用于针对增材制造提供位置反馈的系统和方法技术方案

披露了一种在机器人焊接增材制造工艺过程中校正高度误差的系统和方法。在机器人焊接增材制造工艺过程中在产生当前焊接层时对焊接输出电流和焊丝给送速度中的一者或两者进行取样。基于所述焊接输出电流和所述焊丝给送速度中的至少一者或两者来确定多个瞬时导电嘴到工件的距离(CTWD)。基于所述多个瞬时CTWD来确定平均CTWD。基于所述平均CTWD生成用于补偿所述当前焊接层的高度上的任何误差的校正因子。

System and method for providing position feedback for additive manufacturing

A system and method for correcting height errors in robot welding and increasing material manufacturing process are disclosed. Sampling one or both of the welding output current and wire feeding speed is performed in the process of robot welding augmentation manufacturing when the current welding layer is generated. Based on at least one or both of the welding output current and the wire feeding speed, the distance (CTWD) from the plurality of instantaneous conductive nozzles to the workpiece is determined. Based on the multiple instantaneous CTWD, the average CTWD is determined. Based on the average CTWD, a correction factor is generated to compensate for any error in the height of the current welding layer.

【技术实现步骤摘要】
用于针对增材制造提供位置反馈的系统和方法本美国专利申请是于2013年12月19日提交的美国专利申请序列号14/134,188的部分继续申请(CIP)，该申请要求于2013年10月22日提交的美国临时专利申请序列号61/894,035的权益和优先权，这两个申请通过援引以其全文并入本文。
本专利技术的某些实施例涉及弧焊。更具体地，本专利技术的某些实施例涉及针对机器人焊接增材制造工艺提供位置反馈的系统和方法。背景在机器人焊接增材制造工艺过程中，建立了多个金属材料相继层以产生工件部件。使用机器人焊接室单元来按照该机器人焊接室单元的机器人控制器的命令随着时间一层接一层地建立该工件部件。该机器人控制器可以包括读取将使用增材(一层接一层)制造工艺来产生的工件部件的3D模型的软件。该机器人控制器以编程方式将该3D模型分为多个层并且为这些单独的层中的每一层规划焊接路径来进行该部件的建造。针对每个层确定期望的焊接沉积，从而针对每个沉积层产生期望的高度。然而，在进行实际的一层接一层焊接时，任何给定层的实际所得高度由于多个因素，例如像工件部件衬底的表面条件(例如，温度或在衬底上的位置)和控制某些焊接参数可以达到的精确度，而可能偏离期望的或希望的高度。通过将这样的系统和方法与在本申请的其余部分中参照附图所阐述的本专利技术的实施例进行比较，本领域的技术人员将清楚常规的、传统的和已提出的方法的进一步的限制和缺点。
技术实现思路
提供了一种在机器人焊接增材制造工艺过程中校正高度误差的系统和方法。在机器人焊接增材制造工艺过程中在产生当前焊接层时对焊接输出电流和焊丝给送速度中的一者或两者进行取样。基于该焊接输出电流和该焊丝给送速度中的至少一者或两者来确定多个瞬时导电嘴到工件的距离(CTWD)。基于该多个瞬时CTWD来确定平均CTWD。基于该平均CTWD生成用于补偿该当前焊接层和/或下一个焊接层的高度上的任何误差的校正因子。在一个实施例中，提供了具有焊接电源的焊接系统。所述焊接电源被配置成用于在机器人焊接增材制造工艺过程中在创建3D工件部件的当前焊接层时对瞬时参数对进行实时取样。所述瞬时参数对中的每个瞬时参数对包括焊接输出电流和焊丝给送速度。所述焊接电源还被配置成用于，在所述当前焊接层的创建过程中取样所述瞬时参数对中的每个参数对时，针对并且至少基于每个参数对来实时地确定瞬时导电嘴到工件距离。所述焊接电源进一步被配置成用于，在所述当前焊接层的创建过程中确定每个瞬时导电嘴到工件距离时，基于每个瞬时导电嘴到工件距离来实时地确定运行期平均导电嘴到工件距离。所述焊接电源还被配置成用于生成校正因子。所述校正因子至少基于所述运行期平均导电嘴到工件距离并且在创建所述3D工件部件的当前焊接层时实时地用于针对所述当前焊接层来补偿与希望沉积水平的沉积水平偏差。在一个实施例中，所述瞬时导电嘴到工件距离可以进一步是基于所使用的焊接输出电压、焊条类型、焊条直径、或屏蔽气体中的一项或多项的。所述运行期平均导电嘴到工件距离可以是所述瞬时导电嘴到工件距离的简单运行期数学平均值或加权平均值中的一者。在一个实施例中，所述焊接电源被配置成用于至少部分地通过将所述运行期平均导电嘴到工件距离与设定点导电嘴到工件距离进行比较来生成所述校正因子。所述焊接电源还可以被配置成用于，在所述当前焊接层的创建过程中，响应于所述校正因子来实时地调节所述焊接系统的行进速度、焊接持续时间、或焊丝给送速度中的一者或多者。响应于所述校正因子来调节所述行进速度可以包括考虑预设行进速度。响应于所述校正因子来调节所述焊接持续时间可以包括考虑预设焊接持续时间。响应于所述校正因子来调节所述焊丝给送速度可以包括考虑预设焊丝给送速度。在一个实施例中，所述校正因子是进一步基于针对所述当前焊接层进行的当前焊接操作的、与所述3D工件部件对应的一个或多个3D模型参数或由机器人控制器提供的机器人参数的。所述3D模型参数和机器人参数可以包括所述当前焊接层的指定高度或所述当前焊接层的焊接工具的指定位置中的一项或多项。在一个实施例中，所述焊接系统包括机器人，所述机器人具有被配置成用于与所述焊接电源操作性通信的机器人控制器。在一个实施例中，所述焊接系统包括操作性连接至所述机器人的焊接工具。在一个实施例中，所述焊接系统包括操作性连接至所述焊接工具和所述焊接电源上的焊丝给送器。在一个实施例中，提供了具有焊接电源的焊接系统。所述焊接电源被配置成用于在机器人焊接增材制造工艺过程中在创建3D工件部件的当前焊接层时对瞬时参数对进行实时取样。所述瞬时参数对中的每个瞬时参数对包括焊接输出电流和焊丝给送速度。所述焊接电源还被配置成用于，在所述当前焊接层的创建过程中取样所述瞬时参数对中的每个参数对时，针对并且至少基于每个参数对来实时地确定瞬时导电嘴到工件距离。所述焊接电源进一步被配置成用于，在所述当前焊接层的创建过程中确定每个瞬时导电嘴到工件距离时，基于每个瞬时导电嘴到工件距离来实时地确定运行期平均导电嘴到工件距离。所述焊接电源还被配置成用于，基于跨整个所述当前焊接层所确定的每个瞬时导电嘴到工件距离来确定总的平均导电嘴到工件距离。所述焊接电源进一步被配置成用于，在所述当前焊接层的创建过程中，响应于所述运行期平均导电嘴到工件距离来实时地调节所述焊接系统的焊接持续时间、行进速度、或焊丝给送速度中的一者或多者。所述焊接电源还被配置成用于，至少基于所述总的平均导电嘴到工件距离来生成将在创建所述3D工件部件的下一个焊接层时使用的校正因子。根据一个实施例，所述焊接电源包括控制器，所述控制器被配置成用于：确定所述瞬时导电嘴到工件距离，确定所述运行期平均导电嘴到工件距离，确定所述总的平均导电嘴到工件距离，在所述当前焊接层的创建过程中调节焊接持续时间、行进速度、或焊丝给送速度中的一者或多者，并且生成在创建所述下一个焊接层时使用的校正因子。在一个实施例中，所述瞬时导电嘴到工件距离是进一步基于所使用的焊接输出电压、焊条类型、焊条直径、或屏蔽气体中的一项或多项的。在一个实施例中，响应于所述运行期平均导电嘴到工件距离来调节所述行进速度包括考虑预设行进速度。响应于所述运行期平均导电嘴到工件距离来调节所述焊接持续时间包括考虑预设焊接持续时间。响应于所述运行期平均导电嘴到工件距离来调节所述焊丝给送速度包括考虑预设焊丝给送速度。在一个实施例中，所述校正因子是进一步基于针对所述下一个焊接层进行的下一个焊接操作的、与所述3D工件部件对应的3D模型参数或由机器人控制器提供的机器人参数中的一者或多者的。所述3D模型参数和所述机器人参数可以包括所述下一个焊接层的指定高度或所述下一个焊接层的焊接工具的指定位置中的一项或多项。所述总的平均导电嘴到工件距离是以下各项中的一项：跨整个所述当前焊接层确定的所述瞬时导电嘴到工件距离的简单数学平均值、跨整个所述当前焊接层确定的所述瞬时导电嘴到工件距离的加权平均值、或跨整个所述当前焊接层确定的所述瞬时导电嘴到工件距离的运行期平均值。在一个实施例中，所述焊接系统包括：机器人，所述机器人具有被配置成用于与所述焊接电源操作性通信的机器人控制器；操作性连接至所述机器人上的焊接工具；以及操作性连接至所述焊接工具和所述焊接电源上的焊丝给送器。从以下描述和附图将更充分地理解本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接系统，包括焊接电源，其中所述焊接电源被配置成用于：在机器人焊接增材制造工艺过程中在创建3D工件部件的当前焊接层时对瞬时参数对进行实时取样，其中所述瞬时参数对中的每个瞬时参数对包括焊接输出电流和焊丝给送速度；在所述当前焊接层的创建过程中取样所述瞬时参数对中的每个参数对时，针对并且至少基于每个参数对来实时地确定瞬时导电嘴到工件距离；在所述当前焊接层的创建过程中确定每个瞬时导电嘴到工件距离时，基于每个瞬时导电嘴到工件距离来实时地确定运行期平均导电嘴到工件距离；并且至少基于所述运行期平均导电嘴到工件距离来生成校正因子，以在创建所述3D工件部件的当前焊接层时实时地用于针对所述当前焊接层来补偿与希望沉积水平的沉积水平偏差。

【技术特征摘要】
2017.03.21 US 15/465,0211.一种焊接系统，包括焊接电源，其中所述焊接电源被配置成用于：在机器人焊接增材制造工艺过程中在创建3D工件部件的当前焊接层时对瞬时参数对进行实时取样，其中所述瞬时参数对中的每个瞬时参数对包括焊接输出电流和焊丝给送速度；在所述当前焊接层的创建过程中取样所述瞬时参数对中的每个参数对时，针对并且至少基于每个参数对来实时地确定瞬时导电嘴到工件距离；在所述当前焊接层的创建过程中确定每个瞬时导电嘴到工件距离时，基于每个瞬时导电嘴到工件距离来实时地确定运行期平均导电嘴到工件距离；并且至少基于所述运行期平均导电嘴到工件距离来生成校正因子，以在创建所述3D工件部件的当前焊接层时实时地用于针对所述当前焊接层来补偿与希望沉积水平的沉积水平偏差。2.如权利要求1所述的焊接系统，其中，所述瞬时导电嘴到工件距离是进一步基于所使用的焊接输出电压、焊条类型、焊条直径、和屏蔽气体中的一项或多项的。3.如权利要求1所述的焊接系统，其中，所述运行期平均导电嘴到工件距离是所述瞬时导电嘴到工件距离的简单运行期数学平均值或所述瞬时导电嘴到工件距离的加权运行期平均值中的一者。4.如权利要求1所述的焊接系统，其中，所述焊接电源进一步被配置成用于：至少部分地通过将所述运行期平均导电嘴到工件距离与设定点导电嘴到工件距离进行比较来生成所述校正因子；并且在所述当前焊接层的创建过程中，响应于所述校正因子来实时地调节所述焊接系统的行进速度、焊接持续时间、或焊丝给送速度中的一者或多者。5.如权利要求4所述的焊接系统，其中：响应于所述校正因子来调节所述行进速度包括考虑预设行进速度；响应于所述校正因子来调节所述焊接持续时间包括考虑预设焊接持续时间；并且响应于所述校正因子来调节所述焊丝给送速度包括考虑预设焊丝给送速度。6.如权利要求1所述的焊接系统，其中，所述校正因子是进一步基于针对所述当前焊接层进行的当前焊接操作的、与所述3D工件部件对应的3D模型参数或由机器人控制器提供的机器人参数中的一者或多者的。7.如权利要求6所述的焊接系统，其中，所述3D模型参数和机器人参数包括所述当前焊接层的指定高度或所述当前焊接层的焊接工具的指定位置中的一项或多项。8.如权利要求1所述的焊接系统，进一步包括机器人，所述机器人具有被配置成用于与所述焊接电源操作性通信的机器人控制器。9.如权利要求8所述的焊接系统，进一步包括操作性连接至所述机器人上的焊接工具。10.如权利要求9所述的焊接系统，进一步包括操作性连接至所述焊接工具和所述焊接电源上的焊丝给送器。11.一种焊接系统，包括焊接电源，其中所述焊接电源被配置成用于：在机器人焊接增材制造工艺过程中在创建3D工件部件的当前焊接层时对瞬时参数对进行实时取样，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·丹尼尔，S·R·彼得斯，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US