[发明专利]反极性等离子弧机器人增材制造系统及其实现方法

权利要求书

1.一种反极性等离子弧机器人增材制造系统，其特征在于，包括工业机器人、增材制造电源、送丝机、机器视觉系统、工业计算机、等离子焊枪、制冷装置、气体装置以及辅助工装夹具；所述工业机器人、增材制造电源、送丝机、制冷装置、气体装置、辅助工装夹具均通过CAN BUS总线与工业计算机相连；所述机器视觉系统通过TCP/IP协议与工业计算机相连；所述等离子焊枪连接所述制冷装置、增材制造电源、送丝机、气体装置以及辅助工装夹具；所述制冷装置还与增材制造电源相连；其中

所述机器视觉系统用于对拟增材制造的工件信息及其位置信息进行检测，并将信息馈入所述工业计算机；在增材制造过程中，机器视觉系统用于识别路径、监控状态以及跟踪工件；

所述工业计算机用于选择增材制造模式及其配套的基本工艺参数、进行增材路径规划；在增材制造过程中，所述工业计算机对所述工业机器人、增材制造电源、送丝机、气体装置以及辅助工装夹具进行数据处理和远程监控；

所述工业机器人作为执行机构，用于控制所述等离子焊枪和辅助工装夹具完成相应的动作操作；

所述增材制造电源用于提供增材制造过程所需的能量；

所述送丝机用于输送丝材并调节送给速度；

所述等离子焊枪用于完成能量的转换，为丝材熔积以及熔化金属的过渡提供能源与动力；

所述制冷装置用于为所述增材制造电源以及所述等离子焊枪提供冷却作用；

所述气体装置用于给所述等离子焊枪提供离子气和保护气；

所述辅助的工装夹具用于完成工件的夹持以及变位操作；

所述增材制造电源包括主弧电源和维弧电源，所述主弧电源包括主弧电源主电路和主弧电源控制电路；

所述主弧电源控制电路包括DSC控制器、高频逆变驱动电路、过流检测电路、电流反馈电路、低频调制驱动电路、稳弧电路驱动电路、人机交互系统、过热检测电路、过压检测电路、欠压检测电路以及CAN通信接口电路；

所述DSC控制器产生三组全数字PWM控制信号，并分别控制低频调制驱动电路、高频逆变驱动电路以及稳弧电路驱动电路；

所述高频逆变驱动电路用于将DSC控制器产生的PWM控制信号转换成IGBT高频逆变电路中功率开关管IGBT所需的驱动信号；

所述过流检测电路用于防止通过功率开关管IGBT的电流过大；

所述电流反馈电路用于实现电源输出电流的闭环调节；

所述低频调制驱动电路用于将DSC控制器产生的PWM控制信号转换成IGBT低频调制电路中功率开关管IGBT所需的驱动信号；

所述稳弧电路驱动电路用于将DSC控制器产生的PWM控制信号转换成高压稳弧电路中功率开关管IGBT所需的驱动信号；

所述人机交互系统用于实现人与电源之间的对话；

所述过热检测电路用于防止功率开关管IGBT温度过高；

所述过压检测电路用于检测电源输入的380V三相交流电电压是否过高；

所述欠压检测电路用于检测电源输入的380V三相交流电电压是否过低；

所述CAN通信接口电路用于与其它系统通信，实现数字化协同。

2.根据权利要求1所述的反极性等离子弧机器人增材制造系统，其特征在于，所述主弧电源与维弧电源均与等离子焊枪相连；所述维弧电源包括维弧电源主电路、维弧电源控制电路以及高频高压引弧电路；其中

所述主弧电源主电路用于实现主弧能量的转换与传输；

所述主弧电源控制电路用于控制主弧电源各个任务的正常工作；

所述维弧电源主电路用于实现维弧能量的转换与传输；

所述维弧电源控制电路用于控制维弧电源各个任务的正常工作；

所述高频高压引弧电路用于击穿等离子焊枪的钨极和喷嘴间的气隙，以建立维持电弧。