[发明专利]一种用于送粉式激光增材自适应控制系统

摘要

本发明属于增材制造控制技术领域，具体涉及一种用于送粉式激光增材制造自适应控制系统架构。所述系统包括工艺规划、设备组成、工控系统、数据采集与显示、数据管理、在线检测、PSD控制在内的一整套系统架构。通过自适应控制系统，不仅可以明显提高送粉式激光增材的成形质量和成形精度，还能达到增加成形零件的强度，减少成形件外部缺陷的目的。

主权项

1.一种用于送粉式激光增材自适应控制系统，其特征在于，包括以下子系统：/nCS1-工艺系统：由Adem三维切片软件完成轨迹路径规划并生成机器人控制器可识别的.txt文件，并通过FTP通信将.txt生成的运动点导入设备系统的机器人的控制器中、来完成增材制造轨迹规划流程；/nCS2-设备系统:包括打印头、送粉器、激光器、机器人、真空净化装置、外围设备，其中打印头主要完成光路路径、出粉任务；激光器用于产生热源；送粉器负责提供原料；机器人是执行运动轨迹的终端机构；真空净化装置完成创造符合条件的氧含量、水含量气氛条件；/nCS3-工控系统：建立以Beckhoff工控为核心的整套完备的送粉式增材制造工艺生产控制系统架构；/nCS4-数据采集监控系统：以MFC为数据采集和监控人机交互界面，并完成对热构件表面形貌数据采集、熔池数据采集、温度数据采集、工艺参数数据读写以及气氛状态、报警指示的多数据、一体化交互；/nCS5-数据管理系统:以MySQL为数据核心，通过建立E-R关系的结构模型将所有热构件表面形貌数据、熔池数据、温度数据进行统一存储、查询、修改；在具备工艺参数实时读取功能的同时，在数据管理系统下、进一步与其他系统进行数据融合，寻求获得过程控制的主要简化特征模型和特征量；其中E表示：融合处理后获得的精度和质量特征，R表示：零件过程质量特征；/nCS6-在线检测系统：通过结构光三维形貌检测装置(3)、CCD熔池检测装置(1)、高温计温度检测装置(2)配合CS3-工控系统完成对成热构件表面形貌数据采集、熔池数据采集、温度数据实时采集，并提取熔池特征参数；/nCS7-自适应PID控制系统：对整个控制系统进行工艺参数阶跃实验，进行动态特性分析，同时根据要求进行多水平信号设计，建立熔池特征参数与显著性工艺参数化的匹配辨识模型，在此基础上实现成形过程质量辨识；再神经网络PSD算法根据过程误差的几何特性建立性能指标，无过程参数辨识，检测成形过程的期望输出和实际输出，形成参数自调整的闭环控制系统，完成这个自适应控制系统的架构平台搭建。/n