专利名称：金属过渡气体保护焊接控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种金属过渡气体保护焊接，具体是涉及一种金属过渡气体保护焊接控制系统(简称ART)及其控制方法，适用于二次斩波式弧焊电源或逆变式电源的电弧控制。
背景技术：
国内外的焊接设备厂家为提高焊接质量，一直进行着努力，传统金属过渡气体保护焊接方法为恒压外特性的焊接电源输出回路串联一个电感量适中的串联电抗器，电弧短路时，由于电感的存在，短路电流的上升率和液桥断裂时的短路峰值电流均受到抑制，从而控制金属过渡过程。但是电感量大小的选择要适当，太小的电感造成电流的上升率及液桥爆断电流过大，产生大量的气溅，太大的电感在抑制短路电流上升速度和峰值电流的同时，会使短路时间增大，使液桥来不及收缩和过渡，导致固体短路发生，影响焊接过程的正常进行，此外，由于不同的焊接规范对电感的要求不同，因此该方法很难满足焊接工艺的要求。也有采用焊接电流波形控制配合电子电抗器的方法，该方法根据电弧各阶段对电流波形的要求，设计一系列基于时间分配的电流波形，通过电子电抗器控制金属熔滴过渡各个阶段电流的变化率。但实际金属过渡焊接各个阶段关系复杂，并受焊接过程其它条件的随机干扰，电流很难与电弧各个阶段同步一致，因此实际的应用局限性大，不易于实现控制功能。也有采用检测短路过程对电弧实时控制的方法，该方法通过对电弧和短路过程进行检测和控制，存在以下问题(1)熔滴短路液桥电阻很小，但受各种因素的影响，很难准确的将其检测出来。(2)短路液桥收缩过程是加速的，因此在检测出液桥即将破断时，再控制焊接电源的输出电流，其响应有可能滞后，影响焊接过程的控制。也有采用复合电源外特性控制的方法，该方法对焊接电弧中的燃弧、短路瞬间，液桥的颈缩与破断及电弧重燃各个阶段，进行闭环控制，电源的外特性，有如下的特点(I)当熔滴与熔池发生短路时，电源输出一个很小的电流，让熔滴在熔池表面铺展，防止瞬间短路飞溅的发生。(2)当熔滴在熔池表面铺展，形成稳定的液桥后，电流以较大的增长率上升到适当的短路峰值电流，使短路液桥在该电流下收缩，形成缩颈。(3)短路液桥收缩的后期，既破断前夕，短路电流迅速降低，液桥在小电流下破断，形成无飞溅熔滴。(4)在液桥破断，电弧重新引燃的同时，电源会立即在一段时间输出熔深控制外特性，生成一个较强的燃弧脉冲电流，增加燃弧能量和焊缝熔深，该熔深控制外特性的作用时间可以根据熔深的要求进行调节和预置，以使在相同送丝速度下获得不同的熔深。(5 )在燃弧脉冲过后，电弧会自动进行弧长检测和控制状态，控制电弧长度及熔滴大小。使用这种控制方法，熔深显著增加，焊缝成形良好，具有较好的焊接工艺效果，但是如何正确检测焊接输出液桥直径和收缩状态，对熔滴过渡进行控制，一直是焊机行业待解决的难题。也是熔滴过渡控制的核心所在。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种金属过渡气体保护焊接控制系统及控制方法，能够准确检测金属过渡时燃弧、短路状态的变化，精确可靠地对焊接熔滴液桥的收缩状态进行预判断，从而实现焊接电弧熔滴过渡过程的全数字化控制，达到精确控制燃弧能量和焊缝熔深的目的。本发明的技术方案是这样实现的一种金属过渡气体保护焊接控制系统，包括气体保护焊枪、为所述气体保护焊枪提供金属焊丝的送丝控制系统和控制金属焊丝熔接产生焊接电弧的焊接电源，还包括电流采集放大电路、电压取样放大电路、电弧短路检测电路、电弧缩颈预检电路、金属过渡波形控制系统、电弧电压电流分配单元系统、电弧电流调节单元和电弧电压调节单元；所述电流采集放大电路能够通过焊接电弧电流传感器采集焊接电弧的电流信号，并输出焊接电弧电流检测信号给所述金属过渡波形控制系统和所述电弧电流调节单元；所述电压取样放大电路能够采集焊接电弧的电压信号，生成并输出电弧电压检测信号给所述电弧短路检测电路、所述电弧缩颈预检电路和所述电弧电压调节单元；所述电弧短路检测电路能够接收所述电弧电压检测信号，生成并输出电弧状态检测信号给所述金属过渡波形控制系统；所述电弧缩颈预检电路能够接收所述电弧电压检测信号，生成并输出电弧缩颈控制信号给所述金属过渡波形控制系统；另设有焊接电弧参数单元，用于为所述金属过渡波形控制系统提供焊接电弧参数信号；所述金属过渡波形控制系统能够接收所述电弧状态检测信号、电弧缩颈控制信号、焊接电弧电流检测信号和焊接电弧参数信号，生成并输出金属过渡可控制波形信号给所述电弧电压电流分配单元系统；所述电弧电压电流分配单元系统能够接收所述金属过渡可控制波形信号，生成并输出焊接电弧电压电流时间时序分配信号，且生成并输出焊接电弧电压电流波形信号给所述电弧电流调节单元和电弧电压调节单元；所述电弧电流调节单元能够接收所述焊接电弧电流检测信号和所述焊接电弧电压电流波形信号，生成并输出焊接电弧电流控制信号；所述电弧电压调节单元能够接收所述电弧电压检测信号和所述焊接电弧电压电流波形信号，生成并输出焊接电弧电压控制信号；另设有快速数字开关，所述焊接电弧电压电流时间时序分配信号通过所述快速数字开关控制所述焊接电弧电流控制信号和所述焊接电弧电压控制信号的选择，并驱动所述焊接电源产生可控制金属过渡的焊接电弧。作为本发明的进一步改进，所述电弧短路检测电路为高速信号比较电路，所述金属过渡波形控制系统输出预置电弧短路阀值信号给所述电弧短路检测电路，所述电弧短路检测电路接收所述电弧电压检测信号和所述电弧短路阀值信号，生成并输出电弧状态检测信号给所述金属过渡波形控制系统。作为本发明的进一步改进，所述金属过渡波形控制系统包括数字滤波处理系统和电弧控制系统，所述数字滤波处理系统接收所述电弧状态检测信号并进行数字滤波处理后，输出给所述电弧控制系统。作为本发明的进一步改进，所述金属过渡波形控制系统包括同步脉冲控制单元，所述电弧缩颈预检电路包括电弧参数记忆电路、数字延时单元、参数记忆单元、中间参数记忆单元和高速比较放大单元；所述同步脉冲控制单元能够产生时间分割脉冲信号，并输出给所述数字延时单元、所述参数记忆单元和所述电弧参数记忆电路；所述电弧参数记忆电路能够接收所述时间分割脉冲信号和所述电弧电压检测信号，生成并输出第一电弧参数信号给所述中间参数记忆单元；所述数字延时单元能够接收所述时间分割脉冲信号并生成延时同步脉冲信号；所述中间参数记忆单元能够接收所述延时同步脉冲信号和所述第一电弧参数信号，生成并输出第二电弧参数信号给所述高速比较放大单元和参数记忆单元；所述参数记忆单元能够接收所述时间分割脉冲信号和所述第二电弧参数信号，生成并输出第三电弧参数信号给所述高速比较放大单元；所述高速比较放大单元能够接收所述第二电弧参数信号和所述第三电弧参数信号，生成并输出电弧缩颈控制信号。一种金属过渡气体保护焊接控制系统的控制方法，包括如下焊接控制状态状态①、金属过渡波形控制系统根据电弧状态检测信号判断电弧是否发生了短路，判定短路发生后，金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元降低焊接电源的电流直至达到预设的第一设定值，并维持一段预设的第一设定时间后，进入状态②；状态②、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流以第一变化率增加，直至达到预设的第二设定值后，进入状态③；状态③、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流以第二变化率增加，第二变化率小于第一变化率，直至电弧缩颈预检电路判定焊接熔滴液桥即将分离后，进入状态④；状态④、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元降低焊接电源的电流直至预设的第一设定值，并维持一段预设的第二设定时间后，进入状态⑤；状态⑤、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流以第三变化率增加，该第三变化率大于第一变化率，直至达到预设的第三设定值，并维持一段预设的第三设定时间后，电流以第四变化率下降直至预设的第四设定值后，进入状态⑥；状态⑥、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流维持一段预设的第四设定时间后，以第五变化率下降直至预设的第五设定值后，进入状态⑦；状态⑦、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流维持直至下一次电弧短路发生被检测，进入状态①。本发明的有益效果是本发明提供一种金属过渡气体保护焊接控制系统及其控制方法，通过电弧短路检测电路实现了金属过渡时燃弧、短路状态的变化的准确检测，通过电弧缩颈预检电路对焊接熔滴液桥的收缩状态进行预判断，能够精确可靠的检测出短路液桥的生成点，通过将金属熔滴过渡过程细化为七种控制状态，分别进行控制，实现焊接电弧熔滴过渡过程的全数字化控制，达到精确控制燃弧能量和焊缝熔深的目的。
图1为本发明金属过渡气体保护焊接控制系统原理结构示意图2为本发明电弧短路检测电路原理图；图3为本发明数字滤波处理原理图；图4为本发明电弧缩颈预检电路原理图；图5为本发明金属过渡气体保护焊接控制状态波形图。结合附图，作以下说明:300——电弧短路检测电路 301——电弧电压检测信号302——电弧短路阀值信号 303——高速信号比较电路304——电弧状态检测信号 401——数字滤波处理系统402——电弧控制系统501——时间分割脉冲信号600——电弧缩颈预检电路 601——同步脉冲控制单元602——数字延时单元603——参数记忆单元604——电弧参数记忆电路 605——中间参数记忆单元606——高速比较放大单元 607——电弧缩颈控制信号608-第二电弧参数信号 609-第`三电弧参数信号610-延时同步脉冲信号 611-第一电弧参数信号701——焊接电源702——气体保护焊枪703——送丝控制系统704——电弧电流传感器705——电流采集放大电路 706——电压取样放大电路707——金属过渡波形控制系统708——电弧电压电流分配单元系统709——金属过渡可控制波形信号710——焊接电弧电流检测信号711——电弧电流调节单元712—焊接电弧电压电流波形信号713—焊接电弧电压电流时间时序分配信号714——电弧电压调节单元715——焊接电弧参数单元716——焊接电弧电压控制信号717——焊接电弧电流控制信号718--决速数字开关719——焊接电弧参数信号
具体实施例方式如图1所示，一种金属过渡气体保护焊接控制系统(简称:ART)，包括气体保护焊枪702、为所述气体保护焊枪提供金属焊丝的送丝控制系统703和控制金属焊丝熔接产生焊接电弧的焊接电源701，其特征在于:还包括电流采集放大电路705、电压取样放大电路706、电弧短路检测电路300、电弧缩颈预检电路600、金属过渡波形控制系统707、电弧电压电流分配单元系统708、电弧电流调节单元711和电弧电压调节单元714 ;所述电流采集放大电路能够通过焊接电弧电流传感器704采集焊接电弧的电流信号，并输出焊接电弧电流检测信号710给所述金属过渡波形控制系统和所述电弧电流调节单元；所述电压取样放大电路能够采集焊接电弧的电压信号，生成并输出电弧电压检测信号301给所述电弧短路检测电路、所述电弧缩颈预检电路和所述电弧电压调节单元；所述电弧短路检测电路能够接收所述电弧电压检测信号，生成并输出电弧状态检测信号304给所述金属过渡波形控制系统；所述电弧缩颈预检电路能够接收所述电弧电压检测信号，生成并输出电弧缩颈控制信号607给所述金属过渡波形控制系统；另设有焊接电弧参数单元715，用于为所述金属过渡波形控制系统提供焊接电弧参数信号719 ;所述金属过渡波形控制系统能够接收所述电弧状态检测信号、电弧缩颈控制信号、焊接电弧电流检测信号和焊接电弧参数信号，生成并输出金属过渡可控制波形信号709给所述电弧电压电流分配单元系统；所述电弧电压电流分配单元系统能够接收所述金属过渡可控制波形信号，生成并输出焊接电弧电压电流时间时序分配信号713，且生成并输出焊接电弧电压电流波形信号712给所述电弧电流调节单元和电弧电压调节单元；所述电弧电流调节单元能够接收所述焊接电弧电流检测信号和所述焊接电弧电压电流波形信号，生成并输出焊接电弧电流控制信号717 ;所述电弧电压调节单元能够接收所述电弧电压检测信号和所述焊接电弧电压电流波形信号，生成并输出焊接电弧电压控制信号716 ;另设有快速数字开关718，所述焊接电弧电压电流时间时序分配信号通过所述快速数字开关控制所述焊接电弧电流控制信号和所述焊接电弧电压控制信号的选择，并驱动所述焊接电源产生可控制金属过渡的焊接电弧。优选的，所述电弧短路检测电路300为高速信号比较电路303，参见图2，所述金属过渡波形控制系统输出预置电弧短路阀值信号302给所述电弧短路检测电路，所述电弧短路检测电路接收所述电弧电压检测信号301和所述电弧短路阀值信号，生成并输出电弧状态检测信号304给所述金属过渡波形控制系统。短路状态发生时，电弧电压会急剧下降，因此对电弧电压的检测即可判定是否发生了短路。当电弧电压检测信号幅值大于电弧短路阀值信号时，输出电弧状态检测信号的逻辑值为电弧引燃状态，反之，电弧状态检测信号逻辑值为电弧短路状态。该电弧短路检测电路以金属过渡波形控制系统输出预置电弧短路阀值信号的为参考，可根据不同的焊接工艺，调节不同的电弧短路阀值，从而避免瞬时短路对控制系统的干扰造成的控制误动作。优选的，所述金属过渡波形控制系统包括数字滤波处理系统401和电弧控制系统402，参见图3，所述数字滤波处理系统接收所述电弧状态检测信号并进行数字滤波处理后，输出给所述电弧控制系统(402 )。这样，通过数字滤波处理系统能够对电弧状态检测信号进行数字滤波处理，消除瞬态短路对电弧控制系统的不稳定影响。优选的，如图4所示，所述金属过渡波形控制系统包括同步脉冲控制单元601，所述电弧缩颈预检电路600包括电弧参数记忆电路604、数字延时单元602、参数记忆单元603、中间参数记忆单元605和高速比较放大单元606 ;所述同步脉冲控制单元能够产生时间分割脉冲信号501，并输出给所述数字延时单元、所述参数记忆单元和所述电弧参数记忆电路；所述电弧参数记忆电路604能够接收所述时间分割脉冲信号501和所述电弧电压检测信号301，生成并输出第一电弧参数信号611给所述中间参数记忆单元605 ;所述数字延时单元602能够接收所述时间分割脉冲信号501并生成延时同步脉冲信号610 ;所述中间参数记忆单元605能够接收所述延时同步脉冲信号610和所述第一电弧参数信号611，生成并输出第二电弧参数信号608给所述高速比较放大单元606和参数记忆单元603 ;所述参数记忆单元603能够接收所述时间分割脉冲信号501和所述第二电弧参数信号608，生成并输出第三电弧参数信号609给所述高速比较放大单元606 ;所述高速比较放大单元606能够接收所述第二电弧参数信号608和所述第三电弧参数信号609，生成并输出电弧缩颈控制信号607。上述电弧缩颈预检电路通过数字时间分割的控制方法，能够准确的对焊接熔滴的收缩状态进行预判断，避免瞬时短路造成的状态误判。熔滴收缩后期，电弧力与表面张力的正反馈影响使得熔滴断面面积加速减小，液桥电阻迅速增大，因此可用液桥的电阻变化率dr/dt，或液桥的状态值作为收缩时刻的检测信号。实际的电路中，由于很难检测到真实的dr/dt或液桥的状态值，因此电弧缩颈预检电路通过检测dv/dt，判断熔滴液桥收缩状态，输出电弧缩颈控制信号。本发明采用数字时间分割方法，检测dv/dt信号的大小，即在极短的时间内判断电弧电压的差值，实现了模拟信号的数字量化，便于实现全数字控制。该方法简单可靠，方便数字系统控制，同时避免焊接过程中瞬态短路造成的电弧缩颈控制信号误判。本发明电弧缩颈预检电路原理图4所示，金属过渡波形控制系统的同步脉冲控制单元产生时间分割脉冲信号，控制不同的电弧参数记忆单元，假定时间分割脉冲信号脉冲时，电弧参数记忆电路采集电弧电压检测信号，设此时第一电弧参数信号为vtl，时间分割脉冲信号经数字延时单元产生延时同步脉冲信号，该延时同步脉冲信号控制中间参数记忆单元605，此时，中间参数记忆单元输出第二电弧参数信号608为vtl，第二电弧参数信号送入高速比较放大单元606，同时送入参数记忆单元603，经过At时间后，电弧参数记忆电路604采集电弧电压301,设此时第一电弧参数信号为vt2,同时参数记忆单兀603输出第三电弧参数信号609为vtl ;延时同步脉冲信号610控制中间参数记忆单元605输出第二电弧参数信号608为vt2，采样完成后，第二电弧参数信号608和第三电弧参数信号609的采样值同时输入至高速比较放大单元606进行比较，高速比较放大单元606输出的电弧缩颈控制信号607即代表了Va=k.I vt2-vtl I，即相当于Λ t时刻内电弧电压的变化率，电弧缩颈控制信号607控制电流输出波形的输出逻辑切换。一种金属过渡气体保护焊接控制系统的控制方法，如图5所示，包括如下焊接控制状态:状态①、金属过渡波形控制系统根据电弧状态检测信号判断电弧是否发生了短路，判定短路发生后，金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元降低焊接电源的电流直至达到预设的第一设定值，并维持一段预设的第一设定时间后，进入状态②；这样，熔滴与熔池发生短路时，焊接电源输出一个很小的电流，让熔滴在熔池表面铺展，防止瞬间短路飞溅的发生。状态②、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流以第一变化率增加，直至达到预设的第二设定值后，进入状态③；当焊接熔滴在焊接熔池表面铺展，形成稳定的焊接熔滴液桥后，电流以较大的增长率上升到适当的短路峰值电流，使短路液桥在该电流下收缩，形成缩颈。状态③、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流以第二变化率增加，第二变化率小于第一变化率，直至电弧缩颈预检电路判定焊接熔滴液桥即将分离后，进入状态④；这样，通过电弧缩颈预检电路对焊接熔滴液桥的收缩状态进行预判断，并将电弧缩颈控制信号输出给金属过渡波形控制系统，正确的检测工作点是稳定的电弧控制熔滴过渡的核心。状态④、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元降低焊接电源的电流直至预设的第一设定值，并维持一段预设的第二设定时间后，进入状态⑤；这样，在短路液桥收缩的后期，既破断前夕，短路电流迅速降低，液桥在小电流下破断，能够有效减小焊接电弧突变对焊接熔池的冲击，防止电弧能量过大引起的爆炸飞溅，以维持过渡的稳定。状态⑤、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流以第三变化率增加，该第三变化率大于第一变化率，直至达到预设的第三设定值，并维持一段预设的第三设定时间后，电流以第四变化率下降直至预设的第四设定值后，进入状态⑥；这样，能够对电弧能量进行控制，以达到较大的熔深；并控制背面的成型，防止产生较大的电弧吹力，影响液态金属的正向铺展。状态⑥、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流维持一段预设的第四设定时间后，以第五变化率下降直至预设的第五设定值后，进入状态⑦；这样，能够准确控制电弧能量，以达到控制熔池的熔宽，熔滴在大电弧电流的作用下铺展。状态⑦、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流维持直至下一次电弧短路发生被检测，进入状态①；这样，能够控制过渡条件的稳定，同时提高焊件的加热程度，改善焊缝的成形。本发明中金属过渡波形控制系统可通过DSP或MCU实现，本发明采用电弧短路检测电路和电弧缩颈预检电路相结合的控制方法，在DSP或MCU中通过内部的逻辑反锁，有效的避免了由于瞬时短路产生的错误状态信号对控制系统的影响，熔滴过渡非常平稳。本发明采用了数字时间分割采样方法，避免了通用模拟采样电路状态判断失误，实践表明其控制状态预判的准确性在97%以上。以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明，本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种金属过渡气体保护焊接控制系统，包括气体保护焊枪(702)、为所述气体保护焊枪提供金属焊丝的送丝控制系统(703)和控制金属焊丝熔接产生焊接电弧的焊接电源(701),其特征在于:还包括电流采集放大电路(705)、电压取样放大电路(706)、电弧短路检测电路(300)、电弧缩颈预检电路(600)、金属过渡波形控制系统(707)、电弧电压电流分配单元系统(708)、电弧电流调节单元(711)和电弧电压调节单元(714);所述电流采集放大电路能够通过焊接电弧电流传感器(704)采集焊接电弧的电流信号，并输出焊接电弧电流检测信号(710)给所述金属过渡波形控制系统和所述电弧电流调节单元；所述电压取样放大电路能够采集焊接电弧的电压信号，生成并输出电弧电压检测信号(301)给所述电弧短路检测电路、所述电弧缩颈预检电路和所述电弧电压调节单元；所述电弧短路检测电路能够接收所述电弧电压检测信号，生成并输出电弧状态检测信号(304)给所述金属过渡波形控制系统；所述电弧缩颈预检电路能够接收所述电弧电压检测信号，生成并输出电弧缩颈控制信号(607)给所述金属过渡波形控制系统；另设有焊接电弧参数单元(715)，用于为所述金属过渡波形控制系统提供焊接电弧参数信号(719);所述金属过渡波形控制系统能够接收所述电弧状态检测信号、电弧缩颈控制信号、焊接电弧电流检测信号和焊接电弧参数信号，生成并输出金属过渡可控制波形信号(709)给所述电弧电压电流分配单元系统；所述电弧电压电流分配单元系统能够接收所述金属过渡可控制波形信号，生成并输出焊接电弧电压电流时间时序分配信号(713)，且生成并输出焊接电弧电压电流波形信号(712)给所述电弧电流调节单元和电弧电压调节单元；所述电弧电流调节单元能够接收所述焊接电弧电流检测信号和所述焊接电弧电压电流波形信号，生成并输出焊接电弧电流控制信号(717);所述电弧电压调节单元能够接收所述电弧电压检测信号和所述焊接电弧电压电流波形信号，生成并输出焊接电弧电压控制信号(716);另设有快速数字开关(718)，所述焊接电弧电压电流时间时序分配信号通过所述快速数字开关控制所述焊接电弧电流控制信号和所述焊接电弧电压控制信号的选择，并驱动所述焊接电源产生可控制金属过渡的焊接电弧。
2.根据权利要求1所述的金属过渡气体保护焊接控制系统，其特征在于:所述电弧短路检测电路(300)为高速信号比较电路(303)，所述金属过渡波形控制系统输出预置电弧短路阀值信号(302 )给所述电弧短路检测电路，所述电弧短路检测电路接收所述电弧电压检测信号(301)和所述电弧短路阀值信号，生成并输出电弧状态检测信号(304)给所述金属过渡波形控制系统。
3.根据权利要求2所述的金属过渡气体保护焊接控制系统，其特征在于:所述金属过渡波形控制系统包括数字滤波处理系统(401)和电弧控制系统(402)，所述数字滤波处理系统接收所述电弧状态检测信号并进行数字滤波处理后，输出给所述电弧控制系统(402)。
4.根据权利要求1所述的金属过渡气体保护焊接控制系统，其特征在于:所述金属过渡波形控制系统包括同步脉冲控制单元(601)，所述电弧缩颈预检电路(600)包括电弧参数记忆电路(604)、数字延时单元(602)、参数记忆单元(603)、中间参数记忆单元(605)和高速比较放大单元(606);所述同步脉冲控制单元能够产生时间分割脉冲信号(501)，并输出给所述数字延时单元、所述参数记忆单元和所述电弧参数记忆电路；所述电弧参数记忆电路(604)能够接收所述时间分割脉冲信号(501)和所述电弧电压检测信号(301)，生成并输出第一电弧参数信号(611)给所述中间参数记忆单元(605);所述数字延时单元(602)能够接收所述时间分割脉冲信号(501)并生成延时同步脉冲信号(610);所述中间参数记忆单兀(605)能够接收所述延时同步脉冲信号(610)和所述第一电弧参数信号(611),生成并输出第二电弧参数信号(608 )给所述高速比较放大单元(606 )和参数记忆单元(603 );所述参数记忆单元(603)能够接收所述时间分割脉冲信号(501)和所述第二电弧参数信号(608)，生成并输出第三电弧参数信号(609 )给所述高速比较放大单元(606 );所述高速比较放大单兀(606)能够接收所述第二电弧参数信号(608)和所述第三电弧参数信号(609),生成并输出电弧缩颈控制信号(607)。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的金属过渡气体保护焊接控制系统的控制方法，其特征在于:包括如下焊接控制状态: 状态①、金属过渡波形控制系统根据电弧状态检测信号判断电弧是否发生了短路，判定短路发生后，金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元降低焊 接电源的电流直至达到预设的第一设定值，并维持一段预设的第一设定时间后，进入状态②； 状态②、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流以第一变化率增加，直至达到预设的第二设定值后，进入状态③； 状态③、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流以第二变化率增加，第二变化率小于第一变化率，直至电弧缩颈预检电路判定焊接熔滴液桥即将分离后，进入状态④； 状态④、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元降低焊接电源的电流直至预设的第一设定值，并维持一段预设的第二设定时间后，进入状态⑤； 状态⑤、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流以第三变化率增加，该第三变化率大于第一变化率，直至达到预设的第三设定值，并维持一段预设的第三设定时间后，电流以第四变化率下降直至预设的第四设定值后，进入状态⑥； 状态⑥、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流维持一段预设的第四设定时间后，以第五变化率下降直至预设的第五设定值后，进入状态⑦； 状态⑦、金属过渡波形控制系统通过电弧电压电流分配单元系统、电流调节单元及电压调节单元控制焊接电源的电流维持直至下一次电弧短路发生被检测，进入状态①。
全文摘要
本发明公开了一种金属过渡气体保护焊接控制系统及其控制方法，该控制系统包括气体保护焊枪、为所述气体保护焊枪提供金属焊丝的送丝控制系统和控制金属焊丝熔接产生焊接电弧的焊接电源，还包括电流采集放大电路、电压取样放大电路、电弧短路检测电路、电弧缩颈预检电路、金属过渡波形控制系统、电弧电压电流分配单元系统、电弧电流调节单元和电弧电压调节单元；本发明能够准确检测金属过渡时燃弧、短路状态的变化，精确可靠地对焊接熔滴液桥的收缩状态进行预判断，从而实现焊接电弧熔滴过渡过程的全数字化控制，达到精确控制燃弧能量和焊缝熔深的目的。
文档编号B23K9/095GK103071894SQ20131000775
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者吴海音, 王述琳 申请人:昆山安意源管道科技有限公司