交流波形自动调整控制方法以及装置与流程

1.本公开的实施例涉及电焊机焊接领域，具体地，涉及一种交流波形自动调整控制方法以及装置。


背景技术：

2.在电焊机焊接过程中，当焊接行走速度不变的情况时，由于工件不平整或者焊枪移动过程中距离工件的距离发生变化，会导致弧长发生变化，从而导致焊缝宽度的变化。


技术实现要素：

3.针对此，本公开的实施例提供了一种交流波形自动调整控制方法，可以有效的控制焊缝宽度的变化，减小焊缝宽度变化甚至保持不变，有利于提高焊缝的美观度以及工艺要求。
4.本公开的至少一个实施例提供了一种交流波形自动调整控制方法，包括：
5.确定焊接过程中的焊接弧压；
6.确定参考弧压；以及
7.根据所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差，确定交流波形的调整参数。
8.在本公开的一个实施例中，确定焊接过程中的焊接弧压包括：
9.采集焊接电源输出端电压；
10.确定输出电缆上的电压；以及
11.基于所述电源输出端电压和所述输出电缆上的电压确定焊接过程中的焊接弧压。
12.在本公开的一个实施例中，确定所述输出电缆上的电压包括：
13.确定或者输入输出电缆的电阻；
14.采集所述焊接电源的输出电流；以及
15.确定所述输出电缆上的电压。
16.在本公开的一个实施例中，所述交流波形自动调整控制方法还包括：根据所述交流波形的调整参数，输出调整后的交流波形。
17.在本公开的一个实施例中，确定参考弧压包括：采集焊接过程中的电流，基于所述电流确定参考弧压。
18.在本公开的一个实施例中，确定参考弧压包括：
19.接收用户输入的用户弧长调整参数；以及
20.采集焊接过程中的电流，基于所述电流和所述用户弧长调整参数确定参考弧压。
21.在本公开的一个实施例中，根据所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差，确定所述交流波形的调整参数包括：
22.在所述焊接弧压大于所述参考弧压的情况下，使所述交流波形朝着脉冲波形方向变化，增大脉冲正半周上升沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比，以及增大脉冲负半周下降沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比，其中，调整前后的焊接电流有效值保持
不变；以及
23.在所述焊接弧压小于所述参考弧压的情况下，使所述交流波形朝着圆角矩形波方向变化，增大圆角矩形波正半周电流两端的弧度以及负半周电流两端的弧度，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变。
24.在本公开的一个实施例中，根据所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差，确定所述交流波形的调整参数包括：
25.在所述焊接弧压与所述参考弧压的差大于第一阈值的情况下，使所述交流波形朝着脉冲波形方向变化，增大脉冲正半周上升沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比，以及增大脉冲负半周下降沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变；以及
26.在所述焊接弧压与所述参考弧压的差小于第二阈值的情况下，使波形朝着圆角矩形波方向变化，增大圆角矩形波正半周电流两端的弧度以及负半周电流两端的弧度，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变。
27.本公开的至少一个实施例还提供了一种交流波形自动调整控制装置，包括：
28.弧压采集单元，配置为采集焊接过程中的焊接弧压；
29.参考弧压确定单元，配置为确定参考弧压；
30.偏差确定单元，配置为确定所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差；以及
31.波形调整参数确定单元，配置为根据所述偏差，确定交流波形的调整参数。
32.在本公开的一个实施例中，所述交流波形自动调整控制装置还包括：输出单元，配置为根据所述脉冲的波形调整参数，输出调整后的交流波形。
33.在本公开的一个实施例中，所述弧压确定单元包括：焊接电源输出端电压采集子单元，配置为采集焊接电源输出端电压；输出电缆电压确定单元，配置为确定输出电缆上的电压；以及确定子单元，配置为基于所述焊接电源输出端电压和所述输出电缆上的电压，确定焊接弧压。
34.在本公开的一个实施例中，所述参考弧压确定单元包括电流采集子单元，所述电流采集子单元配置为采集焊接过程中的电流，所述参考弧压确定单元基于所述电流确定参考弧压。
35.在本公开的一个实施例中，所述交流波形自动调整控制装置还包括用户弧长调整参数输入单元，配置为接收用户输入的用户弧长调整参数，所述参考弧压确定单元配置为响应于所述用户弧长调整参数输入单元接收到用户输入的用户弧长调整参数，基于所述电流和所述用户弧长调整参数确定所述参考弧压。
36.在本公开的一个实施例中，所述偏差确定单元还包括阈值设定子单元，所述阈值设定子单元配置为设置第一阈值和第二阈值，所述偏差确定单元配置为在所述焊接弧压和所述参考弧压之间的差大于第一阈值的情况下确定弧长变长，在所述焊接弧压和所述参考弧压之间的差小于第二阈值的情况下确定弧长变短。
37.在本公开的一个实施例中，所述波形调整参数确定单元配置为响应于所述偏差确定单元确定弧长变长输出脉冲波形的参数，以及响应于所述偏差确定单元确定弧长变短输出圆角矩形波的参数。
38.在本公开的一个实施例中，所述波形调整参数确定单元配置为在所述偏差确定单
元确定弧长变长的情况下使波形朝着脉冲波形方向变化，增大脉冲正半周上升沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比以及增大脉冲负半周下降沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变，以及配置为在所述偏差确定单元确定弧长变短的情况下使波形朝着圆角矩形波方向变化，增大圆角矩形波正半周电流两端的弧度以及负半周电流两端的弧度，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变。
39.本公开的至少一个实施例提供了一种非易失性存储介质，其上存储有处理器可执行的计算机程序，响应于处理器执行所述计算机程序，所述处理器配置为实施上述任一交流波形自动调整控制方法中的操作。
40.本公开的至少一个实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括处理器可执行程序计算机程序，在所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器被配置为实施上述任一交流波形自动调整控制方法中的操作。
41.在根据本公开实施例的交流波形自动调整控制方法和装置中，利用焊接弧压和参考弧压之间的关系判断焊接弧长相对于参考弧长的关系，在焊接弧压增大的情况下，改变交流矩形波为脉冲波形，增大焊缝，在焊接弧压减小的情况下，改变交流矩形波为圆角矩形波，减小焊缝，从而保证焊缝宽度的一致。
附图说明
42.图1示出了焊接过程中弧长长度和焊缝宽度之间的关系；
43.图2示出了根据本公开一实施例的交流波形自动调整控制方法的流程图；
44.图3示出了根据本公开一实施例的交流波形自动调整控制方法中确定焊接过程中的焊接弧压的流程图；
45.图4示出了根据本公开又一实施例的交流波形自动调整控制方法的流程图；
46.图5示出了根据本公开一实施例的交流波形自动调整控制方法中确定参考弧压的流程图；
47.图6示出了根据本公开一实施例的交流波形自动调整控制方法中调整波形的示意图；
48.图7示出了根据本公开一实施例的交流波形自动调整控制装置的结构框图；以及
49.图8示出了根据本公开一实施例的交流波形自动调整控制装置中的弧压确定单元的结构框图。
具体实施方式
50.下面通过附图和实施例对本公开进一步详细说明。通过这些说明，本公开的特点和优点将变得更为清楚明确。
51.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
52.此外，下面所描述的本公开不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
53.随着铝及铝合金材料在现代工业生产中应用越来越广泛，尤其在汽车制造业，航
空航天，船舶等领域得到更广泛的引用。铝焊接也随着铝合金应用的增多而增多。交流tig铝焊接作为铝焊接的一种，在铝焊接中起着重要的作用。
54.在自动焊焊接过程中，焊接行走速度是不变的，由于工件表面不平整或者大工件线性度比较差，会导致工件与钨极的距离发生变化。在手工焊时，也有由于焊工对焊枪控制等人工操作的误差，导致工件与钨极的距离发生变化。
55.在工件与钨极的距离发生变化的情况下，如果电弧保持之前的状态不变，会导致焊缝的宽度发生变化。图1示出了无焊缝宽度控制(即，电弧形态不发生变化)的情况下随着工件与钨极距离的变化而导致的焊缝宽度发生变化的情形。
56.如图1所示，标准状态s时，钨极与工件距离l2时，焊缝宽度d2；当钨极与工件距离减小变为s-状态时，钨极与工件距离l1，焊缝宽度d1；当钨极与工件距离增大变为s+状态时，钨极与工件距离l3，焊缝宽度d3。经过实验和理论推导，电弧等温线如图1所示，越靠近钨极尖端，电弧温度越高，而远离的位置，温度越低，而工件的焊缝宽度与给工件加热的温度和时间有关，加热温度越高，时间越长，工件越容易熔化，当行走速度相等时，焊缝宽度只与电弧与工件接触位置的温度有关，即当距离越近，焊缝越宽，距离越远，焊缝越窄。从图中可以看出，当l1《l2《l3,d1》d2》d3。
57.为了使焊缝宽度在钨极与工件间距离发生变化时，保持焊缝宽度不变，需要在钨极与工件距离发生变化时，对电弧形态进行调整，从而保持焊缝宽度一致。
58.本公开的实施例提供了一种交流波形自动调整控制方法，以在钨极与工件距离发生变化时，对电弧形态进行调整，保持焊缝宽度一致。
59.本公开的至少一个实施例提供了一种交流波形自动调整控制方法，如图2所示，包括：
60.s01，确定焊接过程中的焊接弧压；
61.s02，确定参考弧压；以及
62.s03，根据所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差，确定交流波形的调整参数。
63.在本公开的一个实施例中，如图3所示，确定焊接过程中的焊接弧压包括：s011，采集焊接电源输出端电压；s012，确定输出电缆上的电压；以及s013，基于所述电源输出端电压和所述输出电缆上的电压确定焊接过程中的焊接弧压。
64.可以通过自动确定输出电缆上的电阻，然后通过采集焊接电源的输出电流，确定输出电缆上的电压。或者，可以通过输入输出电缆上的电阻，然后通过采集焊接电源的输出电流，确定输出电缆上的电压。
65.在本公开的一个实施例中，如图4所示，所述交流波形自动调整控制方法还包括：在确定了所述交流波形的调整参数之后，所述交流波形自动调整控制方法还包括：
66.s04，根据所述交流波形的调整参数，输出调整后的交流波形。
67.在焊接过程中采集电源输出电压uf，减去输出端电缆电压后作为焊接过程中的焊接弧压uw，用于客观地反映弧长，即钨极与工件之间的距离。
68.在本公开的一个实施例中，确定参考弧压包括：采集焊接过程中的电流，基于所述电流确定参考弧压。
69.在tig焊接中，焊接过程中输出的电流与电流设定值相等，此时，基于焊接过程中输出的电流，可以获得标准弧压。由于焊接过程中输出的电流等于电流预设值，此时，该参
考弧压实际上是标准弧压。标准弧压ud＝a*if+b，其中，if为采集的电流值，a、b为常数，此为系统默认的标准弧压。将该标准弧压作为参考弧压ur。钨极与工件之间的距离弧长ld与弧压之间存在对应关系，弧压可以间接反映弧长。
70.在根据本公开的实施例中，会将确定的参考弧压对应的弧长作为参考弧长。在uw》ur时，判定弧压增大，弧长变长，此时，根据所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差，确定脉冲的波形调整参数，以使焊缝变宽，之后根据所述脉冲的波形调整参数，输出调整后的脉冲波形。在uw《ur时，判定弧压减小，弧长变短，此时根据所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差，确定圆角矩形波的调整参数，以使焊缝变窄，之后根据所述交流波形的调整参数，输出调整后的交流波形。
71.在本公开的一个实施例中，如图5所示，确定参考弧压包括：s021，接收用户输入的用户弧长调整参数；以及s022，采集焊接过程中的电流，基于所述电流和所述用户弧长调整参数确定参考弧压。
72.如果用户输入的用户弧长调整参数为us，那么，参考弧压为ur＝ud+us，ud＝a*if+b，其中，if为采集的电流值，a、b为常数，us为用户输入的用户弧长调整参数。在uw》ur时，判定弧压增大，弧长变长，此时，根据所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差，使所述交流波形朝着脉冲波形方向变化，增大脉冲正半周上升沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比以及增大脉冲负半周下降沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变，并输出调整后的脉冲波形。在uw《ur时，判定弧压减小，弧长变短，此时根据所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差，使所述交流波形朝着圆角矩形波方向变化，增大圆角矩形波正半周电流两端的弧度以及负半周电流两端的弧度，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变。
73.例如，在本公开的一个实施例中，以200a电流焊接为例计算标准弧长，其中，参数a取0.04，b取10，计算出的标准弧压ud为18v。当用户没有输入用户弧长调整参数的情况下，参考弧压可以确定为18v。如果用户输入用户弧长调整参数为-1，那么参考弧压为ur＝18-1＝17v。如果用户输入用户弧长调整参数为1，那么参考弧压为ur＝18+1＝19v。
74.图6示出了根据本公开一个实施例的交流波形自动调整控制方法中根据所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差确定交流波形的调整参数的示意图。在uw》ur时，判定焊接弧压增大，弧长变长，此时需要使交流波形朝着脉冲波形方向输出，使焊缝变宽。如图6中所示的波形b为标准波形。如果此时的uw》ur时，判定焊接弧压增大，弧长变长，需要增大脉冲的能量输出，使焊缝变宽。在对应的调整后的波形a中，使所述交流波形朝着脉冲波形方向变化，增大脉冲正半周上升沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比以及增大脉冲负半周下降沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变。对于图6中的波形b，如果uw《ur时，判定弧压减小，弧长变短，需要减小脉冲的能量输出，使焊缝变窄。在对一个的调整后的波形c中，使所述交流波形朝着圆角矩形波方向变化，增大圆角矩形波正半周电流两端的弧度以及负半周电流两端的弧度，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变。
75.在本公开的一个实施例中，根据所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差，确定脉冲的波形调整参数包括：
76.在所述焊接弧压大于所述参考弧压的情况下，使所述交流波形朝着脉冲波形方向
变化，增大脉冲正半周上升沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比以及增大脉冲负半周下降沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变；以及
77.在所述焊接弧压小于所述参考弧压的情况下，使波形朝着圆角矩形波方向变化，增大圆角矩形波正半周电流两端的弧度以及负半周电流两端的弧度，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变。
78.在本公开的某些实施例中，并不会在焊接弧压只要大于所述参考弧压或者只要小于所述参考弧压的情况下就会对脉冲的波形调整参数进行调整，而是在所述参考弧压和所述参考弧压的差大于第一阈值的情况下确定弧压增大，在所述参考弧压和所述参考弧压的差小于第二阈值的情况下确定弧压减小。
79.在本公开的一个实施例中，根据所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差，确定交流波形的调整参数包括：
80.在所述焊接弧压与所述参考弧压的差大于第一阈值的情况下，使所述交流波形朝着脉冲波形方向变化，增大脉冲正半周上升沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比以及增大脉冲负半周下降沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变；以及
81.在所述焊接弧压与所述参考弧压的差小于第二阈值的情况下，使波形朝着圆角矩形波方向变化，增大圆角矩形波正半周电流两端的弧度以及负半周电流两端的弧度，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变。
82.继续以上文提到的200a变流焊接，参数a＝0.04，b＝10，为例进行说明。假设用户输入用户弧长调整参数为-1，那么参考弧压为ur＝18-1＝17v。取第一阈值为0.3v，第二阈值为-0.3v，在焊接弧压大于17.3v时，焊接弧压与参考弧压的差大于第一阈值，判定弧压变大，弧长变长，此时调整波形参数，使输出电弧变宽，在焊接弧压小于16.7v时，焊接弧压与参考弧压的差小于第二阈值，判定弧压变小，弧长变短，此时调整波形参数，使输出电弧变窄。
83.在本公开的实施例中，利用焊接弧压和参考弧压之间的关系判断弧长相对于标准弧长的关系，在焊接弧压增大的情况下，提高脉冲能量输出，增大焊缝，在焊接弧压减小的情况下，减小脉冲能量输出，减小焊缝，从而保证焊缝宽度的一致。
84.本公开的实施例还提供了一种交流波形自动调整控制装置，以在钨极与工件距离发生变化时，对电弧形态进行调整，保持焊缝宽度一致。
85.本公开的至少一个实施例提供了一种交流波形自动调整控制装置，如图7所示，所述交流波形自动调整控制装置600包括：
86.弧压确定单元601，配置为确定焊接过程中的焊接弧压；
87.参考弧压确定单元602，配置为确定参考弧压；
88.偏差确定单元603，配置为确定所述焊接弧压和所述参考弧压之间的偏差；以及
89.波形调整参数确定单元604，配置为根据所述偏差，确定交流波形的调整参数。
90.在本公开的一个实施例中，如图7所示，所述交流波形自动调整控制装置还包括输出单元605，配置为根据所述交流波形的调整参数，输出调整后的交流波形。
91.在本公开的一个实施例中，如图8所示，所述弧压确定单元601包括：焊接电源输出
端电压采集子单元6011，配置为采集焊接电源输出端电压；输出电缆电压确定单元6012，配置为确定输出电缆上的电压；以及确定子单元6013，配置为基于所述焊接电源输出端电压和所述输出电缆上的电压，确定焊接弧压。
92.在本公开的一个实施例中，所述参考弧压确定单元602包括电流采集子单元，所述电流采集子单元配置为采集焊接过程中的电流，所述参考弧压确定单元602基于所述电流确定参考弧压。
93.在本公开的一个实施例中，所述交流波形自动调整控制装置600还包括用户弧长调整参数输入单元606，配置为接收用户输入的用户弧长调整参数。
94.在所述交流波形自动调整控制装置600包括所述用户弧长调整参数输入单元606的情况下，响应于所述用户弧长调整参数输入单元606接收到用户输入的用户弧长调整参数，所述参考弧压确定单元602基于所述电流和所述用户弧长调整参数确定所述参考弧压。
95.在本公开的一个实施例中，所述偏差确定单元603还包括阈值设定子单元，所述阈值设定子单元配置为设置第一阈值和第二阈值，所述偏差确定单元603配置为在所述焊接弧压和所述参考弧压之间的差大于第一阈值的情况下确定弧长变长，在所述焊接弧压和所述参考弧压之间的差小于第二阈值的情况下确定弧长变短。
96.在本公开的一个实施例中，所述波形调整参数确定单元604配置为在所述偏差确定单元603确定弧长变长的情况下使所述交流波形朝着脉冲波形方向变化，增大脉冲正半周上升沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比以及增大脉冲负半周下降沿的峰值电流、减小基值电流并调整占空比，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变，以及配置为在所述偏差确定单元603确定弧长变短的情况下使所述交流波形朝着圆角矩形波方向变化，增大圆角矩形波正半周电流两端的弧度以及负半周电流两端的弧度，其中，调整前后的焊接电流有效值保持不变。
97.根据本公开实施例的交流波形自动调整控制装置中的各个单元模块的实现与本文上述的交流波形自动调整控制方法实施例中的步骤的实现方式相同，具体实现请参见上文的交流波形自动调整控制方法实施例。
98.在根据本公开实施例的交流波形自动调整控制装置中，利用焊接弧压和参考弧压之间的关系判断焊接弧长相对于参考弧长的关系，以调整交流波形参数的方式，即，在焊接弧压增大的情况下，改变交流矩形波为脉冲波形，增大焊缝，在焊接弧压减小的情况下，改变交流矩形波为圆角矩形波，减小焊缝，保证焊缝宽度的一致。
99.本公开的至少一个实施例提供了一种非易失性存储介质，其上存储有处理器可执行的计算机程序，响应于处理器执行所述计算机程序，所述处理器配置为实施上述任一交流波形自动调整控制方法中的操作。
100.本公开的至少一个实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括处理器可执行程序计算机程序，在所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器被配置为实施上述任一交流波形自动调整控制方法中的操作。
101.在本公开的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于本公开工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
102.在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
103.以上结合了优选的实施方式对本公开进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本公开进行多种替换和改进，这些均落入本公开的保护范围内。