[发明专利]一种电弧增材堆积作业监测系统

权利要求书

1.一种电弧增材堆积作业监测系统，包括焊机(5)、焊枪(6)以及作业平台(7)，所述的焊机(5)的输出端分别与焊枪(6)输入端以及作业平台(7)的输入端相连接，其特征在于，所述系统包括温度传感器(3)、电流传感器(4)、模数转换模块(2)以及上位机(1)；所述的温度传感器(3)安装于作业平台(7)上，所述的电流传感器(4)的检测端与焊机(5)相连接；所述的温度传感器(3)的输出端以及电流传感器(4)的输出端分别与模数转换模块(2)的输入端相连接；所述的模数转换模块(2)的输出端与上位机(1)的输入端相连接，所述的上位机(1)输出端与焊机(5)的输入端相连接；

所述的温度传感器(3)用于采集电弧增材堆积过程中焊缝的温度；所述的电流传感器(4)用于采集焊机(5)的输出电流；所述的模数转换模块(2)用于将温度传感器(3)以及电流传感器(4)采集到的模拟信号转化为数字信号；所述上位机(1)用于对采集到的数字信号进行分析检测，根据分析结果发送控制指令至焊机(5)，焊机(5)根据指令控制焊枪(6)以及作业平台(7)的作业；

所述的上位机(1)对采集到的电流信号的处理过程如下：

对采集的电流信号做经验模态分解，计算过程如下：

其中x(t)为原始电流信号，c_i(t)为不同频率内容的本质模态函数IMF，r(t)为残差；首先找出x(t)的所有极值点，用插值法对极小值点形成下包络emint(t)，对极大值形成上包络emax(t)，然后计算均值m(t)＝(emint(t)+emax(t))/2，抽离细节d(t)＝x(t)-m(t)，最后对残余的m(t)重复上述步骤，直到d(t)的均值为0；

计算电流信号经验模态分解的能量熵，计算如下：

i表示进行经验模态分解的次数，E_i表示不同本质模态函数IMF对应的能量，imf表示本质模态函数，t为时间，p_i表示不同IMF的能量值占总能量的比重，H_en为电流信号的经验模态能量熵，电流信号的能量熵反映了电流的集中程度，即电弧的稳定状态，当焊接不稳定时，电流能量熵会逐渐增加，焊接过程会出现异常的熔滴过渡和金属飞溅，此时上位机(1)通过控制焊机(5)调节焊枪(6)位置，降低焊枪(6)与焊件的高度差。

2.根据权利要求1所述的一种电弧增材堆积作业监测系统，其特征在于，所述的温度传感器(3)采用热电偶温度传感器(3)。

3.根据权利要求1所述的一种电弧增材堆积作业监测系统，其特征在于，所述的作业平台(7)为三轴运动作业平台(7)。

4.根据权利要求1所述的一种电弧增材堆积作业监测系统，其特征在于，所述的上位机(1)对采集到的温度信号的处理过程如下：

上位机(1)计算测量点的温度峰值，测量点的温度变化即代表堆积层的温度变化，通过监测每堆积一层之后的温度以及峰值，判断冷却程度的好坏，当温度降到设定的阈值时即可控制作业平台(7)进行下一层的增材堆积。

5.根据权利要求4所述的一种电弧增材堆积作业监测系统，其特征在于，所述的阈值为150℃。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种电弧增材堆积作业监测系统，其特征在于，所述的上位机(1)采用计算机。