[發明專利]一種智能制造系統計算機控制方法

有效

• 申請號: 202010081922.5
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111283194B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 高尚孜
• 申請（專利權）人: 山東云則信息技術有限公司
• 主分類號: B22F10/85
• 分類號: B22F10/85;B22F3/105;B33Y50/02;B33Y40/00
• 代理公司: 蘇州中合知識產權代理事務所(普通合伙) 32266
• 代理人: 阮梅

一種智能制造系統計算機控制方法，利用計算機控制系統(1)對激光3D打印系統(2)實施控制，具體基于對激光加工表面熔道溫度的監測實施對激光3D打印系統(2)的加工參數(主要是激光功率)的調節，并且，通過計算機控制系統(1)基于對密閉成型腔(3)內整體環境參數的監測實施對激光3D打印系統(2)的溫度、壓力環境的調節，從而將激光能量調控帶來的溫度、壓力影響分量納入到環境條件中，通過計算機程序將熔道溫度、環境溫度、環境壓力等標準閾值均設定為閾值范圍，使整個調節過程為一種亞穩態調節，在滿足3D打印需要的同時減少設備啟動和響應負擔，對干擾氣體的自動檢出和調控進一步保證了產品質量，保護了設備和儀器。

技術領域

本發明涉及智能控制技術領域，具體涉及一種金屬激光3D打印智能制造系統計算機控制方法。

背景技術

金屬激光3D打印是先進的金屬制件制造工藝，近年來國內很多高校已經展開了金屬激光3D打印的研究，計算機控制技術是實現智能控制的基礎，貫穿金屬激光3D打印的整個過程，從三維圖層的計算機建模、分層切片到激光掃描路徑規劃、多軸系統的三維運動控制，從打印質量的實時分析到打印環境的實時監控都離不開計算機控制。例如申請號為201310288137.7的中國發明專利公開了一種金屬零件的3D打印制造裝置及方法，整套裝置均依靠一計算機控制系統進行控制，其計算機控制系統包括計算機，該計算機分別通過數據線與驅動裝置的控制卡和激光系統的控制卡相連，除了激光加工系統，其還包括氣氛保護系統、加熱系統，氣氛保護系統的抽真空和充氣控制和檢測、加熱系統的溫度控制和檢測也都依賴計算機控制系統實現。

金屬制件的激光3D打印質量與很多因素有關，其中激光能量影響較大，是決定金屬燒結或熔融程度以及決定金屬結晶組織的關鍵，另外，在密閉環境和保護氛圍下進行3D打印，環境壓力和溫度對打印層內在和外在質量也有很大影響，由此，金屬激光3D打印除了三維建模和三維打印過程的實現高度依賴計算機控制技術外，基于對激光能量和打印工作環境的精確和自動控制來確保打印質量是其另一重要應用方向，申請號為201310024477.9的中國發明專利公開了一種選擇性激光熔化SLM氣氛保護系統，包括中央控制系統，該中央控制系統同帶有人機界面的上位機通信連接，選擇性激光熔化SLM氣氛保護系統安裝有氧含量傳感器、水含量傳感器、壓力傳感器以及內部的溫度傳感器，中央控制系統可以自動調節氣氛保護系統的壓力、溫度，實現恒壓、恒溫成形，為選擇性激光熔化SLM過程提供高氣氛潔凈度的環境，該技術充分考慮了3D打印環境中的多種基礎影響因素，但其溫度檢測僅僅是對預熱溫度的檢測，不是環境氣氛溫度，現有技術中雖然也可能有關于環境氣氛溫度監測的相關披露，但至今沒有將激光加工表面的溫度場與環境溫度關聯起來，也沒有將氣氛壓力條件納入環境控制的目標。

另外，現有技術中可能會有關于環境氣氛壓力監測的相關披露，也可能將環境溫度和環境氣氛壓力共同納入環境控制的目標，一方面，如前所述，環境溫度中沒有納入激光能量調控帶來的溫度、壓力影響分量，另一方面，調控的對象也均是固有氣氛本身，沒有考慮到干擾氣體這一重要影響因素。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種智能制造系統計算機控制方法，基于自動檢測分析和調控系統以及計算機程序對激光加工表面熔道溫度和密閉成型腔內的整體環境因素進行自動檢測、對比分析和調控，從而將激光能量調控帶來的溫度、壓力影響分量納入到環境條件中，該過程中同時通過改進的溫度和壓力控制方案以及對干擾氣體的自動檢出和調控進一步保證產品質量，保護設備和儀器。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種智能制造系統計算機控制方法，利用計算機控制系統對智能制造系統實施控制，所述智能制造系統為具有密閉成型腔的激光3D打印系統，通過所述計算機控制系統基于對激光加工表面熔道溫度的監測實施對所述激光3D打印系統的加工參數的調節，并且，通過所述計算機控制系統基于對密閉成型腔內整體環境參數的監測實施對所述激光3D打印系統的加工環境的調節，其中，所述加工參數至少包括激光功率，所述加工環境至少包括溫度環境。