[发明专利]GTA填丝增材制造弧长前馈检测与开环控制方法

摘要

本发明提供一种GTA填丝增材制造弧长前馈检测与开环控制方法，所述方法包括以下步骤：视觉系统采集GTA电弧图像，沿堆积路径方向，检测窗口位置设定在GTA电弧前方；采用平滑滤波、前一层固态金属边缘检测、边缘像素点Hough拟合等算法确定前一层固态金属上边缘位置，并计算其到钨极尖端的垂直距离，以此表征电弧弧长；计算前馈检测的超前步数；经超前步数延迟后，确定当前时刻弧长误差，调节单变量工艺参数进行弧长开环控制。本发明方法提出弧长前馈检测，提前计算弧长误差，待GTA焊枪运动至检测位置处开始控制弧长，有效解决了传统反馈检测由于检测过程滞后引起的控制尺寸波动难题。

主权项

1.一种GTA填丝增材制造弧长前馈检测与开环控制方法，弧长是通过GTA焊枪内钨极尖端到前一层固态金属表面的垂直距离表征的，弧长前馈检测是指沿堆积路径方向，检测窗口内的固态金属表面位于钨极前方，弧长开环控制是根据前馈检测的弧长误差，调节工艺参数并开环控制弧长，其特征在于包括以下步骤：步骤一：被动视觉传感系统正对GTA焊枪，采集GTA电弧图像，沿堆积路径方向，检测窗口位置位于GTA电弧前方，窗口中心到钨极尖端的水平距离D为7-12mm，GTA电弧辐射光照明GTA电弧附近前一层固态金属表面，对窗口内的前一层固态金属表面进行检测；步骤二：对窗口范围内的所有像素点进行平滑滤波、前一层固态金属表面上边缘检测、边缘像素点的Hough拟合，弧长为前一层固态金属上边缘到钨极尖端的垂直距离H；步骤三：计算弧长前馈检测的超前步数n＝[D/(VS)+0.5]，其中，V为行走速度，单位为mm/s，S为检测系统的采样周期，单位为s，[]表示取整符号；步骤四：前馈检测的弧长经n步延迟后，计算当前k时刻弧长误差e(k)＝H(k-n)-h-H0，其中，H(k-n)表示(k-n)时刻检测的前一层固态金属上边缘到钨极尖端的垂直距离，h为分层切片的层高，H0为初始设定弧长；步骤五：计算k时刻开环控制的单变量工艺参数值W(k)＝e(k)/P+W0，其中，P为增益系数，W0为初始单变量工艺参数值；步骤六：重复步骤二和步骤四，在每个采样时刻，根据步骤四确定的弧长误差判断是否进行开环控制，如果弧长误差为零，则单变量工艺参数值为W0；否则，根据步骤五计算新的单变量工艺参数值，并实现GTA填丝增材制造弧长的开环控制。