金属零件与模具直接快速制造技术能够大幅度缩短制造周期,降低制造成本,提高金属制件的质量。这些优势金属零件与模具快速制造成为国内外快速成形与制造(RP&M)技术的研究前沿。其中,采用低成本、高效率的高能束等离子射流为热源的等离子熔积直接制造技术(PPDM:Plasma Powder Deposition Manufacture)尤其引人注目。它将等离子、材料科学、计算机科学、自动控制技术等高新技术融合为一体,是一种半熔融/熔融的堆积生长型、急速加热与凝固的、非传统的快速成形加工方式。　　等离子熔积直接制造技术的重点除了工艺的研究,制造系统的设备研制也是关键。创型创质实验室自行开发出具有自主知识产权的等离子熔积与铣削复合五轴制造数控机床。提出了采用“PC+数控运动板卡”组成的开放式数控系统的新方案。并采用基于ARM7TDMI-STM芯片组拥有64K闪存的32位高性能嵌入式控制器ARM7(Advanced RISC Machine)来实现对堆焊参数的控制。其中,测控技术是该成形方法能否实现的关键因素,该测控系统主要包括熔池形貌检测、熔池温度检测、成形零件实时高度检测、实时控制算法以及运动控制等的研究与实现。　　熔池形貌检测是检测的重点。由于熔池区存在大量的弧光、飞溅等噪声,不易获得清晰稳定的近熔池区图像。鉴于弧光与熔积电流及电弧区辐射之间的相互关系,本文采用与等离子光谱匹配的滤光系统将强烈紫外及部分可见光滤去,余留的光作为光源,通过CCD获得了稳定的近熔池区图像。通过图像采集卡与计算机图像处理单元互相通信完成图像采集、存储、处理、特征提取、偏差提取、过程控制等任务。　　本文在系统各测控模块的支持下对等离子熔积成形工艺进行了系统研究,找出熔积电流、移动速度和送粉流量等主要工艺参数对熔积件形貌的影响规律;采用MATLAB中的多元高次曲线拟合的方法建立了熔积形貌几何预测模型,掌握了熔积工艺参数对熔积成形形貌的影响规律　　在本系统中,数控轨迹运动和等离子熔积加工控制协调工作也是十分重要的。本文开发的系统可由熔积加工系统采集到的熔池形貌、熔池温度、成形零件高度等实时传送到上位机控制系统中,上位机可以据此调整数控运动轨迹和熔积参数,从而确保熔积成形性和基本形状。