[发明专利]一种基于电弧增材表面质量评价的搭接率优化方法

说明书

本发明提供一种基于电弧增材表面质量评价的搭接率优化方法。该方法使用增材系统按设定参数进行堆积增材；扫描机器人对冷却成形的表面进行扫描，提取表面信息；运用最小二乘法对表面点云数据进行平面拟合，计算所有点到拟合平面的均方根偏差Ssubgt;q/subgt;和轮廓偏斜度绝对值|Ssubgt;sk/subgt;|，从而评价表面质量好坏；根据评价结果自动进行对应的搭接率D调整，再使用新设定参数重新堆积、评价，直至满足要求。本发明所提出的基于电弧增材表面质量评价的搭接率优化方法可提高增材堆积层表面的评价效率和精确度，快速优化搭接率，提高增材表面质量。

技术领域

本发明属于增材制造领域，具体涉及一种基于电弧增材表面质量评价的搭接率优化方法。

背景技术

增材制造技术是一种基于离散-堆积原理，采用“自下而上”的方式将材料逐渐累加直接制造构件的技术，是智能制造的一大领域。目前，国内外大多以电子束、激光等高能束流增材制造技术较为成熟。电弧增材以电弧为热源对丝材进行熔融堆积成形，相较其他热源，电弧载能束热输入高、成形速度快、适用于大尺寸复杂构件、低成本等优点。

电弧受热面大且热场不均，使得熔池体积大又易于流淌，易造成增材表面出现“沟渠”、倾斜等缺点，差的增材表面将极大影响构件的质量和性能。因此，良好的增材平面对整个增材件的性能和使用至关重要，而搭接率将是成形表面质量的关键参数。

目前，人们提出关于对增材表面检测评估的的方法，主要使用算术均方根，具有很大的局限性，而且针对缺陷进行人为调整工艺参数，效率十分低下。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有的技术缺陷和问题，本发明提供了一种基于电弧增材表面质量评价的搭接率优化方法

实现本发明目的提供技术方案如下

一种基于电弧增材表面质量评价的搭接率优化方法，具体步骤如下：

S1：设置增材系统中焊道沿坐标轴X方向，搭接堆积沿Y方向，完成增材并冷却后，激光扫描机器人移至堆积面上方，使用激光对特定区域进行扫描，采集三维图像模型并在电脑上显示出来；

S2：将三维图像模型经点化处理后，导出所有点的三维坐标云数据；

S3：采用最小二乘法对步骤S2中所有点进行平面拟合，得到拟合平面方程为：

Z＝AX+BY+C，A、B、C均为常量

S4：计算点到拟合平面的轮廓均方根偏差和轮廓偏斜度：

i)轮廓均方根偏差S_q：

其中η_ij为点到拟合平面的距离，m为X坐标轴方向单列的点的数量，n为Y坐标轴单行的点的数量，mn为平面上点的数量总和；

ii)轮廓偏斜度|S_sk|：

其中S_q为i)中的均方根偏差η_ij为点到拟合平面的距离，m为X坐标轴方向单列的点的数量，n为Y坐标轴单行的点的数量，mn为平面上点的数量总和。