[发明专利]一种基于粒子群优化的双丝MIG焊增材制造系统及方法

权利要求书

1.一种基于粒子群优化的双丝MIG焊增材制造系统，其特征在于，包括：电源模块、电源控制模块、PID电流波形智能控制模块、质量模糊评定模块、增材制造模块以及附加保护气模块；

所述电源模块包括DSP控制核心、主控电路、功率电路以及用户设定界面；

所述电源控制模块包括主程序模块、功能模块、参数设置模块以及初始化模块；

所述增材制造模块包括焊枪、增材制造机器人以及控制系统，用于双丝MIG焊增材制造；

所述质量模糊评定模块用于对双丝MIG焊增材制造样质量进行模糊评定；

所述PID电流波形智能控制模块基于粒子群算法优化的神经元网络，用于优化增材制造过程中的脉冲电流输出；

所述电源控制模块和PID电流波形智能控制模块对电源模块的输出进行控制，并将其输出至增材制造模块和附加保护气模块以控制焊接过程的进行，在焊接完成后，质量模糊评定模块对焊接质量进行评定。

2.根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化的双丝MIG焊增材制造系统，其特征在于，所述主控电路具体包括焊接开关控制电路、焊接送气控制电路、焊接输出电压电流检测电路；

所述焊接开关控制电路的输入信号为前导丝焊枪开启信号，所述输入信号用于控制前导丝检丝功能开启以及控制前导丝检气功能开启；

所述焊接送气控制电路输入信号来自DSP控制核心，当为低电平信号时，通过光耦导通控制送气阀开启送气；

所述焊接输出电压电流检测电路输入信号为焊接反馈电流，输出信号为输出电流DSP检测信号，用于对反馈电流进行调理并送DSP采样。

3.根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化的双丝MIG焊增材制造系统，其特征在于，所述附加保护气模块设置两路三相气体阀门，设置两路附加保护气体支路保护气流通路，在所述焊枪喷嘴上增加两个附加保护气体喷嘴并分别用紧固件固定在焊枪喷嘴的左右两侧；

所述焊枪具有左、中、右三个气体喷嘴，中间气体喷嘴实现双丝焊增材制造主保护气供气，左右喷嘴实现附加保护气供气。

4.根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化的双丝MIG焊增材制造系统，其特征在于，所述采用Simulink软件对所述电源模块进行仿真，对神经元网络PID电流波形控制算法进行粒子群算法优化。

5.根据权利要求4所述的一种基于粒子群优化的双丝MIG焊增材制造系统，其特征在于，所述粒子群算法的函数极值寻优具体包括以下步骤：

在可解空间中初始化一群粒子，每个粒子包含位置、速度和适应度值三种信息；

粒子的运动根据个体极值Pb和全局极值Gb更新个体位置；

粒子每次位置更新，需要再计算一次适应度值，从而通过比较更新后粒子的适应度值、Pb以及Gb适应度值更新Pb和Gb的位置。

6.根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化的双丝MIG焊增材制造系统，其特征在于，所述电源控制模块采用四路PWM，其中两路用于数模转换，两路用于数模转换和给定焊接电流和电弧电压，其PWM脉冲波形由DSP控制器自身的振荡器产生，通过对控制寄存器编程实现，频率为20kHz以上。

7.根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化的双丝MIG焊增材制造系统，其特征在于，所述DPS控制核心具体采用最高数据处理频率为100Hz的TMS320F280049。

8.根据权利要求6所述的一种基于粒子群优化的双丝MIG焊增材制造系统，其特征在于，所述主程序模块用于双丝MIG焊的时序控制，其双丝AD采用使用TMS320F280049上的三个3.45MSPS的12位数模转换器。

9.根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化的双丝MIG焊增材制造系统，其特征在于，所述增材制造机器人具体采用HL6-0900-3656型六轴机器人。

10.基于权利要求1-9任一项所述双丝MIG焊增材制造系统的双丝MIG焊增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

焊接电源在上电时DSP初始化，随后系统先接收焊接程序或者是人机界面预先设置的焊接参数，进行参数设置，并预设送丝速度；

系统进行焊接开始判定，分别判断前丝和后丝是否起弧成功；

系统进行焊接过程控制，使用双丝脉冲时序控制对前丝和后丝的焊接电流进行横流控制；

监测到焊枪断开后，同时关PWM，收弧，焊接结束。