一种焊接机器人电源控制方法及控制系统与流程

本发明涉及焊接电源控制领域，具体涉及一种焊接机器人电源控制方法及控制系统。

背景技术

机器人焊接工作站用焊接电源，采用计算机数字控制全控桥变压器式逆变电路将高压直流电变换为高频低压脉冲电流，再经过全波整流、滤波变为适合进行电弧焊接的低压大电流直流电，焊接电源同时具有焊丝送丝机控制功能，可对送丝机进行送丝速度进行控制。

在现有的机器人焊接工作站中，根据焊接工艺要求对工件进行焊接操作时，需要对焊接电源的电源外特性和送丝机进行完全及时地控制。现有焊接电源不能满足此要求,不能由焊接机器人控制器来设置、调整与控制焊接电源的外特性。现有焊接电源只能在焊接电源上手动选择焊接电源内置的外特性。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种焊接机器人电源控制方法及系统，其中，一种焊接机器人电源控制方法具体技术方案如下：

一种焊接机器人电源控制方法，其特征在于：

采用以下步骤，

步骤1：焊接机器人在焊接工作开始前，根据每条焊缝焊接工艺的需要，对焊接电源进行外特性的设置；

步骤2：焊接电源接受焊接电源的规格化外特性数据，把规格化外特性数据存储在智能焊接电源的内部存储器中；

步骤3：焊接电源利用接收到的规格化外特性数据，对外特性建立索引；

步骤4：在焊接工作进行时接受焊接机器人的指令，选择相应的电源特性对焊接机器人进行实时控制；

步骤5：焊接电源以选择的外特性对焊接机器人的输出电压和输出电流进行精确控制，送丝速度按输出电压和输出电流调整，实现焊接电源与焊接机器人协调工作；

步骤6：如果需要更换焊接工艺与工件，按照步骤1至步骤4，重新进行焊接电源外特性的设置。

进一步地：所述步骤2具体为：焊接电源接受焊接电源的规格化外特性数据，把这些数据存储在智能焊接电源的随机数据存储器和非易失存储器中。

一种焊接机器人电源控制系统具体技术如下：

一种焊接机器人电源控制系统，其特征在于：包括焊接电源主控制计算机和焊接机器人控制器，所述焊接电源主控制计算机的通信端口通过数字通讯接口与所述焊接机器人控制器通信；

在所述主控制计算机内设置有随机数据存储器和非易失存储器；

所述焊接电源主控制计算机的控制端口与送丝机控制器的控制端口相连。

本发明的有益效果为：第一，本发明使焊机的各项功能对于机器人来说是透明的，可由机器人控制器对焊接电源的外特性进行完全及时地控制。

第二，本发明对焊接工业机器人和智能焊接电源组成的焊接工作站系统，提高电弧焊接的质量和焊接工作效率具有重要意义。

第三，电源的动态输出外特性由机器人控制器根据焊接工艺要求实时地进行设置、调整与控制。

附图说明

图1为焊接电源输出单位电压和单位电流的相关关系的焊接电源的规格化外特性；

图2为焊接机器人电源控制系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示为焊接电源输出单位电压和单位电流的相关关系的焊接电源的规格化外特性，在主控计算机中以二维数组的形式实现。

如图2所示为焊接机器人电源控制系统结构图。

本发明采用c语言进行定义，也可以采用其他任何计算机语言形式，焊接电源的规格化外特性的c语言数据结构定义如下：

这个数据结构定义了一个最大长度为32字符的焊接电源外特性的名称name、32位整型数识别号outlinid和长度为11的浮点数二维数组charadata。

该二维数组的第一组为电流，第二组为电压，此二维数组表示了一个焊接电源的外特性。

这个数据结构由焊接电源和焊接机器人控制器共享，焊接机器人控制器按此结构发送数据至焊接电源。

焊接电源的规格化外特性由焊接机器人控制器根据焊接工艺要求通过数据通讯总线进行设置。

焊接电源的主控计算机中的随机存储器和非易失快速数据存储器为规格化外特性数据预留足够的存储空间，通过数据总线接收并存储规格化外特性数据。

在焊接生产过程中，关机或重启焊接电源系统，存储在非易失存储器中的焊接电源的规格化外特性数据可被载入随机数据存储器中使用，无需重新设置。只有在更换焊接工艺与工件时，才需要重新进行焊接电源规格化特性的设置。

焊接电源在工作时，接收焊接机器人控制器发出的输出外特性选择和设定工作电压和电流的指令，焊接机器人控制器发出指令实例如下：

焊接电源控制计算机接收这些指令，按照指令要求设置焊机外特性，在焊接工作时按照要求的工作控制模式controlmode进行恒压或恒流控制，这里为恒压控制模式controlmode＝0，在系统允许的最大工作电流imax和最高工作电压vmax范围内，如imax＝400a，vmax＝50v，通过比例变换得到实际工作外特性。

实际计算步骤如下：

1.选取焊接电源输出外特性

焊接电源输出外特性数据可描述为：

电流标准化数值ir＝irk(数据charadata[0][0,1,...,10]),

电压标准化数值ur＝urk(数据charadata[1][0,1,...,10]),

下标k＝0,1,...,10；非数据点上的ir和ur数值可由线性插值获得。

2.设定工作电压和电流

恒压特性时

先计算电流规格化比例系数ci，再计算电压比例系数cu

imax＝400a，umax＝50v,

ig＝120a,ug＝19v,

电流规格化比例系数ci＝1/imax＝1/400，

电流规格化值为ir＝ig*ci＝120*1/400＝0.3，

查表得ur＝0.82，

电压比例系数cu＝ug/ur＝19/0.82；

若工作电流为ig为200安培时，ir＝ig*ci＝200*1/400＝0.5，

查表得ur＝0.75，

按恒压输出特性电压给定值为ug＝ur*cu＝0.75*19/0.82＝17.378伏特。

3.根据工作电流设定工作电压，由控制器调整脉宽来控制输出电压，从而实现恒压输出特性。

类似，恒流控制模式时，先计算电压比例系数cu，再计算电流比例系数ci,公式为cu＝1/umax,ci＝ig/imax,ur＝ug*cu，ig＝ir*ci；

根据工作电压ug设定工作电流ig，由控制器调整脉宽来控制输出电流，实现恒流输出特性。

焊接电源以此实际工作外特性对焊机输出电压和输出电流进行精确控制，送丝速度按输出电压和输出电流调整，实现焊接电源与焊接机器人协调工作，机器人控制器由此实现对焊接电源外特性的完全控制。