[发明专利]一种基于视觉传感的GTA增材制造系统及控制方法有效
申请号: | 201911275374.3 | 申请日: | 2019-12-12 |
公开(公告)号: | CN111037050B | 公开(公告)日: | 2021-01-12 |
发明(设计)人: | 从保强;祁泽武;齐铂金;钟豪;张亚婷;孙雪君 | 申请(专利权)人: | 北京航空航天大学 |
主分类号: | B23K9/04 | 分类号: | B23K9/04;B23K9/133;B23K9/32;B33Y10/00;B33Y30/00 |
代理公司: | 北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 11465 | 代理人: | 赵徐平 |
地址: | 100191*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 视觉 传感 gta 制造 系统 控制 方法 | ||
本发明公开了一种基于视觉传感的GTA增材制造系统,一种基于视觉传感的GTA增材制造系统,包括工作台,氩弧焊枪,上位机控制系统,电弧热源系统,运动控制系统,机器人,图像采集系统,送丝系统,送丝旋转机构和供气系统;并且公开了利用该系统进行GTA增材制造控制的方法。通过本发明的GTA增材制造系统及控制方法可实现GTA增材制造过程电弧长度和送丝角度的实时调节,从而提高GTA增材制造过程的稳定性。
技术领域
本发明涉及电弧熔丝增材制造技术领域,更具体的说是涉及一种基于视觉传感的GTA增材制造系统及控制方法。
背景技术
电弧熔丝增材制造(Wire+ArcAdditiveManufacturing,WAAM)技术是一种基于离散/堆积原理,以钨极惰性气体保护电弧(GasTungstenArc,GTA)、熔化极惰性气体保护电弧(GasMetalArc,GMA)或等离子体电弧(PlasmaArc,PA)为热源,以金属丝材为填充材料,沿设定的三维数字模型路线逐层熔化并沉积金属材料,从而实现金属构件直接制备的先进制造工艺;具有生产周期短、材料利用率高、设备成本低,以及可制备大尺寸构件等特点。常规的铸造-锻造-切削等传统的加工工艺生产周期长、材料利用率低,因此采用电弧熔丝增材制造工艺方法制备金属构件,具有重要的实际工程应用意义。
以GTA电弧为热源的工艺,电弧在钨极和基板间燃烧,填充金属丝材由外部送进,钨极与机械臂端部夹具及送丝管相对位置一般固定,且不具备弧长修正功能,用于自动化电弧增材制造过程时,极易由于表面凹凸起伏,发生电弧长度不稳定及熔滴过渡不稳定等问题,进而影响成型质量。
因此,如何保证GTA增材制造过程稳定性,进而保证GTA增材制造构件的成型质量是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种基于视觉传感的GTA增材制造系统及控制方法,以实现GTA增材制造过程电弧长度和送丝角度的实时调节,从而提高制造过程的稳定性。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种基于视觉传感的GTA增材制造系统,包括工作台,氩弧焊枪,上位机控制系统,电弧热源系统,运动控制系统,机器人,图像采集系统,送丝系统,送丝旋转机构和供气系统;
电弧热源系统,用于接收上位机控制系统发出的电弧参数及指令,在增材制造过程中与氩弧焊枪及工作台形成回路,提供电弧热源,并向上位机控制系统反馈实际电弧参数;
运动控制系统,用于接收上位机控制系统发出的运动参数及指令,控制机器人的运动;并向上位机控制系统反馈实际运动参数;
机器人,用于固定氩弧焊枪和图像采集系统,使氩弧焊枪和图像采集系统按照运动参数移动;
图像采集系统,聚焦于氩弧焊枪钨极正下方1.5~2.5mm处,用于采集电弧形貌,并向上位机控制系统反馈采集的电弧图像信息;
送丝系统,用于接收上位机控制系统发出的送丝参数及指令,进行送丝,并向上位机控制系统反馈实际送丝参数;
送丝旋转机构,用于接收上位机控制系统发出的送丝角度旋转参数及指令,控制送丝角度;
供气系统,包括气路与电路,气路与氩弧焊枪通过导管连接,电路根据上位机控制系统的指令控制供气的启动和停止。
优选地,上位机控制系统分别与电弧热源系统、运动控制系统、图像采集系统、送丝系统、送丝旋转机构和供气系统进行电气连接;用于发送电弧参数、运动参数、送丝参数、送丝角度旋转参数等参数及相关指令,接收实际电弧参数、实际运动参数、实际送丝参数、实际送丝角度旋转参数等参数;并且采集和处理图像采集系统的电弧图像信息。
优选地,电弧参数包括电弧电流参数和电弧电压参数;
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