弧焊機(jī)器人增材制造成形信息檢測及控制研究.pdf

1、熔化極氣體保護(hù)電弧增材制造（Gas Metal Arc-Additive Manufacturing,GMA-AM）是一種金屬材料增材制造工藝，具有生產(chǎn)成本低、熔敷效率高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，然而，其熔敷過程易受干擾，熔敷道尺寸容易偏離規(guī)劃值，隨著尺寸偏差不斷累積，后續(xù)熔敷過程有可能無法按照規(guī)劃進(jìn)行，得到的成形件尺寸也會與規(guī)劃結(jié)果相差甚遠(yuǎn)。因此提高GMA-AM成形精度是一個(gè)亟待解決的問題，本文建立了一套智能GMA-AM系統(tǒng)，對多層多道結(jié)構(gòu)G

2、MA-AM成形信息檢測與閉環(huán)控制展開了研究。
　　首先結(jié)合智能GMA-AM的需求，本文基于弧焊機(jī)器人技術(shù)以及主動(dòng)視覺傳感技術(shù)，設(shè)計(jì)并建立了一套智能GMA-AM系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在逐道熔敷過程中實(shí)時(shí)檢測熔敷道尺寸信息，在人機(jī)交互界面顯示并存儲，同時(shí)具有操作者在線調(diào)控熔敷規(guī)范參數(shù)的接口，支持人機(jī)協(xié)作，操作者和機(jī)器都可以對熔敷過程進(jìn)行決策，為實(shí)現(xiàn)熔敷道尺寸閉環(huán)控制打下了良好基礎(chǔ)。
　　在熔敷過程中采用META線結(jié)構(gòu)光傳感器提取熔敷道

3、截面輪廓信息，開發(fā)了一套基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的多層多道GMA-AM熔敷道尺寸實(shí)時(shí)檢測算法，根據(jù)結(jié)構(gòu)光條紋形態(tài)學(xué)特征，從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取熔敷道頂點(diǎn)以及焊趾特征來計(jì)算熔敷道高度、熔敷道寬度以及熔敷道中心距，并結(jié)合熔敷道截面積信息對其加以修正，使檢測結(jié)果更接近實(shí)際值。
　　通過階躍試驗(yàn)辨識了熔敷道尺寸與熔敷規(guī)范參數(shù)之間的傳遞函數(shù)，制定了以“控制熔敷道寬度為主要目標(biāo)，控制熔敷道高度與熔敷層表面平整度為次要目標(biāo)”的控制策略，結(jié)合人機(jī)協(xié)作控制思想，設(shè)計(jì)