本申请提供了一种电弧增材表面平整与高度的控制方法及装置，其中，方法包括：获取当前层成形时每一个点对应的电压设定值、电压测量值、焊枪高度以及弧长补偿高度；结合预先构建的表面高度测量模型，得到当前层的当前表面高度数据；根据预先构建的多因素层高模型以及当前表面高度数据，得到下一层的目标层高数据；根据目标层高数据以及关于层高与送丝速度和运动速度的速度偏差模型，得到下一层中目标成形路径的送丝速度时序曲线。能够实现实时测量焊道表面高度，保证零件表面高度的测量精度，减少测量误差。进而综合考虑多种因素对层高的影响以及层高与送丝速度的关系，有利于保证得到目标层高数据对应的下一层成形后的表面平整度等。整度等。整度等。
【技术实现步骤摘要】
一种电弧增材表面平整与高度的控制方法及装置
[0001]本申请涉及电弧增材
，特别涉及一种电弧增材表面平整与高度的控制方法及装置。
技术介绍
[0002]钨极惰性气体保护焊(Gas Tungsten Arc Welding，简称GTAW)电弧增材难以精确控制每层层高，在开环系统中有着显著的高度累积偏差。此外，对于复杂多特征样件，单一的工艺参数难以保证成形过程中样件表面的平整。单次生成所有层成形路径的方法难以保证高度尺寸的准确性。如何保证复杂多特征样件成形过程中表面平整，以及如何保证成形高度尺寸与模型设计尺寸相匹配一直是当前复杂样件成形过程的瓶颈问题之一。因此，电弧增材成形表面的平整控制和高度闭环控制是保障三维模型与成形样件尺寸匹配的重要环节。另外在高度闭环控制中，下一层高度补偿量需要依据当前层表面高度数据求取。若采用熄弧后再测量的方式不仅增加设备成本和系统的复杂度，还会影响零件成型质量。因此，还亟需一种适用于GTAW电弧增材全方向成形的便捷、稳定、可靠的在线高度测量技术，求取高度补偿量。
技术实现思路
[0003]本申请实施例要达到的技术目的是提供一种电弧增材表面平整与高度的控制方法及装置，用以解决成型复杂零件时普通增材开环系统高度累积偏差的问题，以及因高度误差累积引起的零件高度不均等成型质量问题。
[0004]为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种电弧增材表面平整与高度的控制方法，包括：
[0005]获取当前层成形时每一个点对应的电压设定值、电压测量值、焊枪高度以及弧长补偿高度；
[0006]根据电压设定值、电压测量值、焊枪高度、弧长补偿高度以及预先构建的表面高度测量模型，得到当前层的当前表面高度数据；
[0007]根据预先构建的多因素层高模型以及当前表面高度数据，得到下一层的目标层高数据；
[0008]根据目标层高数据以及关于层高与送丝速度和运动速度的速度偏差模型，得到下一层中目标成形路径的送丝速度时序曲线。
[0009]优选地，如上所述的控制方法，在获取电压测量值时，包括：
[0010]根据预设的低通滤波器对电压传感器检测到的电压值进行滤波处理，得到电压测量值。
[0011]优选地，如上所述的控制方法，在根据预先构建的多因素层高模型以及当前表面高度数据，得到下一层的目标层高数据之前，控制方法还包括：
[0012]根据当前表面高度数据以及当前层的预测层高数据，得到高度预测误差数据；
[0013]根据高度预测误差数据更新多因素层高模型中的多个层高偏差模型中的修正参数以及比例积分微分(Proportional、Integral、Differential，简称PID)控制模型中的控制参数。
[0014]具体地，如上所述的控制方法，层高偏差模型包括下述中的至少一项：
[0015]倾斜边偏差模型；
[0016]拐角处偏差模型；
[0017]相邻边偏差模型；
[0018]速度偏差模型。
[0019]优选地，如上所述的控制方法，根据目标层高数据以及关于层高与送丝速度和运动速度的速度偏差模型，得到下一层中目标成形路径的送丝速度时序曲线，包括：
[0020]对目标层高数据进行切片和路径规划，得到目标成形路径；
[0021]根据目标成形路径、目标层高数据以及速度偏差模型，得到目标成形路径上每一个点的送丝速度；
[0022]根据焊枪的运动速度以及目标成形路径，得到焊枪的运动时序曲线；
[0023]根据运动时序曲线和每一个点的送丝速度，得到送丝速度时序曲线。
[0024]进一步的，如上所述的控制方法，在得到目标成形路径上每一个点的送丝速度之后，还包括：
[0025]获取预设长度内的平均送丝速度，并将平均送丝速度作为预设长度内每一个点的目标送丝速度；
[0026]从焊接起始位置开始，依次获取相邻两个预设长度内的目标送丝速度的差值，并根据差值对后一个预设长度内的目标送丝速度进行修正；
[0027]当每一个点的目标送丝速度均修正完毕后，根据运动时序曲线和每一个点修正后的目标送丝速度，得到送丝速度时序曲线。
[0028]具体地，如上所述的控制方法，根据差值对后一个预设长度内的目标送丝速度进行修正，包括：
[0029]当差值大于第一阈值时，修正后一个预设长度内的目标送丝速度，使修正后的差值等于第一阈值；
[0030]或者，当差值小于第二阈值时，修正后一个预设长度内的目标送丝速度，使修正后的差值等于第二阈值；
[0031]或者，当差值大于或等于第二阈值且小于或等于第一阈值时，保持后一个预设长度内的目标送丝速度不变。
[0032]优选地，如上所述的控制方法，在得到当前层的当前表面高度数据之后，控制方法还包括：
[0033]根据表面高度数据确定当前层的等效高度；
[0034]当等效高度等于或大于预设的样件高度时，输出电弧增材完成信号；
[0035]当等效高度小于样件高度时，执行根据预先构建的多因素层高模型以及当前表面高度数据，得到下一层的目标层高数据的步骤。
[0036]本申请的另一实施例还提供了一种控制装置，包括：
[0037]第一处理模块，用于获取当前层成形时每一个点对应的电压设定值、电压测量值、
焊枪高度以及弧长补偿高度；
[0038]第二处理模块，用于根据电压设定值、电压测量值、焊枪高度、弧长补偿高度以及预先构建的表面高度测量模型，得到当前层的当前表面高度数据；
[0039]第三处理模块，用于根据预先构建的多因素层高模型以及当前表面高度数据，得到下一层的目标层高数据；
[0040]第四处理模块，用于根据目标层高数据以及关于层高与送丝速度和运动速度的速度偏差模型，得到下一层中目标成形路径的送丝速度时序曲线，并输出。
[0041]优选地，如上所述的控制装置，第一处理模块具体包括：
[0042]根据预设的低通滤波器对电压传感器检测到的电压值进行滤波处理，得到电压测量值。
[0043]优选地，如上所述的控制装置，还包括：
[0044]第五处理模块，用于根据当前表面高度数据以及当前层的预测层高数据，得到高度预测误差数据；
[0045]第六处理模块，用于根据高度预测误差数据更新多因素层高模型中的多个层高偏差模型中的修正参数以及PID控制模型中的控制参数。
[0046]具体地，如上所述的控制装置，层高偏差模型包括下述中的至少一项：
[0047]倾斜边偏差模型；
[0048]拐角处偏差模型；
[0049]相邻边偏差模型；
[0050]速度偏差模型。
[0051]优选地，如上所述的控制装置，第四处理模块包括：
[0052]第一处理单元，用于对目标层高数据进行切片和路径规划，得到目标成形路径；
[0053]第二处理单元，用于根据目标成形路径、目标层高数据以及速度偏差模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电弧增材表面平整与高度的控制方法，其特征在于，包括：获取当前层成形时每一个点对应的电压设定值、电压测量值、焊枪高度以及弧长补偿高度；根据所述电压设定值、所述电压测量值、所述焊枪高度、所述弧长补偿高度以及预先构建的表面高度测量模型，得到所述当前层的当前表面高度数据；根据预先构建的多因素层高模型以及所述当前表面高度数据，得到下一层的目标层高数据；根据所述目标层高数据以及关于层高与送丝速度和运动速度的速度偏差模型，得到所述下一层中目标成形路径的送丝速度时序曲线。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在获取所述电压测量值时，包括：根据预设的低通滤波器对电压传感器检测到的电压值进行滤波处理，得到所述电压测量值。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述根据预先构建的多因素层高模型以及所述当前表面高度数据，得到下一层的目标层高数据之前，所述控制方法还包括：根据所述当前表面高度数据以及所述当前层的预测层高数据，得到高度预测误差数据；根据所述高度预测误差数据更新所述多因素层高模型中的多个层高偏差模型中的修正参数以及比例积分微分PID控制模型中的控制参数。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述层高偏差模型包括下述中的至少一项：倾斜边偏差模型；拐角处偏差模型；相邻边偏差模型；所述速度偏差模型。5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述目标层高数据以及关于层高与送丝速度和运动速度的速度偏差模型，得到所述下一层中目标成形路径的送丝速度时序曲线，包括：对所述目标层高数据进行切片和路径规划，得到所述目标成形路径；根据所述目标成形路径、所述目标层高数据以及所述速度偏差模型，得到所述目标成形路径上每一个点的送丝速度；根据焊枪的运动速度以及所述目标成形路径，得到所述焊枪的运动时序曲线；根据所述运动时序曲线和每一个点的所述送丝速度，得到所述送丝速度时序曲线。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在得到所述目标成形路径上每一个点的送丝速度之后，还包括：获取预设长度内的平均送丝速度，并将所述平均送丝速度作为所述预设长度内每一个点的目标送丝速...
【专利技术属性】
技术研发人员：王爱民，杨锦，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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