(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210650360.0 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 安徽大学 地址 230000 安徽省合肥市肥西路3号 (72)发明人 曾浩浩　杜鹏乐　 (74)专利代理 机构 合肥中谷知识产权代理事务 所(普通合伙) 34146 专利代理师 张苗苗 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于模型逆辨识的材料吸收率标定方 法 (57)摘要 本发明涉及一种基于模型逆辨识的材料吸 收率标定方法， 包括以下步骤： S1： 采用不同的工 艺参数开展激光加热试验， 采集各工艺参数下的 工件内部温度信号； S2： 建立激光加热过程的工 件温度理论模型； S3： 结合激光加热试验的实测 温度数据， 使用工件温度理论模 型反求各工艺参 数下的材料吸收率； S4： 使用粒子群优化算法拟 合材料吸收率与工艺参数的映射 关系。 本发明基 于模型逆辨识方法实现对材料吸收率的标定， 为 不同工艺参数下的激光辅助加工过程仿真提供 准确的输入参数。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115017709 A 2022.09.06 CN 115017709 A 1.一种基于模型逆辨识的材 料吸收率标定方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 采用不同的工艺参数开展激光加热试验， 采集各工艺参数下的工件内部温度信号， 即获得各工艺参数下的实测温度； S2： 建立激光加热 过程的工件温度理论模型； S3： 采用步骤S2中建立的理论模型对步骤S1中各工艺参数下的工件内部研究点温度进 行预测， 即获得各工艺参数下的预测温度， 通过比较预测温度与实测温度， 反求各工艺参数 下的材料吸收率； S4： 根据步骤S3中获得的各工艺参数下的材料吸收率数据， 使用粒子群优化算法拟合 材料吸收率与工艺 参数的映射关系。 2.根据权利要求1所述的一种基于模型逆辨识的材料吸收率标定方法， 其特征在于： 所 述S1使用快速响应热电偶实时采集激光加热过程的工件内部温度信号， 为减小测量误差， 每组激光加热 试验均重复多次， 并将多次试验所测峰值温度的均值作为实测数据： 式中， N为每组激光加热 试验的重复次数， Ti为第i次重复试验所测的温度信号。 3.根据权利要求1所述的一种基于模型逆辨识的材料吸收率标定方法， 其特征在于： 所 述S2采用热源离散与温度叠加的方法对激光加热过程的工件温度进 行建模， 离散后的各激 光热源微元近似为作用于半无限介质上的移动点热源， 理论模型表示如下： 式中， α、 λ和κ分别为工件材料的吸收率、 热导率和热扩散率， q为激光热源微元的热流 密度， x′、 y′为激光热源微元的坐标， s和p分别为工件内部研究点与激光热源微元的空间距 离和激光束移动方向上的坐标差值， U为激光束的移动速度， Te为环境温度。 4.根据权利要求1所述的一种基于模型逆辨识的材料吸收率标定方法， 其特征在于： 所 述S3的具体步骤如下： S301： 给定材料吸收率初值， 采用步骤S2中建立的理论模型对步骤S1中任意一组工艺 参数下的工件内部研究点温度进行 预测， 获得 预测峰值温度； S302： 将预测峰值温度与步骤S1中获得的实测数据进行比较， 根据比较结果调整材料 吸收率； S303： 重复步骤S301至S302， 直到工件内部研究点的预测峰值温度与实测数据之间的 相对误差小于 0.1％； S304： 改变工艺 参数， 重复步骤S3 01至S303， 获得各工艺参数下的材料吸收率数据。 5.根据权利要求1所述的一种基于模型逆辨识的材料吸收率标定方法， 其特征在于： 所 述S4中材 料吸收率与工艺 参数的映射关系表示如下： 式中， P为激光功率， b0、 b1、 b2和b3为常系数。 6.根据权利要求5所述的一种基于模型逆辨识的材料吸收率标定方法， 其特征在于： 所权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115017709 A 2述S4中使用粒子群优化算法对 材料吸收率与工艺参数的映射关系进 行拟合， 目标函数表 示 如下： 式中， αp为通过如权利要求5所述的映射关系计算的材料吸收率， αm为步骤S3中反求的 材料吸收率， M为 步骤S1中激光加热 试验的组数。 7.根据权利要求6所述的一种基于模型逆辨识的材料吸收率标定方法， 其特征在于： 所 述S4的具体步骤如下： S401： 初始化常系数b0、 b1、 b2和b3； S402： 通过如权利要求5所述的映射关系计算 步骤S1中各工艺 参数下的材料吸收率αp； S403： 比较αp与αm， 若αp与αm相对误差的平方和E不小于10‑3， 则更新常系数b0、 b1、 b2和b3； S404： 重复步骤S402至S40 3， 直到E小于10‑3， 输出常系数b0、 b1、 b2和b3的最终拟合数值。 8.根据权利要求7所述的一种基于模型逆辨识的材料吸收率标定方法， 其特征在于： 所 述步骤S404中常系数b0、 b1、 b2和b3的最终拟合数值分别为 ‑0.047、‑0.14、‑0.4309和 0.0527。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115017709 A 3