[发明专利]一种激光再制造过程能耗监测系统与优化方法

权利要求书

1.一种激光再制造过程能耗监测系统与优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于激光发生器、冷却系统、送粉系统、数控系统、净化系统的能耗分析与能耗模型构建；

S2、搭建能耗实时监测平台获取模型参数；

S3、考虑再制造质量与物耗的影响构建激光再制造过程多目标优化模型；

S4、基于改进NSGA-Ⅱ算法的激光再制造多目标优化模型求解；

S5、实例分析。

2.如权利1所述的激光再制造过程能耗监测系统与优化方法，其特征在于，步骤S1包括如下子步骤：

S11、建立激光发生器能耗模型其中，P_lc为激光发生器熔覆状态功率，P_h为激光发生器待机状态功率，P_b为激光发生器层间停隔状态功率，t_h为激光发生器处于待机状态的时间，t_w和t_l分别为激光熔覆阶段总时间和每完成一层熔覆后快速移动到初始点的时间；

S12、建立数控系统能耗模型其中，P_sm为数控系统中进给系统运行状态下功率，P_sm2为进给系统回程时的功率，P_h为数控系统待机状态下功率，P_i为第i个辅助系统的加工功率，t_i为第i个辅助系统的加工时间，h_i为辅助系统的工作状态；

S13、建立送粉系统能耗模型其中，E_s为送粉系统能耗，P_sms和P_hs分别为送粉电机功率和待机功率；

S14、建立冷却系统能耗模型E_c＝P_h×(t_a-t_c)+P_w×t_c，其中，t_a和t_c分别为冷却系统运行总时间、冷却系统风扇工作时间，P_h和P_w分别为待机功率和运行功率；

S15、建立净化系统能耗模型E_p＝P_wp×t_p+P_hp×(t_w-t_p)，其中，P_wp和P_hp分别为净化系统工作功率和待机功率，t_p为净化系统工作时间；

S16、冷却系统运行时间与激光再制造过程消耗时间不同，需要将激光发生器的温度降低到正常温度，因此其加工时间应独立计算，为t_c＝(P_lc-P_l)×μ×t_w/(Q+Q_s×t_a)，其中，Q为冷却系统制冷状态下单位时间吸收热量，Q_s为冷却系统外壳单位时间向环境辐射的热量，μ为冷却系统的热吸收率；

S17、激光再制造过程总能耗模型

3.如权利1所述的激光再制造过程能耗监测系统与优化方法，其特征在于，步骤S2包括如下子步骤：

S21、搭建激光再制造能耗实时监控平台；

S22、数据拟合得到激光发生器能耗与激光功率的数学关系式为P_lc＝f(P_l)＝3.092×P_l+72.65；

S23、数据拟合得到数控系统功率与扫描速度的数学关系式为P_sm＝0.00001944×V_f²-0.01242×V_f+57.29；

S24、数据拟合得到送粉系统功率与送粉速率的数学关系式为P_sms＝13×V_s²-15.48×V_s+56.51；

S25、数据拟合得到冷却系统运行状态下功率为2323.84W，待机状态功率为1092.75W；

S26、数据拟合得到净化系统运行状态下功率为173.73W，待机状态功率为21.72W。