随着科学技术的高速发展,增材制造技术为产品制造提供了一种新的方式,越来越多的国内外科研人员加入到这个研究方向中。其中,金属弧焊增材制造工艺由于具有制造效率高、加工工件性能好等特点,成为了一种很有工业应用价值的金属加工制造方式。目前,广泛采用工业机器人作为运动机构的金属弧焊增材制造工艺,对金属工件的路径规划,大多采用示教器编程的方式,操作繁琐、焊接时间长;或者借助类似于Robot Master的商业软件来进行路径规划设计,但该软件往往价格昂贵,且未能与焊接过程的工艺参数相结合,只适合生产单一产品的厂家,反复调试后批量生产。针对此背景,本文开展机器人弧焊打印工艺的路径规划GUI设计软件研究,设计一款能够将工艺参数与模型设计相结合的路径规划软件,从而满足金属弧焊增材制造的多元化设计需要。论文紧密围绕路径规划问题,将软件设计过程分为三个模块,工艺参数模块、模设计模块、机器语言转换模块,具体研究内容包括如下:(1)工艺参数模块:首先,对金属增材制造过程中影响工件成型的工艺参数进行Ansys仿真研究,得到了对焊道成型影响较大的几个主要参数,如焊接电流、焊接电压、扫描速度、送丝速度等。然后,搭建机器人金属弧焊增材制造平台,并针对仿真结果进行工艺参数实验,验证了仿真的正确性,同时获得大量的实验数据。接着,采用BP神经网络建立焊道形貌预测模型,结合粒子群优化算法(PSO,Particle Swarm Optimization)进行优化,在不同的工艺参数条件下,优化求解得到了与之对应的焊道的高度及宽度。最后,在Matlab的GUI设计界面中设计交互式界面,调用训练好的神经网络模型,将该模块与软件的其他模块相连接。(2)模型设计模块:模型设计分为逐层设计和外部数据模型导入两种方式,既满足规则的简单工件模型的设计,又可实现不规则的复杂模型的设计。同时,逐层设计时,可将数据点保存在文件中,方便修改使用并可在机器语言转换模块中转换成机器语言。(3)机器语言转换模块:将存有坐标点数据的文件转换为焊接平台的机器人支持的指令文件,该文件可直接导入焊接平台的机器人控制器中,无需再调试工艺参数,可直接焊接成型,实现了离线编程。最后,测试软件各模块的功能。通过软件模型设计到工件焊接成型的实验,验证了本文设计的金属弧焊增材制造路径规划软件具有一定的实用价值。