面向电弧增材制造过程的数据采集与管理系统的设计与实现

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电弧增材制造是一种利用金属堆积,逐层打印的制造方法。与传统多道工序制造方法相比,其拥有成形快速、流程短、绿色、个性化定制等优点,已经在航空航天、船舶等领域有了相应的应用。电弧增材制造被认为是能够推动下一次工业革命的技术。但是在增材成形过程中,制件容易出现裂纹、气孔、未熔合、异常堆积等内部或形貌缺陷,导致成品率和良品率较低。对增材成形过程中缺陷的识别是增材制造技术迈向成熟的瓶颈问题之一,而制造过程信息的高效采集与有效管理,是实现缺陷识别的基础。本文面向电弧增材制造过程监测的需求,设计并实现了一套基于.NET Framework框架、Redis数据库、Vue框架和Spring框架等技术,面向电弧增材制造过程的数据采集和管理系统。主要包括对增材过程数据进行采集的子系统、实现过程数据持久化的子系统、对采集的数据进行管理和整体监控的子系统等三个子系统。面向电弧增材制造过程数据采集的需求,数据采集子系统主要采集的数据包含三类。一类是机床信息包括制造过程中的机械坐标、绝对坐标等信息;第二类是实时变化的过程数据如电流、电压、送丝速度等;第三类是熔池相机数据。数据采集子系统构建基于.NET Framework框架,采用Windows窗体程序进行实现。数据存储子系统对上述信息进行存储,采用Redis内存数据库对数据进行存储,搭建了高可用、可扩展的数据库集群,满足数据存储的速度要求。数据管理子系统包含对采集的数据进行持久化备份、对服务器和数据库进行监控和预警等功能。前端和后端解耦分离,前端使用Vue技术,后端使用Spring技术。本系统采集的数据也将为数字孪生系统提供数据支撑,将软件工程思想和技术应用于增材制造的信息化建设中。经过测试表明,系统各个子模块运行稳定,没有明显错误,系统总体设计、技术选型和实现方法较为可行。在经过实验室相关人员的使用后收到了良好的反馈。
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