点焊电源输出调节方法、装置、系统和存储介质与流程

本申请涉及电阻焊接技术领域，特别是涉及一种点焊电源输出调节方法、装置、系统和存储介质。

背景技术：

在电子制造领域，涉及大量漆包线点焊。目前，漆包线点焊通常采用精密逆变电阻点焊电源，焊头采用特殊的回路结构，焊头通过夹头连接在逆变电源的输出端，焊头中间分离使得电流通过焊头底端形成回路。在漆包线点焊时，由于焊头底端横截面积小，使得焊头底端在通电后具有更大的电流密度，温度升高更快，有利于漆包线脱漆与焊接过程的顺利进行。

传统的漆包线点焊电源一般采用恒定电流控制方法、恒定电压控制方法或者恒定功率控制方法来控制其输出，但是在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统技术无法很好地控制点焊电源的输出，导致焊头出现热积累的问题，降低了焊头的工作寿命。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种点焊电源输出调节方法、装置、系统和存储介质。

为了实现上述目的，本申请实施例中提供了一种点焊电源输出调节方法，包括以下步骤：

处理实时采集到的焊头处于热平衡阶段的当前焊接电流和当前焊接电压，得到焊头的当前电阻；热平衡阶段的起始时刻为焊头的电阻变化率和焊接能量变化率均等于零的时刻；

处理参考特征值、点焊电源初始运行时的预设工艺参数和当前电阻，得到点焊电源的待调节电压；参考特征值为根据预设工艺参数和焊头进入热平衡阶段时的焊接电流、焊接电压得到；

根据待调节电压，调节点焊电源下一焊接时刻的输出电压。

在其中一个实施例中，处理实时采集到的焊头处于热平衡阶段的当前焊接电流和当前焊接电压，得到焊头的当前电阻的步骤包括：

获取焊头处于热平衡阶段的当前电阻变化率和当前焊接能量变化率；

在当前电阻变化率大于零、且当前焊接能量变化率小于零时，处理当前焊接电流与当前焊接电压，得到当前电阻。

在其中一个实施例中，参考特征值包括第一参考电阻和第一参考焊接能量；预设工艺参数包括焊接时间；

基于以下步骤获取第一参考电阻和第一参考焊接能量：

将焊接电压与焊接电流的商，确认为第一参考电阻；

将焊接电压、焊接电流与焊接时间的积，确认为第一参考焊接能量。

在其中一个实施例中，参考特征值包括第二参考电阻和第二参考焊接能量；预设工艺参数包括焊接时间；

基于以下步骤获取第二参考电阻和第二参考焊接能量：

获取焊头进入热平衡阶段时的多个焊接电流的电流平均值，以及多个焊接电压的电压平均值；

将电压平均值与电流平均值的商，确认为第二参考电阻；

将电压平均值、电流平均值与焊接时间的积，确认为第二参考焊接能量。

在其中一个实施例中，基于以下公式获取待调节电压：

其中，un表示待调节电压；rn表示当前电阻；qc表示参考焊接能量；rc表示参考电阻；t表示预设工艺参数中的焊接时间。

另一方面，本申请实施例还提供了一种点焊电源输出调节装置，包括：

当前电阻获取模块，用于处理实时采集到的焊头处于热平衡阶段的当前焊接电流和当前焊接电压，得到焊头的当前电阻；热平衡阶段的起始时刻为焊头的电阻变化率和焊接能量变化率均等于零的时刻；

待调节电压获取模块，用于处理参考特征值、当前电阻和点焊电源初始运行时的预设工艺参数，得到点焊电源的待调节电压；参考特征值为根据预设工艺参数和焊头进入热平衡阶段时的焊接电流、焊接电压得到；

调节模块，用于根据待调节电压，调节点焊电源的输出电压。

在其中一个实施例中，当前电阻获取模块包括：

变化率获取单元；获取焊头处于热平衡阶段的当前电阻变化率和当前焊接能量变化率；

当前电阻获取单元，用于在当前电阻变化率大于零、且当前焊接能量变化率小于零时，处理当前焊接电流与当前焊接电压，得到当前电阻。

再一方面，本申请实施例还提供了一种点焊电源输出调节系统，包括点焊电源控制器；控制器用于实现上述方法的步骤。

在其中一个实施例中，还包括焊接电压反馈电路和焊接电流反馈电路；

点焊电源控制器的第一端连接焊接电压反馈电路的第一端，第二端连接焊接电流反馈电路，第三端用于连接点焊电源的第一端；点焊电源的另一端用于给焊头供电；焊接电压反馈电路的另一端用于采集焊头的当前焊接电压；焊接电流反馈电路的另一端用于采集焊头的当前焊接电流。

又一方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

通过处理实时采集到的焊头处于热平衡阶段的当前焊接电流和当前焊接电压，得到焊头的当前电阻；处理参考特征值、当前电阻和点焊电源初始运行时的预设工艺参数，得到点焊电源的待调节电压，其中，热平衡阶段的起始时刻为焊头的电阻变化率和焊接能量变化率均等于零的时刻，参考特征值为根据预设工艺参数和焊头进入热平衡阶段时的焊接电流、焊接电压得到；根据待调节电压，调节点焊电源下一焊接时刻的输出电压，使得本申请点焊电源输出调节方法能够根据反馈的焊接电流和焊接电压，来实时调节点焊电源的输出电压，从而减少焊头的热积累现象，提高了焊头的工作寿命。

附图说明

图1为一个实施例中点焊电源输出调节方法的第一流程示意图；

图2为一个实施例中点焊电源输出调节方法的第二流程示意图；

图3为一个实施例中点焊电源输出调节装置的第一结构框图；

图4为一个实施例中点焊电源输出调节装置的第二结构框图；

图5为一个实施例中点焊电源输出调节系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

为了解决传统技术无法很好地控制点焊电源的输出，导致焊头出现热积累的问题，降低了焊头的工作寿命的问题，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种点焊电源输出调节方法，包括以下步骤：

步骤s110，处理实时采集到的焊头处于热平衡阶段的当前焊接电流和当前焊接电压，得到焊头的当前电阻；热平衡阶段的起始时刻为焊头的电阻变化率和焊接能量变化率均等于零的时刻。

其中，焊头为点焊头。热平衡阶段为焊头的产热和散热达到了平衡。在实际焊接过程中，从开始焊接就实时采集焊头的焊接电流和焊接电压，从而根据焊接电流和焊接电压实时计算焊头的焊接电阻和焊接能量。再根据当前时刻的焊接电阻与上一时刻的焊接电阻得到电阻变化率，根据当前时刻的焊接能量和上一时刻的焊接能量得到焊接能量变化率。

在一个示例中，可通过电阻变化率和焊接能量变化率来判断焊头是否进入热平衡阶段，从焊接开始，焊头的电阻变化率和焊接能量变化率从不稳定慢慢趋近于零，最后等于零，在当电阻变化率和焊接能量变化率均等于零时，则说明焊接进入热平衡状态。

其中，可根据当前电阻与上一时刻电阻得到电阻变化率，进一步的，基于以下公式获取电阻变化率：

其中，rn′表示电阻变化率；rn表示当前电阻；rn-1表示上一时刻电阻。

另外，可根据当前焊接能量和上一时刻焊接能量得到焊接能量变化率，进一步的，基于以下公式获取焊接能量变化率：

其中，qn′表示焊接能量变化率；qn表示当前焊接能量；qn-1表示上一时刻焊接能量。

在焊头进入热平衡阶段后，焊接电压和焊接电流可能会发生浮动，因此需要实时采集焊头的焊接电流和焊接电压，并根据焊接电流和焊接电压的反馈调节点焊电源的输出电压。在焊头进入热平衡阶段后，开始调节点焊电源的输出电压，采集当前焊接电流和当前焊接电压，从而根据当前焊接电流和焊接电压计算出当前电阻。

步骤s120，处理参考特征值、点焊电源初始运行时的预设工艺参数和当前电阻，得到点焊电源的待调节电压；参考特征值为根据预设工艺参数和焊头进入热平衡阶段时的焊接电流、焊接电压得到。

其中，参考特征值用于作为调整点焊电源的参考值。在一个示例中，参考特征值可采用上一次点焊工艺过程中的历史值。在又一个示例中，可在当前点焊工艺过程中，采集焊头进入热平衡阶段是的焊接电流和焊接电压，根据预设工艺参数、焊接电流和焊接电压获得参考特征值。

在一个具体的实施例中，参考特征值包括第一参考电阻和第一参考焊接能量；预设工艺参数包括焊接时间；

基于以下步骤获取第一参考电阻和第一参考焊接能量：

将焊接电压与焊接电流的商，确认为第一参考电阻；

将焊接电压、焊接电流与焊接时间的积，确认为第一参考焊接能量。

需要说明的是，在焊头进入热平衡阶段时，采集一个时刻的焊接电流和焊接电压，根据一个焊接电流和焊接电压得到参考电阻和参考焊接能量。进一步，还可基于以下公式获取参考焊接能量：

其中，qc表示参考焊接能量；u表示焊接电压；rc表示参考电阻；t表示焊接时间。

或者基于以下公式获取参考焊接能量：

qc＝i²rct

其中，i表示焊接电流。

在又一个具体的实施例中，参考特征值包括第二参考电阻和第二参考焊接能量；预设工艺参数包括焊接时间；

基于以下步骤获取第二参考电阻和第二参考焊接能量：

获取焊头进入热平衡阶段时的多个焊接电流的电流平均值，以及多个焊接电压的电压平均值；

将电压平均值与电流平均值的商，确认为第二参考电阻；

将电压平均值、电流平均值与焊接时间的积，确认为第二参考焊接能量。

需要说明的是，在焊头进入热平衡阶段时，采集多个时刻的焊接电流和焊接电压，并获得多个时刻的焊接电流的平均电流值以及多个时刻的焊接电压的平均电压值，通过该方法可提高了参考特征值的精确度，从而提高了本申请调节点焊电源的输出电压的精确度。

预设工艺参数为开始启动点焊电源时，给点焊电源设置的初始值。在一个示例中，预设工艺参数包括初始输出电压和焊接时间。其中，初始输出电压为点焊电源开始运行时输出的电压，焊接时间为一次点焊的时长。进一步的，预设工艺参数用于点焊电源获取满足预设焊接接头拉升强度的工件。换言之，在点焊电源按照该预设工艺参数运行时，能够焊接处满足预设焊接接头拉升强度的工件。具体的，可采用正交试验方法优化选取预设工艺参数。

待调节电压用于调整点焊电源的下一焊接时刻的输出电压。进一步的，基于以下公式获取待调节电压：

其中，un表示待调节电压；rn表示当前电阻；qc表示参考焊接能量；rc表示参考电阻；t表示预设工艺参数中的焊接时间。

上述公式可基于以下步骤获得：

点焊过程中焊头产生的能量为：q＝c×m×δt，其中，c表示焊头的比热容；m焊接区域的质量；δt表示温升。

又因为，m＝ρ×v，其中，ρ表示焊接区域的密度；v表示焊接区域体积。

将焊接区域等效为长方体，可得v＝s×l，其中，s表示焊接区域的横截面积；l为焊接区域的长度。

可得，q＝c×ρ×s×l×δt，令c×ρ×l×δt＝ki。

又因为，焊头的电阻为可得参考电阻对应的焊接区域的横截面积为当前电阻对应的焊接区域的横截面积为

可得，又因为，qn＝ki×sn。

可得qn＝ki×(rn/rc)×sc＝qc×(rn/rc)；

又因为，

可得，

步骤s130，根据待调节电压，调节点焊电源下一焊接时刻的输出电压。

本申请点焊电源输出调节方法的各实施例中，通过处理实时采集到的焊头处于热平衡阶段的当前焊接电流和当前焊接电压，得到焊头的当前电阻；处理参考特征值、当前电阻和点焊电源初始运行时的预设工艺参数，得到点焊电源的待调节电压，其中，热平衡阶段的起始时刻为焊头的电阻变化率和焊接能量变化率均等于零的时刻，参考特征值为根据预设工艺参数和焊头进入热平衡阶段时的焊接电流、焊接电压得到；根据待调节电压，调节点焊电源下一焊接时刻的输出电压，使得本申请点焊电源输出调节方法能够根据反馈的焊接电流和焊接电压，来实时调节点焊电源的输出电压，从而减少焊头的热积累现象，提高了焊头的工作寿命。

在一个实施例中，如图2所示，一种点焊电源输出调节方法，包括以下步骤：

步骤s210，获取焊头处于热平衡阶段的当前电阻变化率和当前焊接能量变化率；

步骤s220，在当前电阻变化率大于零、且当前焊接能量变化率小于零时，处理实时采集到的焊头处于热平衡阶段的当前焊接电流和当前焊接电压，得到焊头的当前电阻；

步骤s230，处理参考特征值、当前电阻和点焊电源初始运行时的预设工艺参数，得到点焊电源的待调节电压；参考特征值为根据预设工艺参数和焊头进入热平衡阶段时的焊接电流、焊接电压得到；

步骤s240，根据待调节电压，调节点焊电源下一焊接时刻的输出电压。

其中，在焊头进入热平衡后，焊接电流和焊接电压可能会发生浮动，从而导致当前电阻变化率和当前焊接能量变化率可能会发生浮动，因此，可采用当前电阻变化率和当前焊接能量变化率来判断焊接过程中的焊头的物体特性是否发生变化，具体的，当前电阻变化率大于零、且当前焊接能量变化率小于零时，说明焊头的物体特性发生了变化，从而采用本实施例的步骤获取待调节电压，来调节点焊电源的输出电压。

当前电阻变化率可根据当前电阻和上一时刻电阻获得，当前焊接能量变化率可根据当前焊接能量和上一时刻焊接能量获得。在当前电阻变化率大于零、且当前焊接能量变化率小于零，判定焊头的物理特性发生变化，随即根据处理出的待调节电压，调节点焊电源下一焊接时刻的输出电压。

需要说明的是，步骤s220至步骤s240与上述实施例中的步骤s110至步骤s130相同，此处不再赘述。

本申请点焊电源输出调节方法的各实施例中，在热平衡阶段中，实时获取焊头的当前电阻变化率和当前焊接能量变化，根据当前电阻变化率和当前焊接能量变化来判断焊头是否发生物理特性变化，在出现物理特征变化，才进入获取待调节电压的步骤，有利于提高本申请运行的针对性，简化运行流程。

应该理解的是，虽然图1和2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1和2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种点焊电源输出调节装置，包括：

当前电阻获取模块310，用于处理实时采集到的焊头处于热平衡阶段的当前焊接电流和当前焊接电压，得到焊头的当前电阻；热平衡阶段的起始时刻为焊头的电阻变化率和焊接能量变化率均等于零的时刻；

待调节电压获取模块320，用于处理参考特征值、当前电阻和点焊电源初始运行时的预设工艺参数，得到点焊电源的待调节电压；参考特征值为根据预设工艺参数和焊头进入热平衡阶段时的焊接电流、焊接电压得到；

调节模块330，用于根据待调节电压，调节点焊电源的输出电压。

在一个实施例中，如图4所示，一种点焊电源输出调节装置，当前电阻获取模块310包括：

变化率获取单元311，用于获取焊头处于热平衡阶段的当前电阻变化率和当前焊接能量变化率；

当前电阻获取单元313，用于在当前电阻变化率大于零、且当前焊接能量变化率小于零时，处理当前焊接电流与当前焊接电压，得到当前电阻。

关于点焊电源输出调节装置的具体限定可以参见上文中对于点焊电源输出调节方法的限定，在此不再赘述。上述点焊电源输出调节装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于点焊电源输出调节系统中的点焊电源控制器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，如图5所示，还提供了一种点焊电源输出调节系统，包括点焊电源控制器510；点焊电源控制器510用于实现本申请点焊电源输出调节方法各实施例所述方法的步骤。

进一步的，还包括焊接电压反馈电路520和焊接电流反馈电路530；

点焊电源控制器510的第一端连接焊接电压反馈电路520的第一端，第二端连接焊接电流反馈电路530，第三端用于连接点焊电源540的第一端；点焊电源540的另一端用于给焊头550供电；焊接电压反馈电路520的另一端用于采集焊头550的当前焊接电压；焊接电流反馈电路530的另一端用于采集焊头550的当前焊接电流。

其中，电源主电路为焊头提供电压。

本申请点焊电源输出调节系统各实施例中，能够实时采集焊头的当前焊接电流和当前焊接电压作为点焊电源控制器的反馈，实时调节电源主电路的输出电压。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

处理实时采集到的焊头处于热平衡阶段的当前焊接电流和当前焊接电压，得到焊头的当前电阻；热平衡阶段的起始时刻为焊头的电阻变化率和焊接能量变化率均等于零的时刻；

处理参考特征值、当前电阻和点焊电源初始运行时的预设工艺参数，得到点焊电源的待调节电压；参考特征值为根据预设工艺参数和焊头进入热平衡阶段时的焊接电流、焊接电压得到；

根据待调节电压，调节点焊电源下一焊接时刻的输出电压。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

获取焊头处于热平衡阶段的当前电阻变化率和当前焊接能量变化率；

若当前电阻变化率大于零、且当前焊接能量变化率小于零，则获取当前电阻，

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

获取焊接电压与焊接电流的商，得到第一参考电阻；

获取焊接电压、焊接电流与焊接时间的积，得到第一参考焊接能量。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

获取焊头进入热平衡阶段时的多个焊接电流的电流平均值，以及多个焊接电压的电压平均值；

获取电压平均值与电流平均值的商，得到第二参考电阻；

获取电压平均值、电流平均值与焊接时间的积，得到第二参考焊接能量。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。