏差。这种偏差源于物理模型的非完全性和复杂加工环境的多变性,因此,单纯依靠数值模拟难以准确表征熔池的真实行为。
在这种背景下,迫切需要一种能够准确表征熔池流动的实验手段来验证数值模拟结果并进一步揭示熔池的真实动态行为。
实现思路