一种增材制造的控制方法、装置、系统及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种增材制造的控制方法、装置、系统及存储介质。该增材制造的控制方法包括：获取待加工目标的加工参数转换节点；根据各个所述加工参数转换节点的性能需求，确定各个所述加工参数转换节点的复合激励参数，其中，所述复合激励参数包括激光激励参数、电磁场激励参数和振动平台激励参数；确定相邻的所述加工参数转换节点的复合激励参数的变化策略；根据各个所述加工参数转换节点的复合激励参数及所述变化策略生成控制指令，以使所述激光控制器、电磁场控制器以及振动平台控制器按照所述控制指令控制所述待加工目标的加工过程。本发明专利技术实施例的技术方案实现了增材制造微观组织的精准调控，调控自由度大。

A Control Method, Device, System and Storage Medium for Adding Material Manufacturing

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造的控制方法、装置、系统及存储介质
本专利技术实施例涉及机械加工技术，尤其涉及一种增材制造的控制方法、装置、系统及存储介质。
技术介绍
激光送粉熔覆技术作为一种增材制造技术，已经被广泛应用于金属零部件的制造领域。激光送粉熔覆技术与工业机械臂结合，利用高功率激光熔化并沉积同轴输送的金属粉末材料，逐道搭接熔覆形成片层，逐层堆叠形成三维构件。随着航空航天、核电、海洋和医疗等领域对高性能梯度功能构件的需求日益增加，采用激光送粉熔覆技术制造梯度组织材料具有很大的发展空间和应用价值。实际激光送粉增材制造过程中，受构件形状变化、熔覆区域热累积和热循环等因素影响，熔池凝固组织与工艺参数的依赖具有不确定性，导致激光增材制造构件的微观组织及其力学性能难以实现微尺度精准调控和宏观上定制化分布。目前，通过在激光增材制造过程中加入振动、恒稳磁场、电场、耦合电-磁场等多种辅助控制方法，可在一定程度上调控激光熔池的凝固组织，但现有的辅助手段仍然难以满足激光熔池凝固组织微尺度上的精准化调控。因此采用现有的激光增材制造工艺及辅助控制方法，在熔池凝固组织的局部精准调控和宏观上的定制化分布上依然面临着巨大的挑战。
技术实现思路
本专利技术提供一种增材制造的控制方法、装置、系统及存储介质，以实现增材制造系统的精准控制。第一方面，本专利技术实施例提供了一种增材制造的控制方法，该增材制造的控制方法，包括：获取待加工目标的加工参数转换节点；根据各个所述加工参数转换节点的性能需求，确定各个所述加工参数转换节点的复合激励参数，其中，所述复合激励参数包括激光激励参数、电磁场激励参数和振动平台激励参数；确定相邻的所述加工参数转换节点的复合激励参数的变化策略；根据各个所述加工参数转换节点的复合激励参数及所述变化策略生成控制指令，以使所述激光控制器、电磁场控制器以及振动平台控制器按照所述控制指令控制所述待加工目标的加工过程。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种增材制造的控制装置，该增材制造的控制装置包括：参数转换节点获取模块，用于获取待加工目标的加工参数转换节点；复合激励参数确定模块，用于根据各个所述加工参数转换节点的性能需求，确定各个所述加工参数转换节点的复合激励参数，其中，所述复合激励参数包括激光激励参数、电磁场激励参数和振动平台激励参数；变化策略确定模块，用于确定相邻的所述加工参数转换节点的复合激励参数的变化策略；控制指令生成模块，用于根据所述各个所述加工参数转换节点的复合激励参数及各个所述加工参数转换节点的变化策略生成控制指令，以使增材制造系统中的激光控制器、电磁场控制器、振动平台控制器按照所述控制指令控制所述待加工目标的加工过程。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种增材制造系统，该增材制造系统包括：激光器及激光控制器、振动平台及振动平台控制器、工作台、电磁场产生装置及电磁场控制器、机械臂、熔覆头、送粉器和增材制造控制模块，其中，所述激光器用于在所述激光控制器的控制下为所述熔覆头提供热源，所述振动平台用于在所述振动平台控制器的控制下带动所述工作台振动，所述电磁场产生装置用于在所述电磁场控制器的控制下为待加工目标提供电磁场，所述机械臂用于按照所述待加工目标的加工路径带动所述熔覆头移动，所述熔覆头将所述送粉器输送的粉末材料喷洒在所述工作台上，以在所述电磁场产生装置、所述激光器及所述振动平台的作用下形成功能构件，所述增材制造控制模块用于实现本专利技术任意实施例所提供的增材制造的控制方法。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本专利技术任意实施例所提供的增材制造的控制方法。本专利技术实施例的技术方案，通过确定待加工目标的复合激励参数，再根据复合激励参数和加工路径确定动态调控策略，根据动态调控策略进行加工控制，实现了增材制造过程中的精准控制以及定制化控制，调控自由度大。附图说明图1是本专利技术实施例一中的一种增材制造的控制方法的流程图；图2是本专利技术实施例二中的一种增材制造的控制方法的流程图；图3是本专利技术实施例三中的一种增材制造的控制装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例四中的一种增材制造系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。采用激光送粉熔覆技术的增材制造系统，通常包括：计算机、激光器及激光控制器、振动平台及振动平台控制器、电磁场产生装置及其可编程交流电源、工作台、机械臂、基座、熔覆头和送粉器。其中，振动平台一般固定于地面上或与地面水平的面上，振动平台包括振动电机，可通过振动平台控制器控制振动电机的相关参数以控制振动平台的振动幅度和频率，振动平台为工作台提供振动；工作台固定放置于振动平台之上；待加工件放置于工作台上；熔覆头将所述送粉器输送的粉末材料喷洒在工作台上的待加工件上；电磁场产生装置固定放置于工作台上，一般电磁场由电磁感应线圈组成，通过可编程交流电源控制电磁线圈的交流电源的相关参数以控制电磁场的峰值强度、频率和模式，电磁场有两种工作模式旋转和恒定，分别为待加工件提供旋转磁场和恒定磁场；激光器为增材制造系统的熔覆头提供热源，可通过激光控制器控制激光的功率、频率、波形和占空比等参数；熔覆头固定于机械臂上，用于进行材料的加工；机械臂固定于基座上；基座一般固定于地面或与地面水平的面上；计算机用于生成各种控制指令至上述激光控制器、振动平台控制器和可编程交流电源以产生控制信号控制激光器、振动平台的电机、电磁场和机械手臂的相关参数，从而根据相关参数进行材料的加工。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种增材制造的控制方法的流程图，本实施例可适用于增材制造技术的控制的情况，该方法可以由增材制造的控制装置来执行，具体包括如下步骤：步骤110、获取待加工目标的加工参数转换节点。其中，加工参数转换节点指的是待加工目标的加工参数发生变化的节点。加工参数转换节点的个数会随着待加工目标和其加工工艺的不同而不同，可以是一个、两个、三个甚至更多，主要取决于加工工艺的复杂程度。可选的，可通过对待加工目标的加工工艺、加工路径来确定待加工目标的加工参数转换节点；也可以根据历史加工记录来获取；也可以根据人为输入来获取，本专利技术实施例对此不进行限定。可选的，所述获取待加工目标的加工参数转换节点，包括：根据所述待加工目标的加工路径及加工工艺确定所述待加工目标的加工参数转换节点。步骤120、根据各个所述加工参数转换节点的性能需求，确定各个所述加工参数转换节点的复合激励参数。其中，性能需求可以是硬度、耐腐蚀性、强度和韧性等，复合激励参数包括激光激励参数、电磁场激励参数和振动平台激励参数。激光激励参数包括但不限于激光功率、激光波形、脉冲频率、占空比、激光扫描速度、焦距等；电磁场激励参数包括但不限于磁场强度、磁场模式；振动平台参数包括但不限于振动幅度、振动频率和振动模式。可选的，所述根据各个所述加工参数转换节点的性能需求，确定各个所述加工参数转换节点的复合激励参数，包括：根据各个所述加工参数转换节点的性能需求，确定各个所述加工参数转换节点的微观组织结构；根据各个所述加工参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造的控制方法，其特征在于，应用于增材制造系统中，所述增材制造系统包括：激光器及激光控制器、振动平台及振动平台控制器、电磁场产生装置及电磁场控制器、工作台、送粉器、熔覆头及机械臂，所述激光器用于在所述激光控制器的控制下为所述熔覆头提供热源，所述振动平台用于在所述振动平台控制器的控制下带动所述工作台振动，所述电磁场产生装置用于在所述电磁场控制器的控制下为待加工目标提供电磁场，所述机械臂用于按照所述待加工目标的加工路径带动所述熔覆头移动，所述熔覆头将所述送粉器输送的粉末材料喷洒在所述工作台上，以在所述电磁场产生装置、所述激光器及所述振动平台的作用下形成功能构件；所述方法包括：获取待加工目标的加工参数转换节点；根据各个所述加工参数转换节点的性能需求，确定各个所述加工参数转换节点的复合激励参数，其中，所述复合激励参数包括激光激励参数、电磁场激励参数和振动平台激励参数；确定相邻的所述加工参数转换节点的复合激励参数的变化策略；根据各个所述加工参数转换节点的复合激励参数及所述变化策略生成控制指令，以使所述激光控制器、电磁场控制器以及振动平台控制器按照所述控制指令控制所述待加工目标的加工过程。...

【技术特征摘要】
1.一种增材制造的控制方法，其特征在于，应用于增材制造系统中，所述增材制造系统包括：激光器及激光控制器、振动平台及振动平台控制器、电磁场产生装置及电磁场控制器、工作台、送粉器、熔覆头及机械臂，所述激光器用于在所述激光控制器的控制下为所述熔覆头提供热源，所述振动平台用于在所述振动平台控制器的控制下带动所述工作台振动，所述电磁场产生装置用于在所述电磁场控制器的控制下为待加工目标提供电磁场，所述机械臂用于按照所述待加工目标的加工路径带动所述熔覆头移动，所述熔覆头将所述送粉器输送的粉末材料喷洒在所述工作台上，以在所述电磁场产生装置、所述激光器及所述振动平台的作用下形成功能构件；所述方法包括：获取待加工目标的加工参数转换节点；根据各个所述加工参数转换节点的性能需求，确定各个所述加工参数转换节点的复合激励参数，其中，所述复合激励参数包括激光激励参数、电磁场激励参数和振动平台激励参数；确定相邻的所述加工参数转换节点的复合激励参数的变化策略；根据各个所述加工参数转换节点的复合激励参数及所述变化策略生成控制指令，以使所述激光控制器、电磁场控制器以及振动平台控制器按照所述控制指令控制所述待加工目标的加工过程。2.根据权利要求1所述的增材制造的控制方法，其特征在于，所述获取待加工目标的加工参数转换节点，包括：根据所述待加工目标的加工路径及加工工艺确定所述待加工目标的加工参数转换节点。3.根据权利要求1所述的增材制造的控制方法，其特征在于，所述根据各个所述加工参数转换节点的性能需求，确定各个所述加工参数转换节点的复合激励参数，包括：根据各个所述加工参数转换节点的性能需求，确定各个所述加工参数转换节点的微观组织结构；根据各个所述加工参数转换节点的微观组织结构，确定各个所述加工参数转换节点的复合激励参数。4.根据权利要求1所述的增材制造的控制方法，其特征在于，所述变化策略包括所述复合激励参数中的各个激励参数的转变方式和速度。5.根据权利要求1所述的增材制造的控制方法，其特征在于，各个所述加工参数转换节点的复合激励参数提供超过所述待加工目标的熔池的波动频率的激励。6.根据权利要求3所述的增材制造的控制方法，其特征在于，所述根据各个所述加工参数转换节点的微观组织结构，确定各个所述加工参数转换节点的复合激励参数，包括：获取预选...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶国威，刘朝阳，朱强，李欣，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44