基于参数-特征-属性建模方案的激光热丝定向能量沉积系统辨识与闭环控制
系统与控制
2023-10-20 v1 系统与控制
图像与视频处理
摘要
采用激光束的热丝定向能量沉积（DED-LB/w）是一种金属增材制造（AM）方法，具有材料利用率高和沉积速率快的优点，但由 DED-LB/w 制造的零件存在热输入大和表面质量不佳的问题。因此，在沉积过程中监测和控制工艺参数与特征对于确保最终零件属性与几何形状的质量至关重要。本文探究了 DED-LB/w 工艺的动态建模，并提出了一种参数-特征-属性建模与控制方法，以提升对无法原位测量的零件属性的建模与控制质量。研究考察了在单层与多层焊道中影响熔池宽度（特征）和焊道宽度（属性）的不同工艺参数。所提出的建模方法采用参数-特征模型作为 F_1，以及特征-属性模型作为 F_2。比较了线性与非线性建模方法，以描述工艺参数与工艺特征（熔池宽度，F_1）之间的动态关系。采用全连接人工神经网络，基于熔池特征（F_2）对最终零件属性即焊道宽度进行建模与预测。最后，通过将参数-特征（F_1）与特征-属性（F_2）模型集成到零件宽度的闭环控制中，对所提参数-特征-属性建模的有效性与实用性进行了测试与验证。与仅含 F_1 的控制回路相比，所提方法展现出明显优势，并具备应用于控制其他无法原位直接测量或监测的零件属性的潜力。
引用
@article{arxiv.2310.12286,
title = {System identification and closed-loop control of laser hot-wire directed energy deposition using the parameter-signature-property modeling scheme},
author = {M. Rahmani Dehaghani and Atieh Sahraeidolatkhaneh and Morgan Nilsen and Fredrik Sikström and Pouyan Sajadi and Yifan Tang and G. Gary Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.12286},
year = {2023}
}
备注
28 pages, 14 figures, 4 tables,