CN101539558A - 药芯焊丝的药粉百分比检测方法 - Google Patents

Abstract

一种药芯焊丝的药粉百分比检测方法，包括以下步骤：(1)预设极限和倍率初值；(2)启动焊丝成型机运转；(3)对空心焊丝的速度V₁和药芯焊丝的速度V₂分别进行采集；(4)对采集到的实时速度进行计算和处理，得出药芯焊丝药粉含量的百分比；(5)对步骤(4)中的所测得的药粉含量百分比进行分析判断，如果不符合标准，则调整步骤(1)中的极限和倍率初值，进入步骤(3)；如果符合标准，则继续运行。该方法能够实现在工作状态下较准确地测量成型后的药芯焊丝内部的药粉填充比的变化情况，从而能稳定检测出填充比不良的产品。并且该检测方法不受焊丝现场恶劣环境中如电导率、磁导率等诸多因素的影响，使得检测结果更加准确有效。

Description

药芯焊丝的药粉百分比检测方法

技术领域

本发明涉及一种药芯焊丝的药粉百分比检测方法。

背景技术

随着我国桥梁，公路和造船行业的不断的推进，焊接行业也不断的发展，对于焊接材料与焊接工艺的要求逐步提高。而焊接材料中的药芯焊丝使用范围的日益拓宽，就必定要求药芯焊丝的制造工艺也逐步提高，所以相关的药粉含量的检测系统也逐步出现。

传统的检测技术是通过涡流检测实现的，涡流检测技术就是接受药芯焊丝的涡流信号。可是当被测物体出现量变时会导致检测线圈的阻抗变化，从而影响涡流信号的输出。影响药粉含量的检测因素很多，主要有电导率、磁导率、几何形状、温度、检测线圈与被测物体的相对位置、工件中的冷加工和热处理应力、缺陷的非连续性、信噪比等。由于这些因素的干扰，使普通涡流检测仪器对检测的信号处理分析很困难，也造成药粉含量的零点偏移。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够不受现场恶劣环境中的诸多因素影响，使得检测结果更加准确有效的药芯焊丝的药粉百分比检测方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种药芯焊丝的药粉百分比检测方法，包括以下步骤：

(1)、预设极限初值和倍率初值；

(2)、启动焊丝成型机运转；

(3)、对加药粉前的空心焊丝的速度V₁和加药粉后的药芯焊丝的速度V₂分别进行采集；

(4)、对采集到的实时速度进行计算和处理，得出药芯焊丝药粉含量的百分比；

(5)、对步骤(4)中的所测得的药粉含量百分比进行分析判断，如果不符合标准，则调整步骤(1)中的极限初值和倍率初值，进入步骤(3)；如果符合标准，则继续运行。

进一步的本发明技术方案还包括在步骤(5)之后对符合标准的极限值和倍率值进行微调的步骤，。

步骤(4)中，所述的控制器通过如下公式对获取的实时速度模拟信号进行计算和处理：

$y\∝k\frac{l_2}{l_1}=k\frac{(k_{b2}+k_{b3})k_{a2}{V}_2}{k_{a1}{k}_{b1}{V}_1}$

其中，k_a1为空心焊丝的机械传动比，k_b1为空心焊丝的调整比例系数，V₁为空心焊丝的速度模拟信号；

k_b2为药芯焊丝调整比例系数，k_b3为含粉焊丝形变量的调整比例系数，k_a2为药芯焊丝机械传动比，V₂为药芯焊丝速度模拟信号；

k为人为设定的调整比例系数。

所述的空心焊丝的速度V₁和所述的药芯焊丝的速度V₂是通过非接触式测量技术检测出的。

所述的空心焊丝的速度V₁和所述的药芯焊丝的速度V₂是通过传动马达变频器检测出的。

本发明与现有技术相比，具有下列优点：通过对加药粉前的空心焊丝的速度和加药粉后的药芯焊丝的速度分别采集，然后运算，能够实现在工作状态下较准确地测量成型后的药芯焊丝内部的药粉填充比的变化情况，从而能稳定检测出填充比不良的产品。为企业减少不必要的原材料浪费，提高了工作效率。从而进一步的提高企业的制造能力及生产管理水平。并且该检测方法不受焊丝现场恶劣环境中如电导率、磁导率等诸多因素的影响，使得检测结果更加准确有效。

附图说明

附图1为本发明的流程框图；

附图2为药粉满时百分比为10％、15％、20％下坐标图。

具体实施方式

药芯焊丝是通过焊丝成型机加工而成的，成型机先将钢带拉成空心焊丝，再往空心焊丝里加药粉，使之成为药芯焊丝，然后圈绕收线。

如附图1所示，一种药芯焊丝的药粉百分比检测方法，打开测试仪电源后，包括以下步骤：

(1)、通过人机预设极限和倍率初值、并输入工字轮号、工号、钢带厚度及检测范围等信息，

(2)、启动焊丝成型机运转；

(3)、通过传动马达变频器对加药粉前的空心焊丝的速度V₁和加药粉后的药芯焊丝的速度V₂分别进行采集；

(4)、通过高速A/D转换器将检测出的空心焊丝的速度模拟信号V₁和药芯焊丝的速度模拟信号V₂都转换为数字信号送入PLC控制器；PLC控制器对采集到的实时速度进行计算和处理，得出药芯焊丝药粉含量的百分比；

(5)、对步骤(4)中的所测得的药粉含量百分比进行分析判断，如果不符合标准，则调整步骤(1)中的极限和倍率初值，进入步骤(3)；如果符合标准，则继续运行。对于不符合标准的百分比，通过PLC控制器控制指示灯及报警器，当填充比过高或过低时，报警器发出警示音。从而减少人为对药粉含量的检测判断，延误工作时间。

并且通过D/A转换器将由第(4)步骤得出的百分比数字信号转换为模拟信号并由仪表与记录仪显示，较为准确的显示百分比的动态数据和曲线，记录仪在线记录药粉填充比的变化情况，同时指针式仪表清楚的动态显示填充比。

钢带成型侧的单位时间内焊丝形变量和焊丝收线侧的单位时间内焊丝形变量之间存在线性关系，分析时分为空心焊丝和含粉焊丝两种情况，即

空心焊丝——Δt内焊丝成型侧形变量为l₁，焊丝收线侧为l₂；

含粉焊丝——Δt内焊丝成型侧形变量为l₁，焊丝收线侧为l₂+Δl；

可看出空心焊丝和药芯焊丝的单位时间内形变量不同，而药芯焊丝中的差别ΔL就是我们分析的重点。

分析如下：

设药芯焊丝成型侧Δt内形变量为l₁＝k_a1k_b1V₁，

其中，k_a1为空心焊丝的机械传动比，k_b1为空心焊丝的调整比例系数，V₁为空心焊丝的速度模拟信号；

焊丝收线侧Δt内为l₂＝k_a2k_b2V₂+Δl，

k_b2为药芯焊丝调整比例系数，k_a2为药芯焊丝机械传动比，V₂为药芯焊丝速度模拟信号，Δl为药芯焊丝和空心焊丝的对比量；

而Δl＝k_a2k_b3V₂，(k_b3为含粉焊丝对比量的调整比例系数，)；

再设药粉含量为y，那么l₂＝k_a2k_b2V₂+k_a2k_b3V₂，单位时间Δt内的比值 $\frac{l_2}{l_1}=\frac{(k_{b2}+k_{b3})k_{a2}{V}_2}{k_{a1}{k}_{b1}{V}_1}\∝\mathrm{ky},$

即 $y\∝k\frac{l_2}{l_1}=k\frac{(k_{b2}+k_{b3})k_{a2}{V}_2}{k_{a1}{k}_{b1}{V}_1},$ 其中的比例系数k可由现场实测得到，并向人机人为设定的调整比例系数，

步骤(4)中，所述的控制器正是通过如上公式对获取的实时速度模拟信号进行计算和处理，从而得到药粉含量的百分比。

在步骤(5)之后还包括对符合标准的极限和倍率值进行微调的步骤。该步骤修正百分比正常显示。

百分比参数校正

同类型钢带的百分比参数修正

该系统的百分比数据根据钢带和药粉成型过程中的物理形变量计算得出，即成型前未填药粉的钢带和填充药粉成型后的钢带形变量。由于不同成型机的机械变量不同，受其影响的钢带形变物理量也不同，所以不同成型机在测试阶段中已经通过程式换算得出不同的参数。具备的参数调整功能可调整因机械变量的变化而造成的百分比变化，确保检测百分比数据的准确性。

通过人为调整参数，从而修正百分比显示正常的步骤。当百分比异常时，通过以下两种方法调整参数后，可修正百分比的正常显示。

修正倍率值

当人机显示的百分比数据大于实际测试的百分比数据时，可调低倍率的设定值；当人机显示的百分比数据小于实际测试的百分比数据时，可调高倍率的设定值，使显示百分比数据与实测数据一致。

修正极限值

极限值有高限设定、超高限设定、低限设定和超低限设定四种，高限和低限为报警预备，超高限和超低限为百分比的报警点。

根据用户的质量要求，需要调整百分比上限报警点时就上调高限设定和超高限设定，需要调整百分比下限报警点时就下调低限设定和超低限设定。由此可放大或缩小百分比的报警范围。

更换钢带种类百分比参数校正

当钢带种类变化后，成型机的机械变量也随之变化，受其影响的钢带形变物理量也不同，所以同一成型机更换钢带后须测试并记录必要数据计算出该参数。换钢带种类校正。

当确定该类型钢带的物理形变的参数后，重复同类型钢带的百分比的调整方法。

更换钢带种类校正

该系统的百分比数据根据钢带和药粉成型过程中的物理形变量计算得出，即成型前未填药粉的钢带和填充药粉成型后的钢带形变量。由于不同成型机的机械变量不同，受其影响的钢带形变物理量也不同，所以不同成型机在测试阶段中已经通过程式换算得出不同的参数。具备的参数调整功能可调整因机械变量的变化而造成的百分比变化，确保检测百分比数据的准确性。

目前客户采用的钢带成型的药芯焊丝的制作方法，所以更换钢带种类时需重新校正参数。

A.测试数据

首先测试三种状态，即钢带填充药粉空时、钢带填充药粉正常时和钢带药粉满时，在每种状态下调节成型机速度为30m/min、50m/min和90m/min，分别监视PLC程式，最后求出平均值。

B.计算数据

求出平均值Avg₁，Avg₂和Avg₃，其中设定药粉空时百分比为10％，药粉正常时百分比为15％，药粉满时百分比为20％则可制作如下的坐标图，见图2。

在该图表中，tana＝(Avg₁-Avg₂)/(15-10)，则由此可计算出百分比函数关系

y＝(Avg₁-x)/tana+10＝(Avg₁+10-x)/tana，其中(Avg₁+10)和tana是我们要获取的参数。

注：可将Avg₂代入函数关系中，验证药粉满时百分比是否为20％如果不一致，可修改tana减小误差。

注：药粉空时百分比为10％，药粉正常时百分比为15％，药粉满时百分比为20％是假设值，实际中三种状态下的百分比与假设值存在误差，我们可取三种状态下的实测百分比，计算出的结果更精确。

修改程式

由专业人员从PLC中调出程式，找到需要修改的数值，把常数Avg₂和10*tana代入，并重新传送至PLC。

当完成了1.人机参数设定，2.百分比参数校正和3.更换钢带种类校正等步骤后，即完成了药粉检测仪的设定和校正，检测仪便可正常工作。

Claims (5)

1、一种药芯焊丝的药粉百分比检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、预设极限和倍率初值；

(2)、启动焊丝成型机运转；

(3)、对加药粉前的空心焊丝的速度V₁和加药粉后的药芯焊丝的速度V₂分别进行采集；

(4)、对采集到的实时速度进行计算和处理，得出药芯焊丝药粉含量的百分比；

(5)、对步骤(4)中的所测得的药粉含量百分比进行分析判断，如果不符合标准，则调整步骤(1)中的极限和倍率初值，进入步骤(3)；如果符合标准，则继续运行。

2、根据权利要求1所述的药芯焊丝的药粉百分比检测方法，其特征在于：在步骤(5)之后还包括对符合标准的极限和倍率值进行微调的步骤。

3、根据权利要求1所述的药芯焊丝的药粉百分比检测方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的控制器通过如下公式对获取的实时速度模拟信号进行计算和处理：

$y\∝k\frac{l_2}{l_1}=k\frac{(k_{b2}+k_{b3})k_{a2}{V}_2}{k_{a1}{k}_{b1}{V}_1}$

其中，k_a1为空心焊丝的机械传动比，k_b1为空心焊丝的调整比例系数，V₁为空心焊丝的速度模拟信号；

k_b2为药芯焊丝调整比例系数，k_b3为含粉焊丝形变量的调整比例系数，k_a2为药芯焊丝机械传动比，V₂为药芯焊丝速度模拟信号；

k为人为设定的调整比例系数。

4、根据权利要求1所述的药芯焊丝的药粉百分比检测方法，其特征在于：所述的空心焊丝的速度V₁和所述的药芯焊丝的速度V₂是通过非接触式测量技术检测出的。

5、根据权利要求4所述的药芯焊丝的药粉百分比检测方法，其特征在于：所述的空心焊丝的速度V₁和所述的药芯焊丝的速度V₂是通过传动马达变频器检测出的。

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