[发明专利]一种激光金属增材沉积温度控制方法及系统在审
申请号: | 202010439219.7 | 申请日: | 2020-05-22 |
公开(公告)号: | CN111545937A | 公开(公告)日: | 2020-08-18 |
发明(设计)人: | 石拓;彭程;傅戈雁;石世宏;张津超;苏昊 | 申请(专利权)人: | 苏州大学 |
主分类号: | B23K26/70 | 分类号: | B23K26/70;B33Y30/00 |
代理公司: | 北京高沃律师事务所 11569 | 代理人: | 杜阳阳 |
地址: | 215325 *** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 激光 金属 沉积 温度 控制 方法 系统 | ||
1.一种激光金属增材沉积温度控制方法,其特征在于,包括:
获取送粉喷头以当前激光功率沉积当前沉积层时的多个当前温度;多个所述当前温度是在形成所述当前沉积层的过程中,对处于设定范围内的所述送粉喷头喷出的沉积物进行温度采集得到的;
根据多个所述当前温度计算所述当前沉积层的平均温度;
根据期望温度、所述当前沉积层的平均温度和上一层沉积层的平均温度计算所述送粉喷头的下一层激光功率,再将所述下一层激光功率作为当前激光功率,并返回所述获取送粉喷头以当前激光功率沉积当前沉积层时的多个当前温度,直到沉积结束。
2.根据权利要求1所述的一种激光金属增材沉积温度控制方法,其特征在于,所述当前温度的确定方法为:
在形成所述当前沉积层的过程中,采用测温仪对处于设定范围内的所述送粉喷头喷出的沉积物进行温度采集,所述设定范围为熔池正后方的特定区域,所述特定区域为以距离熔池中心2.5mm为圆心,以0.75mm为半径的圆形区域。
3.根据权利要求1所述的一种激光金属增材沉积温度控制方法,其特征在于,所述根据期望温度、所述当前沉积层的平均温度和上一层沉积层的平均温度计算所述送粉喷头的下一层激光功率,具体包括:
根据所述期望温度和所述当前沉积层的平均温度计算所述当前沉积层的平均温度与所述期望温度的误差;
根据所述误差和所述上一层沉积层的平均温度计算所述送粉喷头的下一层激光功率。
4.根据权利要求3所述的一种激光金属增材沉积温度控制方法,其特征在于,所述根据所述期望温度和所述当前沉积层的平均温度计算所述当前沉积层的平均温度与所述期望温度的误差,具体包括:
根据公式e(k)=Tr-Ta(k)计算所述当前沉积层的平均温度与所述期望温度的误差,其中e(k)为第k层沉积层的平均温度与期望温度的误差,Tr为期望温度,Ta(k)为第k层沉积层的平均温度,k1。
5.根据权利要求4所述的一种激光金属增材沉积温度控制方法,其特征在于,所述根据所述误差和所述上一层沉积层的平均温度计算所述送粉喷头的下一层激光功率,具体包括:
根据公式计算送粉喷头沉积第k+1层沉积层的激光功率,其中,P(k+1)为送粉喷头沉积第k+1层沉积层的激光功率,P(k)为送粉喷头沉积第k层沉积层的激光功率,Kp为比例系数,Ki为积分系数,Kd为微分系数,e(m)为累积的每层沉积层的总温度误差,e(k-1)为第k-1层沉积层的平均温度与期望温度的误差,k-1为上一层沉积层的层号,k为当前沉积层的层号,k+1为下一层沉积层的层号,k1。
6.一种激光金属增材沉积温度控制系统,其特征在于,包括:送粉喷头、基板、测温仪和控制器;所述送粉喷头设置在所述基板的正上方,所述控制器分别与所述送粉喷头和所述测温仪连接;所述测温仪用于在形成所述当前沉积层的过程中,对处于设定范围内的所述送粉喷头喷出的沉积物进行温度采集得到多个当前温度,所述控制器用于获取多个所述当前温度并根据多个所述当前温度计算所述当前沉积层的平均温度,然后根据期望温度、所述当前沉积层的平均温度和上一层沉积层的平均温度控制所述送粉喷头的下一层激光功率。
7.根据权利要求6所述的一种激光金属增材沉积温度控制系统,其特征在于,所述控制系统,还包括:工控机,所述测温仪与所述控制器通过所述工控机连接,所述工控机用于将所述测温仪测量的多个所述当前温度传送给所述控制器。
8.根据权利要求6所述的一种激光金属增材沉积温度控制系统,其特征在于,所述控制系统,还包括:光纤支架,所述测温仪与所述送粉喷头通过所述光纤支架连接。
9.根据权利要求6所述的一种激光金属增材沉积温度控制系统,其特征在于,所述测温仪为红外测温仪。
10.根据权利要求6所述的一种激光金属增材沉积温度控制系统,其特征在于,所述控制器为库卡机器人。
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