基于伺服控制的自动电焊分析系统及其使用方法

专利名称：基于伺服控制的自动电焊分析系统及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种电焊分析系统，尤其涉及一种基于伺服控制的自动电焊分析系统及其使用方法。
背景技术：
焊接作业广泛存在于工业领域，用机器实现自动焊接将逐步取代工人手工焊接。而且对于焊接的电流电压分析，也有助于 分析焊材的焊接特性，但是现有的焊接作业均不具有自动焊接和分析系统，在焊接时容易产生误差。

发明内容
本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供安装方便且操作灵活的基于伺服控制的自动电焊分析系统及其使用方法。本发明的技术方案是一种基于伺服控制的自动电焊分析系统，包括信号处理单元，其包括负责发送相关控制指令和接收相关信号的PLC、进行相关参数设置和参数显示的触摸屏以及进行电流电压信号相关处理的PC，所述触摸屏与所述PLC信息传输；执行单元，其包括伺服驱动器、伺服电机以及机械滑台，所述伺服驱动器从PLC接收控制命令并发送给伺服电机，所述伺服电机带动机械滑台进行运动，以实现焊条的自动焊接和执行相关的动作；信号采集单元，其包括数据采集卡和主要由电压传感器、电流传感器以及位置传感器组成的传感器组，电压、电流信号通过电压传感器、电流传感器进入所述数据采集卡，然后经过数据采集卡进入PC进行分析处理；位置信号经过位置传感器进入PLC从而实现零点标定和限位保护；电流电压信号经过电压传感器、电流传感器转换为标准信号进入PLC，以实现相关的自动控制。所述伺服驱动器与伺服电机数量相同，均为三台。所述机械滑台与所述三台伺服驱动器、伺服电机一一对应设置，且该机械滑台在垂直方向、水平方向和横向三坐标轴设置。一种使用自动电焊分析系统的方法，包括如下步骤(I)电弧电压分析a、启动自动电焊分析系统使其进入工作状态，焊接的电流和电压分别通过电流传感器和电压传感器转换为标准的电流、电压信号；b、接入数据采集卡，经过数据采集卡进行A/D转换将信号传送进入PC，通过PC内部的分析软件对采集到的电流、电压信号进行分析和处理，当位置传感器检测到伺服电机的位置信号后，将信号传到PLC中，以实现零点标定和限位保护；(2)自动调整送丝根据焊接过程中弧长和其电压值之间的线性关系，然后基于PI调节的基本原理，通过PLC对给定电压值和实际的焊接电压进行实时的比较，对送丝长度进行动态的调整，以达到自动送丝的目的；(3)、自动匀速焊接a、首先对自动电焊分析系统进行零点标定，标定以后通过触摸屏设置各个伺服电机的行走速度和行走位移以及其它相关参数；b、将控制柜上的按钮调到自动位置，按下启动按钮，整个自动电焊分析系统进入自动匀速焊接状态，当外部送丝完毕后，各个伺服电机自动回到初始位置。所述步骤(2)中在匀速送丝下， 是将触摸屏设定的三台伺服电机的行走长度转化为相应的脉冲数，送丝速度也转化为脉冲速度，然后通过PLC发脉冲给伺服驱动器，伺服电机即可执行相应的动作，同时带动机械滑台动作；摆动电机的摆动幅度和摆动频率，以及摆动的停留时间均可以通过触摸屏来设定。本发明的基于伺服控制的自动电焊分析系统结构简单、安装方便且操作灵活；可应用于常规的匀速焊接和自动调整送丝长度的焊接情况，同时又可以对焊接电流电压进行采样分析，以实现焊条的自动焊接。本发明中的自动电焊分析系统给定值可以在触摸屏上人工设定，在实际运行中，比较实际的电压值与给定的电压值，当实际值大于给定值的时候，电压偏高，要向下送丝；当实际值小于给定值的时候，电压偏低，向上抽丝，反应到送丝的伺服电机上，即是将向下或者向上的脉冲数通过PLC发送给伺服驱动器，以达到自动送丝或抽丝的目的。


图I为本发明中各个单元之间的连接示意图；图2为本发明中信号采集单元的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、技术特征、发明目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。如图I所示，一种基于伺服控制的自动电焊分析系统，包括信号处理单元I、执行单元2以及信号采集单元3。信号处理单元1，其包括负责发送相关控制指令和接收相关信号的PLC、进行相关参数设置和参数显示的触摸屏11以及进行电流电压信号相关处理的PC，所述触摸屏11与所述PLC信息传输；执行单元2，其包括三台伺服驱动器21、三台伺服电机22以及三台机械滑台23，伺服驱动器21从PLC接收控制命令并发送给伺服电机22，所述伺服电机22带动机械滑台23进行运动，以实现焊条的自动焊接和执行相关的动作，三台机械滑台23与伺服驱动器21、伺服电机22 对应设置，且该机械滑台23在垂直方向、水平方向和横向三坐标轴设置；如图2为信号采集单元3，其包括数据采集卡31和主要由电压传感器41、电流传感器42以及位置传感器43组成的传感器组4，电压、电流信号通过电压传感器41、电流传感器42进入数据采集卡31，然后经过数据采集卡31进入PC进行分析处理；位置信号经过位置传感器43进入PLC从而实现零点标定和限位保护；电流电压信号经过电压传感器41、电流传感器42转换为标准信号进入PLC，以实现相关的自动控制。一种使用自动电焊分析系统的方法，包括如下步骤(I)电弧电压分析a、启动自动电焊分析系统使其进入工作状态，焊接的电流和电压分别通过电流传感器和电压传感器转换为标准的电流、电压信号；b、接入数据采集卡，经过数 据采集卡进行A/D转换将信号传送进入PC，通过PC内部的分析软件对采集到的电流、电压信号进行分析和处理，当位置传感器检测到伺服电机的位置信号后，将信号传到PLC中，以实现零点标定和限位保护；(2)自动调整送丝根据焊接过程中弧长和其电压值之间的线性关系，然后基于PI调节的基本原理，通过PLC对给定电压值和实际的焊接电压进行实时的比较，对送丝长度进行动态的调整，以达到自动送丝的目的；(3)、自动匀速焊接a、首先对自动电焊分析系统进行零点标定，标定以后通过触摸屏设置各个伺服电机的行走速度和行走位移以及其它相关参数；b、将控制柜上的按钮调到自动位置，按下启动按钮，整个自动电焊分析系统进入自动匀速焊接状态，当外部送丝完毕后，各个伺服电机自动回到初始位置。所述步骤(2)中在匀速送丝下，是将触摸屏设定的三台伺服电机的行走长度转化为相应的脉冲数，送丝速度也转化为脉冲速度，然后通过PLC发脉冲给伺服驱动器，伺服电机即可执行相应的动作，同时带动机械滑台动作；摆动电机的摆动幅度和摆动频率，以及摆动的停留时间均可以通过触摸屏来设定。弧长与电压之间的关系可以定义为L=K*V，其中L为弧长，K为比例系数，V表示焊接电压，根据各种焊条的不同K值会有不同，其正常焊态下的电压值也会有所不同，所以给定电压值也会对应不同。给定值可以在触摸屏上进行人工设定，在实际运行中，比较实际的电压值与给定的电压值，当实际电压值大于给定值电压值的时候，电压偏高，要向下送丝；当实际电压值小于给定电压值的时候，电压偏低，向上抽丝。从而将上述信息反应到送丝的伺服电机上，即是将向下或者向上的脉冲数通过PLC发送给伺服驱动器，以达到自动送丝或抽丝的目的，在本发明中匀速送丝模式和自动调整送丝模式均可以在触摸屏里进行切换选择。本发明的基于伺服控制的自动电焊分析系统结构简单、安装方便且操作灵活；可应用于常规的匀速焊接和自动调整送丝长度的焊接情况下，同时又可以对焊接电流电压进行采样分析，以实现焊条的自动焊接。本发明中的自动电焊分析系统给定值可以在触摸屏上人工设定，在实际运行中，比较实际的电压值与给定的电压值，当实际值大于给定值的时候，电压偏高，要向下送丝；当实际值小于给定值的时候，电压偏低，向上抽丝，反应到送丝的伺服电机上，即是将向下或者向上的脉冲数通过PLC发送给伺服驱动器，以达到自动送丝或抽丝的目的。综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。
权利要求
1.基于伺服控制的自动电焊分析系统，其特征在于包括信号处理单元，其包括负责发送相关控制指令和接收相关信号的PLC、进行相关參数设置和參数显示的触摸屏以及进行电流电压信号相关处理的PC，所述触摸屏与所述PLC信息传输；执行单元，其包括伺服驱动器、伺服电机以及机械滑台，所述伺服驱动器从PLC接收控制命令并发送给伺服电机，所述伺服电机带动机械滑台进行运动，以实现焊条的自动焊接和执行相关的动作；信号采集单元，其包括数据采集卡和主要由电压传感器、电流传感器以及位置传感器组成的传感器组，电压、电流信号通过电压传感器、电流传感器进入所述数据采集卡，然后经过数据采集卡进入PC进行分析处理；位置信号经过位置传感器进入PLC从而实现零点标定和限位保护；电流电压信号经过电压传感器、电流传感器转换为标准信号进入PLC，以实现相关的自动控制。
2.根据权利要求I所述的基于伺服控制的自动电焊分析系统，其特征在于所述伺服驱动器与伺服电机数量相同，均为三台。
3.根据权利要求I所述的基于伺服控制的自动电焊分析系统，其特征在于所述机械滑台与所述三台伺服驱动器、伺服电机一一对应设置，且该机械滑台在垂直方向、水平方向和横向三坐标轴设置。
4.ー种使用如权利要求I所述自动电焊分析系统的方法，包括如下步骤(1)电弧电压分析a、启动自动电焊分析系统使其进入工作状态，焊接的电流和电压分别通过电流传感器和电压传感器转换为标准的电流、电压信号；b、接入数据采集卡，经过数据采集卡进行A/D转换将信号传送进入PC，通过PC内部的分析软件对采集到的电流、电压信号进行分析和处理，当位置传感器检测到伺服电机的位置信号后，将信号传到PLC中，以实现零点标定和限位保护；(2)自动调整送丝根据焊接过程中弧长和其电压值之间的线性关系，然后基于PI调节的基本原理，通过PLC对给定电压值和实际的焊接电压进行实时的比较，对送丝长度进行动态的调整，以达到自动送丝的目的；(3)、自动匀速焊接a、首先对自动电焊分析系统进行零点标定，标定以后通过触摸屏设置各个伺服电机的行走速度和行走位移以及其它相关參数；b、将控制柜上的按钮调到自动位置，按下启动按钮，整个自动电焊分析系统进入自动匀速焊接状态，当外部送丝完毕后，各个伺服电机自动回到初始位置。
5.根据权利要求4所述使用自动电焊分析系统的方法，其特征在于所述步骤(2)中在匀速送丝下，是将触摸屏设定的三台伺服电机的行走长度转化为相应的脉冲数，送丝速度也转化为脉冲速度，然后通过PLC发脉冲给伺服驱动器，伺服电机即可执行相应的动作，同时带动机械滑台动作；摆动电机的摆动幅度和摆动频率，以及摆动的停留时间均可以通过触摸屏来设定。
全文摘要
本发明公开了一种基于伺服控制的自动电焊分析系统及其使用方法，包括信号处理单元、执行单元以及信号采集单元。本发明的基于伺服控制的自动电焊分析系统结构简单、安装方便且操作灵活；可应用于常规的匀速焊接和自动调整送丝长度的焊接情况，同时又可以对焊接电流电压进行采样分析，以实现焊条的自动焊接。
文档编号B23K9/095GK102764928SQ20121028535
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者匡俊, 张春晖, 杨迪, 汪健, 王立刚, 秦海瑞, 马玉顺 申请人:上海市东方海事工程技术有限公司