[發明專利]一種增材修復過程中熔池狀態的穩定性控制系統

在審

• 申請號: 202010164423.2
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111443748A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 李小平;印偉;郭立祥;陳陽
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: G05D23/30
• 分類號: G05D23/30
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 顧翰林

本發明涉及一種熔池溫度控制技術，具體為一種增材修復過程中熔池狀態的穩定性控制系統，包括熔池、CCD相機、數據采集卡和分析顯示裝置；所述CCD相機設在熔池上方并與數據采集卡通訊連接，所述數據采集卡與分析顯示裝置通信連接，還包括PLC控制器，電磁感應加熱裝置和水冷裝置，所述數據采集卡與PLC控制器數據連接，所述電磁感應加熱裝置和水冷裝置安裝在熔池上，所述PLC控制器還分別與電磁感應加熱裝置和水冷裝置通訊連接，具有閉環控制功能，可對熔池溫度進行預熱、升溫、保溫、降溫的動作，并且處于動態調節過程，通過CCD相機對熔池溫度進行采集可以提高系統安裝的兼容性，并且可以實現一體化和高精度控制。

技術領域

本發明涉及一種熔池溫度控制技術，具體為一種增材修復過程中熔池狀態的穩定性控制系統。

背景技術

由于增材修復是將修復模型分層切片，然后進行材料逐層累加。在此過程中，上一層的焊道成形質量將直接影響下一層的焊道成形質量，而熔池溫度將直接影響焊接質量，過高或者過低都不行。熔池溫度過高會造成鐵水下淌，燒穿基材，難以控制焊道的成形。溫度過低，熔池較小，鐵水流動性差，易產生未焊透，未融合，夾渣等缺陷。當熔池溫度處于某個范圍的值時，熔池溫度足夠高，熔池較大，鐵水流動性好，且易于融合。

焊前預熱的目的：1)延長焊接時熔池凝固時間，避免氫致裂紋；

2)減緩冷卻速度，提高抗裂性；3)減少溫度梯度，降低焊接應力；

4)降低焊件結構的拘束度。

PLC控制器的主要特點：(1)使用靈活、通用性強——PLC的硬件是標準化的，加之PLC的產品已系列化，功能模塊品種多，可以靈活組成各種不同大小和不同功能的控制系統。

(2)可靠性高、抗干擾能力強，PLC采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和繁雜連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高

(3)編程簡單、容易掌握——PLC是面向用戶的設備，PLC的設計者充分考慮了現場工程技術人員的技能和習慣。大多數PLC的編程均提供了常用的梯形圖方式和面向工業控制的簡單指令方式。

但目前尚未有熔池的溫度進行穩定性控制的專門設計。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種增材修復過程中熔池狀態的穩定性控制系統。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：一種增材修復過程中熔池狀態的穩定性控制系統，包括熔池、CCD相機、數據采集卡和分析顯示裝置；

所述CCD相機設在熔池上方并與數據采集卡通訊連接，所述數據采集卡與分析顯示裝置通信連接，還包括PLC控制器，電磁感應加熱裝置和水冷裝置，所述數據采集卡與PLC控制器數據連接，所述電磁感應加熱裝置和水冷裝置安裝在熔池上，所述PLC控制器還分別與電磁感應加熱裝置和水冷裝置通訊連接。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：一種如權利要求1所述的控制系統的控制方法，包括如下步驟：步驟一、CCD相機拍攝記錄熔池的圖像信息傳遞到數據采集卡后，數據采集卡通過灰度值和溫度值之間的關系換算出熔池溫度值，并將該溫度值與PLC控制器和分析顯示裝置進行通信；

步驟二、當數據采集卡采集的溫度T低于a值時，PLC控制器啟動電磁加熱裝置，通過電磁加熱裝置對熔池進行加熱；

步驟三、當溫度T大于a值且小于b值時，PLC控制器關閉電磁加熱裝置；

步驟四、當溫度T大于b值時，PLC控制器啟動水冷裝置。

作為優選，還包括步驟五：當分析顯示裝置輸入a值時，當溫度T低于a值時，PLC控制器啟動電磁加熱裝置對熔池進行加熱，直至熔池溫度升至a值。