[发明专利]一种双通道激光增材制造数控系统

权利要求书

1.一种双通道激光增材制造数控系统，其特征在于，所述系统包括控制系统、数据采集系统、在线监控系统和HMI单元，其中：

所述控制系统采用基于总线的多功能模块设计，包含核心控制单元、轴控制单元、位置反馈单元、数字输入输出控制单元；所述核心控制单元用于对双通道多沉积轴同步控制算法及防干涉防碰撞算法进行设计；所述轴控制单元用于对伺服驱动单元和电机的运动进行控制；所述位置反馈单元用于激光头运动位置的实时检测反馈；所述数字输入输出控制单元用于实现对双通道多沉积轴限位开关、阀门、急停输入输出信号的控制；

所述数据采集系统集成有模拟量采集卡、数字I/O采集卡，用于实现激光器功率、激光器水温、激光头水流量、水冷机水压、水冷机水温、水冷机水流量、气源气压、箱体气压、头气流量、氧份仪气体含量参数的实时采集，并通过以太网将采集的数据传送给所述控制系统；

所述在线监控系统包括工控机、CCD高速摄像机、红外成像仪，用于实现对增材制造熔池的纵截面形貌、单层沉积层厚度、熔池侧面形态进行在线监测，同时对熔池局部区域附近及已形成零件整体范围的温度场及最高温度分布进行监测，并将监测的数据由所述工控机传输给所述控制系统；

所述HMI单元与所述控制系统连接，包括液晶屏、全功能键盘和下操作面板，用于实现工艺参数的输入、加工程序的编辑、沉积轴/运动轴位置坐标和报警信息的显示。

2.根据权利要求1所述双通道激光增材制造数控系统，其特征在于，所述控制系统还连接有通信模块，所述控制系统利用该通信模块与外部的激光加工轨迹规划系统进行通信，根据实际加工的情况对运动轨迹进行动态规划以及对加工参数进行修正。

3.根据权利要求1所述双通道激光增材制造数控系统，其特征在于，所述控制系统控制的双通道能执行两个数控程序而互不影响地并行运行或协调同步运行；

其中，双通道并行控制要求两个通道独立执行自己的G代码互不影响，表现在实际加工过程中就是两个通道各自负责完成自己的加工工序而不会互相干扰。

4.根据权利要求1所述双通道激光增材制造数控系统，其特征在于，所述控制系统控制的双通道以机床零点坐标系为世界坐标系WCS，第一通道的激光头坐标系和第二通道的激光头坐标系均为局部坐标系UCS；

防干涉防碰撞算法的目的是防止第一通道的激光头与第二通道的激光头发生位置干涉导致碰撞，所以所述控制系统采取当两通道的激光头之间的间距小于15mm时触发急停的操作。

5.根据权利要求1所述双通道激光增材制造数控系统，其特征在于，所述系统整体采用基于DSP、FPGA与ARM相结合的硬件架构，其中：

DSP具有较强的运算能力；FPGA具有高度灵活的可配置性和逻辑时序控制能力；ARM作为嵌入式核心工控平台能有效的满足系统设计要求。