本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于增材制造設(shè)備的循環(huán)氣體自整定控制方法。

背景技術(shù)：

增材制造技術(shù)是基于三維CAD模型數(shù)據(jù)，通過增加材料逐層制造的方式，以計算機三維設(shè)計模型為藍本，通過軟件分層和數(shù)控成形系統(tǒng)，利用高能束將材料進行逐層堆積，最終疊加成形，制造出有特定幾何形狀零件的一種技術(shù)手段。

目前國內(nèi)外增材制造設(shè)備一般均使用循環(huán)氣體將成形過程中的煙塵及大顆粒等吹離成形區(qū)域，再通過過濾去除循環(huán)氣體中的雜質(zhì)的方法進行成形，因此循環(huán)氣體的穩(wěn)定性則對成形零件的質(zhì)量及成形過程的穩(wěn)定性起到至關(guān)重要的作用。

使用現(xiàn)有技術(shù)在成形過程中，用于過濾掉循環(huán)氣體中雜質(zhì)的濾芯會隨著使用時間的增加，風(fēng)阻會逐漸變大，這樣將導(dǎo)致循環(huán)氣體流速不斷降低，進而直接影響成形的質(zhì)量及成形過程的穩(wěn)定性。此外由于設(shè)備差異、電磁干擾、電網(wǎng)穩(wěn)定性等也都會對循環(huán)氣體的穩(wěn)定性造成影響，穩(wěn)定可控的循環(huán)氣體直接關(guān)系到成形零件的成敗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于增材制造設(shè)備的循環(huán)氣體自整定控制方法，解決了現(xiàn)有增材制造設(shè)備循環(huán)氣體不夠穩(wěn)定可控的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種用于增材制造設(shè)備的循環(huán)氣體自整定控制方法，包括以下步驟：

在循環(huán)氣體控制系統(tǒng)中設(shè)定循環(huán)氣體風(fēng)速設(shè)定值為A，循環(huán)氣體風(fēng)速的給定值為B，循環(huán)氣體風(fēng)速的反饋值為C，可以接受的循環(huán)氣體風(fēng)速的設(shè)定值與反饋值的誤差值為E，當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速的給定值為B′，利用安裝在成形室循環(huán)氣體出風(fēng)口處的流量傳感器檢測當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速的反饋值C′，當(dāng)|A-C′|>E時，以B+A-C′的值作為新的當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速給定值B′，提供給成形室，在該給定值下再次獲得當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速的反饋值C′，繼續(xù)比較|A-C′|和E的大小，以此循環(huán)，直到|A-C′|≤E時，停止更新給定值B′。

進一步，循環(huán)氣體風(fēng)速的最大給定值為D，若B+A-C′的值大于D時，則將循環(huán)氣體風(fēng)速的最大給定值D作為新的當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速給定值B′。

進一步，該循環(huán)氣體的自整定控制還包括檢測用于過濾循環(huán)氣體的過濾器兩側(cè)的差壓，設(shè)定差壓當(dāng)前值為X，差壓飽和值為Y，差壓報警值為Z，當(dāng)X<Y時，循環(huán)氣體控制系統(tǒng)顯示正常工作狀態(tài)；當(dāng)Y≤X<Z時，循環(huán)氣體控制系統(tǒng)顯示飽和狀態(tài)，但設(shè)備仍正常工作；當(dāng)X≥Z時，循環(huán)氣體控制系統(tǒng)顯示報警狀態(tài)，設(shè)備停止工作。

進一步，上述用于增材制造設(shè)備的循環(huán)氣體自整定控制方法所用的控制系統(tǒng)，包括給成形室提供循環(huán)氣體的導(dǎo)風(fēng)管路，設(shè)置在導(dǎo)風(fēng)管路上的過濾器，安裝在成形室循環(huán)氣體出風(fēng)口處的流量傳感器。

進一步，上述控制系統(tǒng)還包括設(shè)置于濾芯兩側(cè)的差壓傳感器。

本發(fā)明的有益效果是，采用本發(fā)明的循環(huán)氣體控制方法，進行閉環(huán)自整定控制，成形區(qū)域的循環(huán)氣體不會隨著濾芯風(fēng)阻的增加而變小，而是一直穩(wěn)定在可控的范圍內(nèi)，這樣就可以削弱甚至消除循環(huán)氣體的不穩(wěn)定性對成形過程的穩(wěn)定性及成形質(zhì)量的影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明循環(huán)氣體自整定控制方法所采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明循環(huán)氣體自整定控制系統(tǒng)的控制邏輯圖；

圖3是本發(fā)明濾芯狀態(tài)與設(shè)備正常工作的邏輯關(guān)系圖。

圖中，1.PLC，2.差壓傳感器信號線，3.流量傳感器信號線，4.流量傳感器，5.成形區(qū)域，6.差壓傳感器，7.過濾器濾芯箱，8.過濾器濾芯，9.導(dǎo)風(fēng)管路，10.循環(huán)風(fēng)機，11.成形區(qū)域循環(huán)氣體出風(fēng)口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于這些實施方式。

本發(fā)明在循環(huán)氣體出風(fēng)口處安裝流量傳感器，實時檢測出風(fēng)口處的循環(huán)氣體風(fēng)速，再將流量傳感器檢測到的信號作為循環(huán)氣體風(fēng)速的反饋信號，與循環(huán)氣體風(fēng)速的給定信號進行比較，形成閉環(huán)控制，以達到循環(huán)氣體出風(fēng)口處的風(fēng)速是增材制造設(shè)備操作人員設(shè)定的適合設(shè)備當(dāng)前工作條件的循環(huán)氣體風(fēng)速。

本發(fā)明所使用的循環(huán)氣體控制系統(tǒng)如圖1所示，控制中心PLC 1控制循環(huán)風(fēng)機10通過導(dǎo)風(fēng)管路9給成形室5提供循環(huán)氣體，導(dǎo)風(fēng)管路9上設(shè)置有用于過濾循環(huán)氣體的過濾器7，過濾器濾芯8兩側(cè)安裝有差壓傳感器6。成形室循環(huán)氣體出風(fēng)口處11安裝有流量傳感器4，流量傳感器4和差壓傳感器6分別通過流量傳感器信號線3和差壓傳感器信號線2與控制中心PLC 1連接。

定義該控制系統(tǒng)的循環(huán)氣體風(fēng)速設(shè)定值為A，循環(huán)氣體風(fēng)速的給定值為B，循環(huán)氣體風(fēng)速的反饋值為C，循環(huán)氣體風(fēng)速的最大給定值為D。當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速的給定值為B′，當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速的反饋值為C′，可以接受的循環(huán)氣體風(fēng)速的設(shè)定值與反饋值的誤差值為E，濾芯兩側(cè)的差壓當(dāng)前值為X，差壓飽和值為Y，差壓報警值為Z。

設(shè)備剛剛啟動時，A＝B，隨著濾芯的使用時間的增加，濾芯風(fēng)阻逐漸變大，濾芯兩側(cè)的差壓當(dāng)前值X逐漸變大，反饋值C逐漸減小。利用安裝在成形室循環(huán)氣體出風(fēng)口處的流量傳感器檢測當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速的反饋值C′，控制中心讀取數(shù)值進行判斷，當(dāng)|A-C′|>E時，以B+A-C′的值作為新的當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速給定值B′，提供給成形室，在該給定值下再次獲得當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速的反饋值C′，繼續(xù)比較|A-C′|和E的大小，以此循環(huán)，直到|A-C′|≤E時，停止更新給定值B′。若B+A-C′的值大于D時，則將循環(huán)氣體風(fēng)速的最大給定值D作為新的當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速給定值B′，如圖2所示。

在成形過程中，流量傳感器始終對當(dāng)前循環(huán)氣體風(fēng)速進行檢測，PLC根據(jù)結(jié)果執(zhí)行上述給定值的調(diào)整，以此能使循環(huán)氣體風(fēng)速始終穩(wěn)定在設(shè)定值一定誤差范圍內(nèi)，不受其他條件變化的影響，給成形過程提供穩(wěn)定的循環(huán)氣氛，保證了成形產(chǎn)品的質(zhì)量。

同時，利用過濾器兩側(cè)設(shè)置的差壓傳感器測定過濾器的壓差，檢測過濾器的堵塞情況。如圖3所示，設(shè)定差壓當(dāng)前值為X，差壓飽和值為Y，差壓報警值為Z。一臺新的增材制造設(shè)備、使用的新的濾芯或為已經(jīng)運行了一定時間的設(shè)備更換新的濾芯之后，差壓當(dāng)前值X小于差壓飽和值Y，即X<Y，循環(huán)氣體控制系統(tǒng)顯示正常工作狀態(tài)，設(shè)備正常運行。當(dāng)差壓當(dāng)前值X大于等于差壓飽和值Y，而小于差壓報警值Z時，即Y≤X<Z時，循環(huán)氣體控制系統(tǒng)顯示當(dāng)前濾芯處于飽和狀態(tài)，但設(shè)備仍正常工作，提示增材制造設(shè)備操作人員，當(dāng)前濾芯已經(jīng)處于可以正常工作的邊沿飽和狀態(tài)，需要在適當(dāng)?shù)臅r候更換濾芯。當(dāng)差壓當(dāng)前值X大于等于Z時，即X≥Z時，循環(huán)氣體控制系統(tǒng)顯示報警狀態(tài)，此時的濾芯已經(jīng)無法滿足增材制造設(shè)備的正常工作，設(shè)備將自動停止，并發(fā)出警報，增材制造設(shè)備操作人員需要及時更換濾芯，滿足增材制造設(shè)備的工作條件后才能再次進入正常工作狀態(tài)。