激光熔覆技术利用高能激光束对熔覆材料进行快速熔化、凝固和堆积,最终实现实体零件的直接成形。熔覆成形的过程中,激光熔池内部存在着复杂的物理化学变化,熔池温度直接影响最终实体零件的成形精度和质量。实际的激光熔池尺寸较小,熔池内部的温度场变化十分剧烈,给熔池温度场的检测工作带来了一定的困难。目前,针对高温熔池的温度检测方法主要以辐射测温方法为主,借助双色高温计、热成像仪、CCD相机等设备获取熔池温度,普遍存在着熔池温度测量结果精度低、熔池图像往往不清晰和熔池特征信息获取困难等问题。本课题以激光熔覆熔池温度场为研究对象,开展基于彩色CCD的熔池温度场原位检测方法研究,构建基于彩色CCD的激光熔池温度场检测模型,实时检测激光熔池的温度变化情况,获取准确、可靠的熔池温度信息;研究成形工艺参数对熔池温度的影响规律,构建了熔池温度与主要工艺参数的数学模型,为指导工艺参数优化、寻求最佳工艺参数、提高成形质量提供理论依据,具体的研究内容如下:（1）研究了激光熔池温度场检测模型的构建与误差修正方法。结合激光熔池高温高亮度的热辐射特性,构建了基于彩色CCD比色测温原理的激光熔池温度场检测模型,详细分析了熔池温度场检测模型的主要误差来源,对比研究了高温熔池表面发射率变化、彩色CCD相机非理想工作及彩色CCD的不当使用等因素引入的温度测量误差。针对彩色CCD相机光谱响应特性为非理想冲激响应引起的测量误差,提出了带修正系数的熔池温度检测模型,减小了温度测量误差。（2）研究了复杂工况下高温激光熔池图像处理方法。针对激光熔覆成形过程中存在的粉尘等辐射干扰源对熔池图像带来的噪声干扰,重点研究了复杂工况下的高温熔池图像处理方法,提出了一种基于数学形态学和Chan-Vese主动轮廓模型的熔池分割方法,实现了激光熔池区域的快速分割。设计了基于彩色CCD的激光熔池温度场检测软件,集成了图像采集、图像处理与结果显示等功能,实现了熔池温度场信息可视化,基本满足了复杂工况下对熔池温度监测分析的需要。（3）研究了关键工艺参数对激光熔池温度的影响规律。采用控制变量的方法,开展了不同工艺参数下的单道单层激光熔覆成形试验,利用熔池温度场检测系统实时跟踪检测熔池温度变化情况,分析研究了熔池温度与关键工艺参数的关系,研究表明:激光熔池的最高温度和平均温度均随着激光功率的增大而逐渐增大,随激光扫描速度与送粉速率的增大而降低。进一步地,基于导热微分方程构建了熔池温度与主要工艺参数的数学模型,该模型的最大相对误差为5.236%,模型预测结果与试验结果基本保持一致,为后续熔池温度反馈控制、寻求最优调控策略、提高成形质量提供了理论依据。