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

1、本研究針對(duì)現(xiàn)有激光三維堆積離焦量開(kāi)環(huán)控制的現(xiàn)狀，自行研發(fā)離焦量實(shí)時(shí)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(guò)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(guò)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(guò)程中離焦量實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的研究現(xiàn)狀，提出了基于位移傳感器測(cè)距和基于CCD測(cè)距的兩套控制方案。通過(guò)對(duì)比，本課題采用了在

2、PC機(jī)平臺(tái)下基于CCD、QCapture、C#開(kāi)發(fā)的“激光堆積成型間距動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工具”檢測(cè)裝置和在工控機(jī)平臺(tái)下，基于C++二次開(kāi)發(fā)PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡的控制軟件相結(jié)合的方案，實(shí)現(xiàn)在激光三維堆積過(guò)程中對(duì)z軸上移量實(shí)時(shí)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(qiáng)大的編程功能以及PMAC便于二次開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了硬件軟件有機(jī)結(jié)合的機(jī)電一體化控制。激光堆積過(guò)

3、程是多參數(shù)共同作用的非常復(fù)雜的物理冶金過(guò)程，采用圖像處理的測(cè)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(duì)測(cè)量帶來(lái)的不利影響，這些優(yōu)點(diǎn)也是現(xiàn)有位移傳感器所欠缺的。本課題通過(guò)將測(cè)量值和預(yù)設(shè)值對(duì)比來(lái)決定PMAC驅(qū)動(dòng)Z軸每層上移量。試驗(yàn)證明：實(shí)施本課題離焦量實(shí)時(shí)閉環(huán)控制方案后出光口與工件間距數(shù)值波動(dòng)控制在±0.25mm之內(nèi)，即激光堆積過(guò)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(méi)有采用離焦量實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的成