[发明专利]GMA增材制造路径拐点成形控制方法

权利要求书

1.一种GMA增材制造路径拐点成形控制方法，其特征在于，所述路径拐点为GMA增材制造过程中堆积路径发生突变的位置，在具有路径拐点的金属构件GMA增材制造过程中，采集电流信号，进行滤波处理，闭环控制器以电流传感值与电流设定值的误差作为输入信号，调节辅助填丝速度，解决路径拐点处由于焊枪停驻而导致的驼峰问题，实现了GMA增材制造路径拐点处成形高度的控制，包括以下步骤：

步骤一：调整GMA枪的姿态，使GMA枪垂直于基板，GMA枪喷嘴与基板间的距离设定为d₁；在GMA枪上安装辅助填丝机构，辅助填丝机构与GMA枪的夹角为θ，辅助填丝机构导丝嘴端部平面的中心到GMA枪轴线的水平距离为d₂，电弧的电流设定为I₀；

步骤二：在电流为I₀的条件下引燃电弧，沿堆积路径成形单层单道件，令辅助填丝速度V从0开始逐渐增大，直至辅助填丝无法继续熔化，记录此时的最大辅助填丝速度V_max，在[η₁V_max,η₂V_max]区间内任意选取辅助填丝速度V₀作为基础工作点；

步骤三：在电流为I₀、辅助填丝速度为V₀的条件下引燃电弧，堆积金属构件，开启电流传感器，电流信号采样频率设定为f，通过滤波算法对n个电流采样值进行滤波并消除噪声，取滤波后n个电流采样值的平均值作为当前时刻的电流传感值I，n设定为200-5000，当GMA枪运动至到路径拐点的长度小于l时，开启GMA增材制造控制系统，闭环控制器根据电流传感值I与电流设定值I₀的误差进行反馈控制，输出辅助填丝速度V至辅助填丝机构，其中l设定为15-50mm；GMA枪经过路径拐点，当GMA枪到路径拐点的长度大于l时，关闭GMA增材制造控制系统，将辅助填丝速度设定为V₀，第一层堆积完成后，将GMA枪提升一个设定高度h；

步骤四：继续执行步骤三，直至第二层、第三层以及剩余层堆积完成，实现对金属构件路径拐点成形高度的控制。

2.根据权利要求1所述的一种GMA增材制造路径拐点成形控制方法，其特征在于：步骤一中所述的夹角θ的取值范围为10°-30°，d₂的取值范围为3-8mm。

3.根据权利要求1所述的一种GMA增材制造路径拐点成形控制方法，其特征在于：步骤三中所述的电流传感器为霍尔电流传感器。

4.根据权利要求1所述的一种GMA增材制造路径拐点成形控制方法，其特征在于：步骤三中所述的滤波算法为基于经典模态分解的小波包阈值滤波算法。

5.根据权利要求1所述的一种GMA增材制造路径拐点成形控制方法，其特征在于：步骤三中所述的采样频率f的取值范围为1kHz-10kHz。

6.根据权利要求1所述的一种GMA增材制造路径拐点成形控制方法，其特征在于：辅助填丝所使用丝材成分与GMA枪中的丝材相同。

7.根据权利要求1所述的一种GMA增材制造路径拐点成形控制方法，其特征在于：所述辅助填丝机构包括：送丝机、导丝管和导丝嘴，送丝机中的焊丝从导丝管中穿过，导丝嘴连接在导丝管末端。

8.根据权利要求1所述的一种GMA增材制造路径拐点成形控制方法，其特征在于：所述GMA增材制造控制系统包括：基板(1)、堆积层(2)、GMA增材制造电源(3)、GMA枪(4)、电流传感器(5)、计算机(6)、送丝机(7)、导丝管(8)、导丝嘴(9)；其中，送丝机(7)、导丝管(8)和导丝嘴(9)构成辅助填丝系统，GMA增材制造电源(3)负极与基板(1)连接、正极与GMA枪(4)连接，电流传感器(5)中的霍尔电流传感器与基板(1)和GMA枪(4)连接，GMA枪(4)和导丝嘴(9)通过夹具连接，GMA增材制造电源(3)和送丝机(7)通过数据采集卡连接至计算机(6)；电流传感器(5)包括霍尔电流传感器和数据采集卡，霍尔电流传感器实时采集堆积过程中的电流信号，数据采集卡将电流信号模拟量转化为数字量传输至计算机(6)，计算机(6)中的闭环控制器根据滤波后的电流传感值与电流设定值的误差进行反馈控制，发出调整信号改变送丝机(7)的辅助填丝速度，从而实现堆积层(2)路径拐点处成形高度的控制；运动执行机构为移动工作台，GMA枪(4)通过夹具固定在垂直移动工作台上，水平移动工作台控制基板(1)运动。