[發明專利]一種電弧增材制造自動測溫系統及方法

有效

• 申請號: 202011349966.8
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112548270B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 黃科;孫斌;方學偉;王權利;李巖;張木公;李戰鑫;盧秉恒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/095
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發明公開了一種電弧增材制造自動測溫系統及方法，本發明的測溫傳感器設置在打印件的一側，對于薄壁件來說測溫范圍更大，對安裝位置要求不苛刻；本發明在打印過程中通過測溫單元檢測打印機的溫度，通過測距單元檢測打印機的高度，能夠精確控制每次堆敷的起始溫度，方便打印過程的監控，也有利于后期關于缺陷的分析，從而得到滿足工程要求的零件。

技術領域

本發明屬于金屬增材制造自動測溫領域，具體涉及一種電弧增材制造自動測溫系統及方法。

背景技術

金屬增材制造屬于金屬快速成型技術的一種，起源于上世紀80年代，結合了數字化技術、機器人技術、焊接技術、CAD技術等多種科研手段，通過材料的堆敷從而得到結構致密的零部件。金屬增材制造具有工序少、材料利用率高等優勢，受到了較多的關注與研究。

在電弧增材制造過程中，常常對堆敷電壓、堆敷電流、送絲速度、焊接速度等進行監控，通過對這些參數進行監控并轉化為電信號，然后將這些微弱的電信號進行放大、濾波等操作，或通過采集卡進行收集，或反饋到機器人，從而對電弧增材制造過程進行在線監測。

然而實際的成型件件的實際性能和其材料所經受的熱循環過程息息相關。電弧增材過程具有不穩定性，因此簡單的監測過程并不能得到滿足要求的成型件。堆敷之后的冷卻溫度梯度對材料的性能影響極大，且再次堆敷的起始溫度同樣對材料的性能有著較大的影響。因此開發一款電弧增材制造自動測溫系統就迫在眉睫。

目前對點弧增材制造過程檢測的專利較少，專利《用于絲材等離子弧增材制造的紅外溫度檢測裝置及方法》(申請號：201610365423.2)公開了一種對絲材等離子弧增材制造的紅外溫度檢測裝置及方法，但該裝置只能檢測最高點的溫度，且前期的傳感器位置校準存在一定的難度。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種電弧增材制造自動測溫系統及方法，能夠逐層檢測打印件每一層的溫度，方便打印過程的監控，也有利于后期關于缺陷的分析，從而得到滿足工程要求的零件。

為了達到上述目的，一種電弧增材制造自動測溫系統，包括固定在旋轉工作臺上的豎直立架以及設置在熱源的焊槍上的測距單元，旋轉工作臺用于放置打印件，豎直立架固定在打印件的一側，豎直立架上設置有步進電機，步進電機上設置有測溫單元，步進電機、測溫單元和測距單元均連接傳感器控制器，傳感器控制器用于控制步進電機的運動，并采集測溫單元和測距單元的數據，并對數據進行處理后進行轉發。

豎直立架與步進電機的配合關系為絲杠螺母副。

焊槍通過機器人控制移動，機器人通過機器人控制柜控制，機器人控制柜連接計算機，計算機用于對機器人控制柜發送控制指令。

傳感器控制器連接計算機，計算機用于對感器控制器發送控制指令，并接收感器控制器反饋的信息進行顯示。

計算機連接送絲機，送絲機連接絲盤，計算機用于控制送絲機的啟停。

傳感器控制器連接存儲單元。

一種電弧增材制造自動測溫方法，包括以下步驟：

S1，設備初始化，并設定堆敷起始溫度T_max，開始堆敷；

S2，完成一層堆敷之后，焊槍停在預設位置，堆敷停止；

S3，測距傳感器采集預設位置與打印件最高點之間的距離，并將采集到的數據上傳；

S4，計算步進電機所移動的最高點；

S5，溫度傳感器采集堆敷層的溫度，并上傳，步進電機同時開始運動；