[发明专利]前馈补偿的GTA填丝增材制造成形高度反馈控制方法

摘要

本发明公开了一种前馈补偿的GTA填丝增材制造成形高度反馈控制方法，所述方法包括以下步骤：视觉传感器采集GTA电弧、电弧前方固态金属与电弧后方熔池图像；图像处理算法检测电弧前方固态金属表面和电弧后方熔池尾部固态金属表面；分别计算前馈检测点偏差与反馈检测点偏差；将前馈检测点偏差补偿到累加反馈检测点偏差中，将其作为反馈控制器的输入，计算控制参数的变化量；本发明方法将前馈检测的高度偏差引入到反馈检测的高度偏差中，利用前馈检测的超前预测作用，有效克服了前述堆积层对当前堆积层高度的干扰，解决了传统单纯反馈检测控制高度波动大的难题，为GTA填丝增材制造成形高度的高精度控制奠定了强有力的基础。

主权项

1.前馈补偿的GTA填丝增材制造成形高度反馈控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：调节视觉传感器位置，使视觉传感器光心垂直于GTA枪与成形路径方向组成的平面，采集GTA电弧、电弧前方凝固金属与电弧后方熔池图像，设定钨针尖端到成形层表面的理想控制值S0为2.5‑6.5mm，成形一层后，GTA枪抬升的高度z为0.4‑1.9mm；步骤二：引燃GTA电弧，沿成形路径方向，在电弧前方金属凝固区域设定第一矩形区域，第一矩形区域的正中心到GTA枪轴线的距离为6‑9mm，在电弧后方熔池尾部金属凝固区域设定第二矩形区域，第二矩形区域的正中心到GTA枪轴线的距离为5‑15mm，采样时刻为t时，利用图像处理算法提取第一矩形区域内凝固金属上的表面点，即前馈点，确定前馈点到GTA枪内钨针末端的水平距离L，确定钨针末端到前馈点的垂直距离S1(t)，进一步利用图像处理算法提取第二矩形区域内熔池尾部凝固金属上的表面点，即反馈点，确定反馈点到GTA枪内钨针末端的垂直距离S2(t)；步骤三：确定前馈超前参量d，计算t时刻的反馈点偏差error2(t)＝S2(t)‑S0，计算t‑d时刻的前馈点偏差error1(t‑d)＝S1(t‑d)‑z‑S0；其中，S1(t‑d)是(t‑d)时刻前馈点到钨针末端的垂直距离；步骤四：将前馈点偏差累加补偿到反馈点偏差中，计算t时刻反馈控制器的输入偏差E(t)＝error2(t)+error1(t‑d)，根据设计的控制器，由E(t)的大小和正负计算t时刻控制参数的调节量ΔWFS(t)；步骤五：继续重复步骤二、三、四，确定(t+1)时刻反馈控制器的输入偏差E(t+1)和控制参数的调节量ΔWFS(t+1)。