[发明专利]快速成形铺粉粉量自动调节闭环控制方法

摘要

本发明公开了一种快速成形铺粉粉量自动调节闭环控制系统，包括铺粉时间检测机构、铺粉控制器和计算机，伺服电机、伺服驱动器和零点行程开关，伺服驱动器与铺粉控制器的输出端相接，伺服电机与伺服驱动器相接，零点行程开关安装在铺粉平台上且与铺粉控制器的输入端相接；铺粉时间检测机构包括固定支架以及上落粉管、下落粉管和光电传感器，上落粉管和下落粉管之间连接有可透光管，光电传感器的发射端和接收端分别位于可透光管的两侧，铺粉控制器的输入端接有计时器，光电传感器的信号输出端与计时器的信号输入端相接；本发明还公开了一种快速成形铺粉粉量自动调节闭环控制方法。本发明能够实现铺粉粉量的高精度控制，能够提高零件成形精度及质量。

主权项

一种快速成形铺粉粉量自动调节闭环控制方法，该方法采用的系统包括铺粉时间检测机构、铺粉控制器(6)和与铺粉控制器(6)相接的计算机(8)，以及用于带动铺粉机构(21)运动的伺服电机(16)、用于驱动伺服电机(16)的伺服驱动器(17)和用于标记铺粉机构(21)运动的零位置的零点行程开关(18)，所述伺服驱动器(17)与铺粉控制器(6)的输出端相接，所述伺服电机(16)与伺服驱动器(17)相接，所述零点行程开关(18)安装在铺粉平台(14)上且与铺粉控制器(6)的输入端相接；所述铺粉时间检测机构包括固定支架(1)以及固定连接在固定支架(1)上的上落粉管(2)、下落粉管(3)和光电传感器(4)，所述上落粉管(2)和下落粉管(3)之间连接有可透光管(5)，所述光电传感器(4)的发射端和接收端分别位于可透光管(5)的两侧，所述铺粉控制器(6)的输入端接有计时器(7)，所述光电传感器(4)的信号输出端与计时器(7)的信号输入端相接，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、在铺粉平台(14)上开一个直径与上落粉管(2)的管径相配合的管孔，将上落粉管(2)固定在管孔处，并使上落粉管(2)的上管口高出铺粉平台(14)的上表面0mm～2mm；步骤二、上电后，铺粉控制器(6)通过伺服驱动器(17)驱动伺服电机(16)转动，伺服电机(16)带动铺粉机构(21)运动，寻找零点行程开关(18)，当零点行程开关(18)检测到铺粉机构(21)运动到零点行程开关(18)的位置处时，输出检测信号给铺粉控制器(6)，铺粉控制器(6)将零点行程开关(18)的位置传输给计算机(8)，计算机(8)对零点行程开关(18)的位置进行标记并将该位置数据记为零位置；步骤三、当要进行铺粉时，在计算机(8)上输入初始取粉位置d初，计算机(8)将初始取粉位置d初传输给铺粉控制器(6)，首先，铺粉控制器(6)通过伺服驱动器(17)驱动伺服电机(16)带动铺粉机构(21)运动到初始取粉位置d初处取粉，然后，铺粉控制器(6)通过伺服驱动器 (17)驱动伺服电机(16)带动铺粉机构(21)铺粉，当安装在铺粉机构(21)上的铺粉刮片经过上落粉管(2)的上管口时，高出上落粉管(2)的上管口的粉末(15)依次经过上落粉管(2)、可透光管(5)和下落粉管(3)流出，光电传感器(4)对粉末(15)流过可透光管(5)的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器(7)，计时器(7)在光电传感器(4)开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器(4)输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到粉末(15)流过可透光管(5)的时间t，并将其计时得到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间t传输给铺粉控制器(6)；其中，d初的单位为mm；步骤四、铺粉控制器(6)将其接收到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间t代入预先构建并存储在其中的铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a0+a1e‑t+a2te‑t中，计算得到铺粉粉量y；其中，预先构建铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a0+a1e‑t+a2te‑t的具体过程为：步骤401、在铺粉平台(14)上开一个直径与上落粉管(2)的管径相配合的管孔，将上落粉管(2)固定在管孔处，并使上落粉管(2)的上管口高出铺粉平台(14)的上表面0mm～2mm；步骤402、铺n次粉，铺第i次粉时，当铺粉刮片经过上落粉管(2)的上管口时，高出上落粉管(2)的上管口的粉末(15)依次经过上落粉管(2)、可透光管(5)和下落粉管(3)流出，光电传感器(4)对粉末(15)流过可透光管(5)的信号进行实时检测并将检测到的信号实时输出给计时器(7)，计时器(7)在光电传感器(4)开始输出检测信号时开始计时，并在光电传感器(4)输出给其的检测信号消失时停止计时，从而计时得到铺第i次粉时粉末(15)流过可透光管(5)的时间Ti，并将其计时得到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间Ti传输给铺粉控制器(6)，铺粉控制器(6)再将其接收到的粉末(15)流过可透光管(5)的时间Ti传输给计算机(8)，计算机(8)记录铺n次粉其接收到的粉末(15)流过 可透光管(5)的时间T1、T2、…、Tn；且在铺完第i次粉后，称量第i次铺粉的粉末重量值Wi并记录，将记录的铺n次粉的n个粉末重量值W1、W2、…、Wn输入计算机(8)，计算机(8)记录铺n次粉的n个粉末重量值W1、W2、…、Wn；其中，n的取值为不小于3的自然数，i的取值为1～n的自然数；步骤403、计算机(8)将铺n次粉粉末(15)流过可透光管(5)的时间T1、T2、…、Tn构建为粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的数据集t＝[T1、T2、…、Tn]并存储，且将铺n次粉的n个粉末重量值W1、W2、…、Wn构建为铺粉粉量y的数据集y＝[W1、W2…、Wn]并存储；步骤404、计算机(8)构建铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a0+a1e‑t+a2te‑t，并将粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的数据集t＝[T1、T2、…、Tn]和铺粉粉量y的数据集y＝[W1、W2…、Wn]代入铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a0+a1e‑t+a2te‑t中，得到矩阵方程步骤405、计算机(8)采用线性参数回归的方法求解得到矩阵方程的系数a0、a1和a2，就得到了系数a0、a1和a2已知的铺粉粉量y与粉末(15)流过可透光管(5)的时间t的关系式模型y＝a0+a1e‑t+a2te‑t；其中，e为自然常数；步骤五、铺粉控制器(6)将铺粉粉量y代入预先构建并存储在其中的铺粉量y与取粉位置d的关系式模型中，计算得到取粉位置d；其中，d的单位为mm；其中，预先构建铺粉量y与取粉位置d的关系式模型的具体过程为：重复步骤一至步骤四铺两次粉,记录铺第一次粉时步骤三中在计算 机(8)上输入的初始取粉位置d初1和步骤四中计算得到的铺粉粉量y1；并记录铺第二次粉时步骤三中在计算机(8)上输入的初始取粉位置d初2和步骤四中计算得到的铺粉粉量y2；然后构建方程组并求解得到系数k0和k1；最后构建系数k0和k1已知的铺粉量y与取粉位置d的关系式模型步骤六、铺粉控制器(6)根据公式Δd＝d初‑d计算得到需要调整的取粉位置Δd，并根据公式d下次＝d+Δd计算得到经过调整后的下次取粉位置d下次，下次取粉时，铺粉控制器(6)通过伺服驱动器(17)驱动伺服电机(16)带动铺粉机构(21)运动到下次取粉位置d下次处取粉；其中，Δd和d下次的单位均为mm。