[发明专利]一种使用增减材一体机的HMI主控系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种使用增减材一体机的HMI主控系统及控制方法，所述HMI主控系统包括整机坐标系、工业相机视觉系统、电弧增材系统、五轴加工中心减材系统和豪克能减材系统；本发明采用HMI主控系统统筹控制各子系统，在增减材一体机机床内实现了一站式解决五金零件从粗毛坯至高精密的加工制造，同时去除应力、改善零件内部组织结构及降低零件变形量、提高零件表面强度；本发明同时提供了电弧增材、五轴加工中心减材和豪克能减材系统同步配合的HMI控制方法，无需设计复杂模具，减少市面上普通金属零件繁琐加工工序及周转时间，同时提升了金属零件的品质。

技术领域

本发明涉及工业自动化及金属零件加工技术领域，主要涉及一种使用增减材一体机的HMI主控系统及控制方法。

背景技术

人机界面(Human Machine Interaction，简称HMI)，又称用户界面或使用者界面，是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。随着工业自动化的发展，嵌入式的通讯设备不断推出新产品应用于自动化领域及五金机械零件加工领域。

随着时代科技的进步，电弧增材制造是将焊接方法与计算机及三维设计图相结合，以电弧热为热源，以丝材为填充材料，通过计算机控制焊接设备，将材料逐层堆焊形成所需的金属零件。电弧增材制造技术主要基于钨极惰性气体保护焊接(TIG)、熔化极惰性气体保护焊接(MIG)、熔化极活性气体保护焊(MAG)等，在过去近30年中，增材制造技术研究主要围绕以激光、电子束等为热源的粉基增材制造进行，通过不断熔化金属粉末来逐层累积复杂结构零件，目前已经成功应用于国防军工、航空航天等领域。但是这种制造方式也存在一些缺陷，例如铜合金、铝合金等反光率强，对激光的吸收率低，不适用于以激光为热源的增材制造；电子束增材制造必须在真空条件下进行，真空室的大小限制了成形零件的体积；粉末材料的制造成本较高，同时粉末容易被空气氧化，而且成形过程中粉末利用率较低，零件制造速率较低。

电弧增材制造以电弧为载能束，热输入高，因此制造成形效率高，其成形速度可达每小时几千克到几十千克，适用于制造和修复尺寸较大及结构复杂的构件。用于电弧增材制造的设备成本较低，效率较高，但其成形的零件表面精度不高，零件成形后一般需要经过车、铣等机械加工才能使用。

豪克能金属表面镜面加工，用普通刀具将工件尺寸加工到基本到位后，再用豪克能金属表面加工设备的豪克能刀具代替原普通刀具再加工一遍，即可使被加工工件表面光洁度提高3级以上(粗糙度Ra值轻松达到0.2以下)；且工件的表面显微硬度提高20％以上；并大大提高了工件的表面耐磨性和耐腐蚀性，联合各方面压应力，恒久地提高金属表面硬度。

近年来，以工业4.0和工业物联网为主题产生的“智能工厂”概念已成为一个越来越流行的术语，通过工业物联网技术和机器视觉系统可以实现智能工厂所有设备、产品和人之间的交互体验。在生产线上，机器视觉系统主要负责图像采集、处理以及测量，根据不同的质量和安全参数捕获产品CAD图像数据以进行分析，通常系统包括照明、镜头、图像传感器、视觉处理和通信设备等部分，是软件和硬件的组合，高性能的机器视觉系统有助于可靠的解决复杂的工业任务。

长期以来，制造业上游研发创新型企业面临产品开发周期长、企业研发成本高、企业利润空间受限制，研发新产品或者改进老产品中的部分精密金属零件成本较高，尤其是铸造、锻造、精密压铸模具前期投入成本高，生产的金属零件精度不高且加工环节繁多、加工周期长，五金零件存在应力、变形等涉及金属零件的品质问题:

(1)、批量的五金零件的模具前期投入成本高，如发包金属零件的铸造模具、锻造模具、精密压铸模具。