基于CCD與PMAC的激光三維堆積離焦量實時閉環(huán)控制研究.pdf

1、本研究針對現(xiàn)有激光三維堆積離焦量開環(huán)控制的現(xiàn)狀，自行研發(fā)離焦量實時閉環(huán)控制系統(tǒng)，使Z軸每層提升量ΔZ和工件每層堆積高度Δh保持一致，以保證激光堆積過程中，每層離焦量都控制在允許范圍內(nèi)。從而避免了外觀上，上粗下細(xì)、上細(xì)下粗或邊緣鋸齒狀現(xiàn)象。論文描述和分析了目前激光三維堆積過程中的各種閉環(huán)控制的研究現(xiàn)狀，介紹了目前激光三維堆積過程中離焦量實時閉環(huán)控制的研究現(xiàn)狀，提出了基于位移傳感器測距和基于CCD測距的兩套控制方案。通過對比，本課題采用了在

2、PC機平臺下基于CCD、QCapture、C#開發(fā)的“激光堆積成型間距動態(tài)監(jiān)測工具”檢測裝置和在工控機平臺下，基于C++二次開發(fā)PMAC運動控制卡的控制軟件相結(jié)合的方案，實現(xiàn)在激光三維堆積過程中對z軸上移量實時閉環(huán)控制。本控制方案主要分為三部分：出光口與工件間距數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸與Z軸反饋控制。該方案充分利用CCD的圖像采集功能和C#，C++強大的編程功能以及PMAC便于二次開發(fā)的特點，實現(xiàn)了硬件軟件有機結(jié)合的機電一體化控制。激光堆積過

3、程是多參數(shù)共同作用的非常復(fù)雜的物理冶金過程，采用圖像處理的測距方法避免了熔池上方粉末飛濺、高溫、等離子云、煙云蒸騰等對測量帶來的不利影響，這些優(yōu)點也是現(xiàn)有位移傳感器所欠缺的。本課題通過將測量值和預(yù)設(shè)值對比來決定PMAC驅(qū)動Z軸每層上移量。試驗證明：實施本課題離焦量實時閉環(huán)控制方案后出光口與工件間距數(shù)值波動控制在±0.25mm之內(nèi)，即激光堆積過程中，每層離焦量變化控制在±0.25mm范圍之內(nèi)，堆積成形件精度比沒有采用離焦量實時閉環(huán)控制的成