[發明專利]一種基于粒子群優化的雙絲MIG焊增材制造系統及方法

在審

• 申請號: 202110323628.5
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113102869A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 薛家祥;歐寧;林方略
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;B23K9/10;B23K9/32
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種基于粒子群優化的雙絲MIG焊增材制造系統，其特征在于，包括：電源模塊、電源控制模塊、PID電流波形智能控制模塊、質量模糊評定模塊、增材制造模塊以及附加保護氣模塊；

所述電源模塊包括DSP控制核心、主控電路、功率電路以及用戶設定界面；

所述電源控制模塊包括主程序模塊、功能模塊、參數設置模塊以及初始化模塊；

所述增材制造模塊包括焊槍、增材制造機器人以及控制系統，用于雙絲MIG焊增材制造；

所述質量模糊評定模塊用于對雙絲MIG焊增材制造樣質量進行模糊評定；

所述PID電流波形智能控制模塊基于粒子群算法優化的神經元網絡，用于優化增材制造過程中的脈沖電流輸出；

所述電源控制模塊和PID電流波形智能控制模塊對電源模塊的輸出進行控制，并將其輸出至增材制造模塊和附加保護氣模塊以控制焊接過程的進行，在焊接完成后，質量模糊評定模塊對焊接質量進行評定。

2.根據權利要求1所述的一種基于粒子群優化的雙絲MIG焊增材制造系統，其特征在于，所述主控電路具體包括焊接開關控制電路、焊接送氣控制電路、焊接輸出電壓電流檢測電路；

所述焊接開關控制電路的輸入信號為前導絲焊槍開啟信號，所述輸入信號用于控制前導絲檢絲功能開啟以及控制前導絲檢氣功能開啟；

所述焊接送氣控制電路輸入信號來自DSP控制核心，當為低電平信號時，通過光耦導通控制送氣閥開啟送氣；

所述焊接輸出電壓電流檢測電路輸入信號為焊接反饋電流，輸出信號為輸出電流DSP檢測信號，用于對反饋電流進行調理并送DSP采樣。

3.根據權利要求1所述的一種基于粒子群優化的雙絲MIG焊增材制造系統，其特征在于，所述附加保護氣模塊設置兩路三相氣體閥門，設置兩路附加保護氣體支路保護氣流通路，在所述焊槍噴嘴上增加兩個附加保護氣體噴嘴并分別用緊固件固定在焊槍噴嘴的左右兩側；

所述焊槍具有左、中、右三個氣體噴嘴，中間氣體噴嘴實現雙絲焊增材制造主保護氣供氣，左右噴嘴實現附加保護氣供氣。

4.根據權利要求1所述的一種基于粒子群優化的雙絲MIG焊增材制造系統，其特征在于，所述采用Simulink軟件對所述電源模塊進行仿真，對神經元網絡PID電流波形控制算法進行粒子群算法優化。

5.根據權利要求4所述的一種基于粒子群優化的雙絲MIG焊增材制造系統，其特征在于，所述粒子群算法的函數極值尋優具體包括以下步驟：

在可解空間中初始化一群粒子，每個粒子包含位置、速度和適應度值三種信息；

粒子的運動根據個體極值Pb和全局極值Gb更新個體位置；

粒子每次位置更新，需要再計算一次適應度值，從而通過比較更新后粒子的適應度值、Pb以及Gb適應度值更新Pb和Gb的位置。

6.根據權利要求1所述的一種基于粒子群優化的雙絲MIG焊增材制造系統，其特征在于，所述電源控制模塊采用四路PWM，其中兩路用于數模轉換，兩路用于數模轉換和給定焊接電流和電弧電壓，其PWM脈沖波形由DSP控制器自身的振蕩器產生，通過對控制寄存器編程實現，頻率為20kHz以上。

7.根據權利要求1所述的一種基于粒子群優化的雙絲MIG焊增材制造系統，其特征在于，所述DPS控制核心具體采用最高數據處理頻率為100Hz的TMS320F280049。

8.根據權利要求6所述的一種基于粒子群優化的雙絲MIG焊增材制造系統，其特征在于，所述主程序模塊用于雙絲MIG焊的時序控制，其雙絲AD采用使用TMS320F280049上的三個3.45MSPS的12位數模轉換器。

9.根據權利要求1所述的一種基于粒子群優化的雙絲MIG焊增材制造系統，其特征在于，所述增材制造機器人具體采用HL6-0900-3656型六軸機器人。

10.基于權利要求1-9任一項所述雙絲MIG焊增材制造系統的雙絲MIG焊增材制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

焊接電源在上電時DSP初始化，隨后系統先接收焊接程序或者是人機界面預先設置的焊接參數，進行參數設置，并預設送絲速度；

系統進行焊接開始判定，分別判斷前絲和后絲是否起弧成功；

系統進行焊接過程控制，使用雙絲脈沖時序控制對前絲和后絲的焊接電流進行橫流控制；

監測到焊槍斷開后，同時關PWM，收弧，焊接結束。