[发明专利]自适应机器人电弧增材制造系统和方法

权利要求书

1.一种自适应机器人电弧增材制造系统，包括：

焊接系统，包括焊接电源、送丝机和焊机；

运动系统，包括用于携带所述焊接系统中的焊机移动的机器人；

设计系统，用于建立增材制造的目标的三维模型，并根据所述三维模型规划所述运动系统中的机器人增材制造所述目标的运动轨迹；

监测系统，包括用于采集所述焊接系统的各项焊接参数的焊接检测装置；

控制系统，其与所述设计系统、监测系统、运动系统和焊接系统连接，用于接收和分析所述设计系统规划的运动轨迹以及所述焊接检测装置采集的焊接参数，并根据分析结果实时输出相应的控制指令给所述运动系统和焊接系统，以控制增材制造所述目标的焊接过程；

其中，所述控制指令包括用于调整所述运动系统中的机器人运动姿态的姿态控制指令以及用于调节所述焊接系统中的送丝机送丝速度的速度控制指令。

2.根据权利要求1所述的自适应机器人电弧增材制造系统，其特征在于，

所述焊接系统还包括氩气气瓶和冷却水箱；所述焊机连接所述焊接电源、送丝机、氩气气瓶和冷却水箱。

3.根据权利要求1所述的自适应机器人电弧增材制造系统，其特征在于，

所述运动系统还包括用于调节所述目标位置的变位机；所述控制指令还包括用于调整所述运动系统中的变位机位置的位置控制指令。

4.根据权利要求3所述的自适应机器人电弧增材制造系统，其特征在于，

所述机器人包括六轴关节型机器人，所述变位机包括二轴变位机。

5.根据权利要求1所述的自适应机器人电弧增材制造系统，其特征在于，

所述设计系统中设置有三维建模软件、分层切片及路径规划软件、G代码文件后置处理软件和机器人离线编程及参数配置软件。

6.根据权利要求1所述的自适应机器人电弧增材制造系统，其特征在于，

所述焊接检测装置包括焊接电流和电弧弧压检测装置。

7.根据权利要求6所述的自适应机器人电弧增材制造系统，其特征在于，

所述控制系统还用于设置所述焊接电源提供给焊机的焊接电流和/或电弧弧压。

8.一种利用如权利要求1所述的自适应机器人电弧增材制造系统实现的增材制造方法，其特征在于，包括：

控制系统将焊接检测装置检测到的实际电弧弧压与预设弧压阈值范围进行比较；

当实际电弧弧压大于预设弧压阈值范围时，控制系统输出姿态控制指令至运动系统，控制运动系统中的机器人所携带的焊机的高度降低，从而减小电弧长度，使得实际电弧弧压降低至预设弧压阈值范围内；

当实际电弧弧压小于预设弧压阈值范围时，控制系统输出姿态控制指令至运动系统，控制运动系统中的机器人所携带的焊机的高度升高，从而增大电弧长度，使得实际电弧弧压升高至预设弧压阈值范围内。

9.根据权利要求8所述的增材制造方法，其特征在于，还包括以下送丝调节步骤：

控制系统将焊接检测装置检测到的实际电弧弧压与预设弧压阈值范围进行比较；

当实际电弧弧压大于预设弧压阈值范围时，控制系统判定增材制造的目标表面产生塌陷，输出速度控制指令至送丝机，控制送丝机增大送丝速度；

当实际电弧弧压小于预设弧压阈值范围时，控制系统判定增材制造的目标表面产生凸起，输出速度控制指令至送丝机，控制送丝机减小送丝速度。

10.根据权利要求9所述的增材制造方法，其特征在于，还包括以下反馈调节步骤：

当送丝速度发生变化时，焊接检测装置检测增材制造过程中焊接电源提供给焊机的焊接电流和电弧弧压；

当实际焊接电流大于预设电流阈值范围时，控制系统控制送丝机降低送丝速度，使与送丝速度一元化匹配的焊接电流降低，直至实际焊接电流值处于预设电流阈值范围内，同时控制系统控制机器人降低运动速度，增大单位长度目标的金属填充量；

当实际焊接电流小于预设电流阈值范围时，控制系统控制送丝机提高送丝速度，使与送丝速度一元化匹配的焊接电流升高，直至实际焊接电流值处于预设电流阈值范围内，同时控制系统控制机器人提高运动速度，减小单位长度目标的金属填充量。