[发明专利]基于功率的适应性自动调节技术控制熔池动态尺寸的方法

权利要求书

1.基于功率的适应性自动调节技术控制熔池动态尺寸的方法，其特征在于：在PC端安装的采集软件中设置初始功率、熔池宽度和基准轨道道数，在控制软件中设置功率范围和PID参数；确定自动追踪模式代替手动控制，来实现功率的适应性自动调节，通过红外相机实时拍摄记录激光熔覆过程中熔池的尺寸和形状，反馈软件中动态功率的调整和熔池尺寸的变化，监测激光熔覆过程中的温度，避免恒定功率下过高的温度在工件表面产生张力梯度而影响熔池稀释率，调控功率后提高了工件表面的熔道宽度和深度的均匀性，保证了工件的成型质量。

2.如权利要求1所述的基于功率的适应性自动调节技术控制熔池动态尺寸的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将红外相机放置于激光头一侧，对准工件，用于熔池动态图像的拍摄；红外相机的接口由以太网接头、I/O接口，水冷接口和手动对焦机构接口组成；

(2)以太网接头连接路由器至PC端，手动对焦机构机械连接至对焦用红外灯，I/O接口连接红外相机接线盒，通过红外相机接线盒连接PC端的功率控制软件，水冷接口连接水冷回路；

(3)在PC端采集软件中预设激光熔覆设备的初始功率、熔池宽度和单次熔覆道数，在PC端控制软件中设置过程功率限值和相应的PID参数；

(4)将工件放置于打印平台，在送粉器中加入粉末，设置送粉速度，扫描速度，搭接率工艺参数，载入送粉气体，等待工件打印；

(5)激光打印过程中通过采集软件实时记录工件的熔池动态图像、激光功率、熔道宽度尺寸、温度信息，绘制以帧为横坐标，恒激光功率与变激光功率的组合为纵坐标的曲线；

(6)采集软件和控制软件集成在同一界面上，在数据采集软件中设置前n道熔道以恒定功率进行激光熔覆；

(7)采用自动追踪模式代替手动控制，软件通过红外相机拍摄的实时图像记录熔池宽度，将恒定功率下的熔池尺寸作为基准宽度；当调节功率进行熔覆时，以熔池宽度输出值与基准宽度之间的差值为参照对象，PID算法控制其大于零时适当降低功率，小于零时适当提高功率，变化的范围当不超过设置的过程功率限值，调控功率后再熔覆的工艺有效避免了温度过高而出现的熔池尺寸不均的情况，保证工件的成型质量。

3.如权利要求2所述的基于功率的适应性自动调节技术控制熔池动态尺寸的方法，其特征在于，步骤(2)中，水冷回路需满足条件：最大流体压力为2.5bar，最小流速为0.2L/min。

4.如权利要求2所述的基于功率的适应性自动调节技术控制熔池动态尺寸的方法，其特征在于，步骤(6)中，考虑到算法的必要学习次数、精度要求和后期控制的要求，熔道数n为总道数的七分之一至四分之一。

5.如权利要求2所述的基于功率的适应性自动调节技术控制熔池动态尺寸的方法，其特征在于，步骤(7)中，功率的适应性自动调节通过PID算法实现，将实际熔池尺寸与基准熔池尺寸的差值设定为偏差信号，通过PID算法中的比例、微分、积分环节进行反馈和控制，使功率在限定阈值范围内作动态调整。