[发明专利]电弧增材制造熔池视频监控及自动补偿系统及方法

说明书

本发明公开的电弧增材制造熔池视频监控及自动补偿系统，包括有机器人、送丝机及焊机；机器人手臂末端处固定焊机枪头与CCD相机；还包括有控制系统，控制系统分别与CCD相机、机器人、焊机及送丝机连接；焊机枪头下方设置有分度盘及基板，基板放置在分度盘上。该系统改善了电弧增材制造复杂零部件时可能出现焊接质量下降的问题。还公开了电弧增材制造熔池视频监控及自动补偿方法。

技术领域

本发明属于电弧增材制造领域，具体涉及一种电弧增材制造熔池视频监控及自动补偿系统，还涉及一种电弧增材制造熔池视频监控及自动补偿方法。

背景技术

随着航空航天、汽车行业等领域的高速发展，对各类零部件的复杂形状和使用性能要求日益严苛，然而传统铸造合金生产工艺发展无法满足特殊领域定制化需求。增材制造技术作为一种新兴的生产工艺，采用材料逐层累加的方法制造实体零件，不需要传统的刀具和夹具以及多道加工工序，在一台设备上可快速精密地制造出任意复杂形状的零件，从而实现了零件自由制造，解决了许多复杂结构零件的成形，大大减少了加工工序，缩短了加工周期。

其中电弧增材制造技术(wire arc additive manufacture，WAAM)是一种以金属丝材为原料，以电弧为热源，以计算机数控机床或机械臂为运动系统，通过逐层沉积的方式来实现增材制造的技术。该技术具有成形速度快、材料利用率高、成本低等许多优点，已经广泛应用于铝合金、钛合金、不锈钢以及镍合金的加工制造。电弧增材制造过程中，熔池的沉积高度、温度以及几何结构等参数是体现增材制造过程稳定性的重要特征之一，对于零件品质具有重大的影响。

例如申请号：CN202011481388.3本发明公开了一种电弧增材制造熔池动态检测装置，包括架体机构、升降机构，所述架体机构顶部与推进机构底部滑动连接。工作人员通过滑动块与推进滑槽的配合来移动推进机构整体，以此来调节摄像机与熔池的整体间距，通过螺纹杆与延伸块螺纹的配合，升降板完成上下位置调节的过程。

例如申请号：CN202011475361.3本发明公开了一种电弧增材制造熔池动态检测装置，包括移动板、控制器和显示器。为解决现有技术中电弧增材制造熔池动态检测装置上感应装置的连接线长度固定，且装置在安装时寻找监测器上的插孔比较麻烦，不方便使用者进行组装装置等问题。

基于上述专利的检索，以及结合现有技术中的设备发现，上述设备在应用时，虽然有效保证了电弧增材制造的质量，检测装置结构简单，使用方便，检测方法简单，检测成本低廉，检测结果准确可靠。但在使用过程中无法实时监测熔池成形情况，且仍需要人员进行摄像头位置进行调整，操作繁琐，严重制约生产效率。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种电弧增材制造熔池视频监控及自动补偿系统，该系统改善了电弧增材制造复杂零部件时可能出现焊接质量下降的问题。

本发明的第二个目的是提供电弧增材制造熔池视频监控及自动补偿方法。

本发明所采用的第一个技术方案是，电弧增材制造熔池视频监控及自动补偿系统，包括有机器人、送丝机及焊机；机器人手臂末端处固定焊机枪头与CCD相机；还包括有控制系统，控制系统分别与CCD相机、机器人、焊机及送丝机连接；焊机枪头下方设置有分度盘及基板，基板放置在分度盘上。

本发明的特征还在于，

机器人为六轴或七轴关节型机器人。

熔池形貌观测选用CCD相机。

本发明所采用的第二个技术方案是，电弧增材制造熔池视频监控及自动补偿方法，采用上述的电弧增材制造熔池视频监控及自动补偿系统，具体按照以下步骤实施：

步骤一，利用绘图软件绘制简单的草图模型，而对于复杂构件直接绘制三维实体模型；利用计算机语言转变为可被机器人直接读取的运动控制代码；