激光熔覆作为一种新型的表面改性技术,由于其独特的性质,被广泛应用于复杂零部件成形、产品表面修复和表面改性等领域,受到了学者以及工业界的广泛关注。激光熔覆过程受到激光、粉末、基体、加工环境等多方面因素影响,各工艺参数之间又存在复杂的耦合关系,因此在实际加工和生产过程中仍存在一定的局限性,主要体现在激光熔覆过程的可重复性差,加工质量难保障。本文针对上述问题,将在加工过程中引入检测与闭环控制技术。本文将激光熔覆过程中的熔池作为检测对象,搭建激光熔覆熔池同轴检测系统,在不影响激光束传输和改变光束质量的前提下,将CMOS相机集成到激光头上,采用不同工艺参数进行熔覆,调试拍摄熔池最佳相机参数(如曝光时间、增益等)范围。对熔池图像采取滤波、阈值分割、形态学处理、边缘检测等算法进行综合图像处理,运用LabVIEW视觉模块进行程序编写,生成熔池图像检测系统,通过该系统提取熔池长度、宽度、面积信息。通过检测结果分析熔池宽度作为一个衡量成型质量的重要参量,在恒定的工艺参数加工下并不维持稳定。本文选用电控位移台的运动速度,即扫描速度作为系统的输入,在开环情况下对系统进行随机激励,通过熔池图像检测系统来采集熔池宽度信息,作为系统的输出信息,根据系统的输入输出数据通过LabVIEW系统辨识来确定系统的连续传递函数模型。将模型进行仿真,选择一个对数据拟合最好的连续传递函数模型。将连续传递函数进行离散化,由Z传递函数直接通过LabVIEW控制与仿真模块的CD Design PID for Discrete Systems.vi确定PID控制器三个参数。通过视觉检测结果,将经过图像处理算法后获得的熔池宽度信息和实际预设的熔池宽度值对比得到的差值,由PID控制器将差值转换成位移台移动速度,实时传递给电控位移台的运动控制卡,通过控制位移台控制器发送脉冲的频率经驱动器驱动改变电机的转速,实现对激光熔覆过程中激光扫描速度的实时控制。通过实验对比实际熔池宽度和检测宽度之间误差,检验CMOS相机实时监测控制系统的可行性和实用性,通过在开环和闭环的条件下分别进行单道熔覆实验,对比两种条件下熔池宽度的稳定性和熔覆层形貌精度,发现加入PID控制器后均有所提升,进而验证了PID控制器针对激光熔覆熔池宽度控制的可行性。