CN102398100A - 摇动电弧窄间隙焊接系统的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种摇动电弧窄间隙焊接系统的控制方法及装置，焊接系统由焊炬和控制器连接组成，控制器具有互连的两单片机，由参数设置按钮选择所要设置的参数类型，第一单片机分时设定不同摇动工艺参数并发送到第二单片机，光电开关将检测的往复式圆弧形摇动轨迹的中点电信号输入第二单片机，第二单片机输出控制信号经第一光电隔离电路后由驱动控制器驱动空心轴电机带动焊丝绕中心轴线转动，并自动定位焊丝焊前摇动的中点；第二单片机控制电弧在待焊坡口内作往复式圆弧形摇动轨迹或单向圆周形摇动轨迹的摇动；本发明发挥双单片机控制的优势，控制电路简单，实现数字化高精度控制，满足多位置焊缝的窄间隙焊接要求。

Description

摇动电弧窄间隙焊接系统的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特指一种对摇动电弧窄间隙焊接系统进行控制的方法及装置。

背景技术

窄间隙熔化极气体保护焊是采用气体作为保护介质，焊后无需清渣，同时热输入适中，工艺性好，是一种高效、高质量、低成本的先进焊接技术。如何保证待焊工件坡口两侧壁均匀稳定熔透，是实现高质量窄间隙熔化极电弧焊接的关键技术之一。为此，国内外先后开发出多种窄间隙熔化极焊接新工艺，其中具有代表性的有：麻花焊丝焊接法、蛇形焊丝焊接法、高速旋转电弧焊接法等。这些新工艺都在一定程度上解决了窄间隙熔化极焊接时两侧壁熔合不良的问题，但它们存在共同的缺点，即难以用于空间位置的自由焊接。

中国专利申请号为200810236274.5、名称为“摇动电弧窄间隙熔化极气体保护焊接方法及焊炬”公开的焊炬，其连接电缆同时固连在电刷机构和联接头上，空心轴电机通过联轴器联接导电杆，焊丝穿过电缆联接头的中心孔从导电嘴的中心孔送出，在直型导电杆的下端固定连接件，微弯型导电杆的一端通过连接件与直型导电杆相连，另一端与导电嘴相接。焊接时，控制器控制空心轴电机直接驱动直型导电杆和可伸入工件坡口的微弯型导电杆绕焊炬中心轴线往复运动，带动从导电嘴中心孔送出的焊丝端部的电弧在待焊工件坡口内作圆弧形摇动，实现摇动电弧窄间隙焊接。该方法及焊炬的缺点是：1、电弧摇动轨迹为单一的往复式圆弧形摇动轨迹，工艺适应范围较小。2、控制器主要采用模拟电路和分离元器件构成，控制电路比较复杂，控制器体积较大，控制精度有限，操作使用不够方便。

发明内容

本发明的目的是为克服现有窄间隙焊炬的电弧摇动轨迹单一以及控制器控制精度不高的缺陷而提出一种利用单片机对摇动电弧窄间隙焊接系统进行数字化精确控制的方法，本发明同时还提出实现该控制方法的装置，电弧摇动轨迹既可以是往复式圆弧形摇动轨迹，也可以是单向圆周形摇动轨迹。

本发明摇动电弧窄间隙焊接系统控制方法的技术方案是包括以下步骤：

1)由参数设置按钮选择所要设置的参数类型，旋动旋转编码器使摇动工艺参数值转换成两路脉冲信号后输入第一单片机，第一单片机分时设定不同摇动工艺参数达到要求值且通过显示电路显示，并将已设定好的摇动工艺参数值发送到第二单片机；

2)光电开关检测往复式圆弧形摇动轨迹的中点，并将检测电信号输入第二单片机，第二单片机输出控制信号经第一光电隔离电路后由驱动控制器驱动空心轴电机，空心轴电机带动光栅盘、微弯型导电杆、导电嘴中心孔送出的焊丝一起绕焊炬中心轴线转动；

3)在发光管和光电接收管对准光栅通光孔的中心线时停止空心轴电机转动，使微弯型导电杆弯向待焊坡口的正前方或正后方，焊丝末端点的垂直投影点处于焊炬中心线上以自动定位焊丝焊前摇动的中点；

4)当第二单片机检测到功能开关组件中的启焊开关闭合，引燃焊电弧，第二单片机驱动空心轴电机按已设定好的摇动工艺参数规定的摇动轨迹转动，带动电弧在待焊坡口内作往复式圆弧形摇动轨迹或单向圆周形摇动轨迹的摇动；第二单片机根据光电开关的输出信号检算出电弧摇动频率值，并将电弧摇动频率发送给第一单片机；当第二单片机检测到功能开关组件的启焊开关断开，第二单片机通过焊接时序控制电路停止电弧的摇动并保存本次摇动工艺参数值。

本发明摇动电弧窄间隙焊接系统的控制装置采用的技术方案是：焊接系统由焊炬和控制器连接组成，焊炬具有直型导电杆，直型导电杆从上至下依次固定套有空心轴电机和光栅盘；直型导电杆下端是微弯型导电杆和导电嘴，焊丝依次穿过直型导电杆、微弯型导电杆和导电嘴的中心孔后伸入待焊坡口中产生焊接电弧；光栅盘上开有光栅通光孔，发光管和光电接收管分别位于光栅盘的上、下方且与光栅通光孔的位置对应；光栅盘、发光管和光电接收管组成光电开关；控制器分别连接空心轴电机和光电开关；控制器具有互连的第一、第二单片机，第一单片机输入接口与旋转编码器和参数设置按钮电相接、其输出接口与显示电路相接并外接第一在线串行编程接口；第二单片机分别与光电开关、第一、第二光电隔离电路和第二在线串行编程接口相接；第一光电隔离电路连接驱动控制器，驱动控制器外接空心轴电机；第二光电隔离电路分别外接焊接时序控制电路和功能开关组件。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1、发挥双单片机控制的优势，控制电路简单，软件编程与实时升级方便，装置体积小，实施成本低，工作可靠性高，可实现摇动电弧窄间隙焊接的数字化控制。

2、单个旋转编码器与参数设置选择按钮配合使用，可实现多个电弧摇动工艺参数的分时数字化设定，简化了与单片机之间的硬件接口电路设计，提高了参数调节精度。

3、焊丝焊前摇动轨迹中点定位控制方法和电弧摇动频率检测算法简单，单片机软件编程易实现，实用性强，检测控制精度高。

4、通过选择不同的摇动方式和摇动工艺参数组合，可方便灵活地控制电弧摇动轨迹，满足多位置焊缝的窄间隙焊接要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步详细说明；

图1为摇动电弧窄间隙焊接系统工作示意图；

图2为摇动电弧窄间隙焊接系统的控制装置结构图；

图3为图1中焊丝2焊前摇动轨迹中点的自动检测定位原理图；

图4为图1中焊丝2摇动频率实时检测原理图。

图中：1.送丝机；2.焊丝；3.空心轴电机；4.光栅盘；5.电刷；6.微弯型导电杆；7.导电嘴；8.电弧；9.待焊坡口；10.焊接电源；11.光耦座；12-1.发光管；12-2.光电接收管；13.光栅通光孔(或通光条)；14.直型导电杆；16-1.电弧8往复式圆弧形摇动轨迹(相对于焊炬)；16-2.电弧8的单向圆周形摇动轨迹(相对于焊炬)；17.控制器；19.旋转编码器；20.参数设置按钮；21.第一单片机；22.(数码和状态)显示电路；23、30.第一、第二在线串行编程接口；24.驱动控制器；27.第二单片机；28.光电开关；29.焊接时序控制电路；31、33.第一、第二光电隔离电路；32.功能开关组件；34.往复式圆弧形摇动时光电开关28输出的脉冲电信号波形；35.摇动周期；36.单向圆周形摇动时光电开关28输出的脉冲电信号波形；

图1中，O.光栅中心点；OO₂.焊炬中心轴线；O₁.焊丝2末端位于摇动中点时在焊炬中心轴线OO₂上的垂直投影点；O₄.往复式圆弧形摇动轨迹16-1的中点；A₁和A₂.电弧8作单向圆周形16-2摇动时在坡口9两侧壁停留点；OC₁.光栅通光孔13的中心线；

图3中；O₃.光耦座11中的发光管12-1在光栅盘4上的投影点；D₁D₂和D₃D₄为光栅通光条13的两个边缘线；

图4中，①、②、③表示焊丝2或电弧8作往复式圆弧形摇动时，光电开关28输出脉冲电信号波形34在一个完整摇动周期35内的三个下降沿；④、⑤表示电弧8作单向圆周形摇动时，光电开关28输出脉冲电信号波形36在一个完整摇动周期35内的两个下降沿。

具体实施方式

如图1所示，摇动电弧窄间隙焊接系统由焊炬和控制器17连接组成，其中，焊炬具有一个直型导电杆14，直型导电杆14从上至下依次固定套有空心轴电机3、光栅盘4和电刷5，直型导电杆14的下端是微弯型导电杆6，微弯型导电杆6的下端接导电嘴7。导电嘴7伸入待焊坡口9中，焊丝2的上端连接送丝机2，由送丝机1送出的焊丝2，焊丝2依次穿过直型导电杆14、微弯型导电杆6和导电嘴7的中心孔后，从导电嘴7的中心孔穿出，伸入待焊坡口9中产生焊接电弧8。光栅盘4上开有光栅通光孔13，光栅盘4的一侧设置光耦座11，光耦座11上有发光管12-1和光电接收管12-2，发光管12-1和光电接收管12-2分别位于光栅盘4的上、下方且与光栅通光孔13的位置对应。电刷5连接焊接电源10，焊接电源10通过电刷5向焊接电弧8供电。

如图2所示，本发明摇动电弧窄间隙焊接系统的控制装置包括控制器17、空心轴电机3、和光电开关28。其中，控制器17具有第一单片机21、第二单片机27、旋转编码器19、参数设置按钮20、数码和状态的显示电路22、电机的驱动控制器24、焊接时序控制电路29、功能开关组件32、第一、第二在线串行编程接口23、30、第一、第二光电隔离电路31、33，以及其它接口电路、控制电源装置和安装电子元器件的印刷电路板、输入输出接口器件及电源装置的控制箱。图1中的光栅4、发光管12-1和光电接收管12-2一起构成图2中的光电开关28，控制器17分别连接空心轴电机3和光电开关28。光电开关28用于检测摇动频率与焊丝2或电弧8的往复式圆弧形摇动轨迹16-1的中点O4。第一单片机21通过其串行通讯接口TX₁、RX₁与第二单片机27互连，通过其输入接口与旋转编码器19和参数设置按钮20电路相接，通过其输出接口与显示电路22相接，同时外接第一在线串行编程接口23。第二单片机27通过其串行通讯接口TX₂、RX₂与第一单片机21互接，分别与光电开关28、第一、第二光电隔离电路31、33以及第二在线串行编程接口30相接，第一光电隔离电路31连接驱动控制器24，空心轴电机3与其驱动控制器24电气连接。第二光电隔离电路33分别外接焊接时序控制电路29和功能开关组件32。在控制箱上面板安装有功能开关组件32，功能开关组件32包括启焊开关、电机检查开关、试气开关以及气体保护方式选择开关。控制箱上面板上还安装有第一单片机21和第二单片机27、旋转编码器19、参数设置按钮20、显示电路22以及其他接口电路的印刷电路板，印刷电路板上有数码显示器件的一面朝上，控制箱通过控制电缆与被控对象之间实现电信号连接。

焊接过程中，本发明控制装置中的控制器17通过驱动控制器24使空心轴电机3通过直型导电杆14和微弯型导电杆6带动从导电嘴7中送出焊丝2端部的电弧8，电弧8在待焊坡口9内绕焊炬中心轴线OO₂作往复式圆弧形或单向圆周形的摇动，实现摇动电弧窄间隙焊接。

本发明控制器17采用两片单片机双机控制，其中，第一单片机21用于实现摇动工艺参数的设定与显示功能，第二单片机27用于实现摇动轨迹与焊接过程控制功能，第二单片机27的摇动轨迹与焊接过程控制包括：焊丝焊前摇动中点定位、电弧摇动轨迹控制及焊接时序控制。两片单片机工作在并行模式，相对独立，可单独进行管理，两单片机之间的信息交换通过异步串行通信来实现。第二单片机27与外围电路(包括电机驱动控制器24、功能开关组件32和焊接时序控制电路29)之间采用光电隔离电路31和33进行隔离，可有效防止噪音干扰，提高系统工作可靠性。功能开关组件32为一组开关，包含启焊开关、试气开关、电机检查开关、气体保护方式(单层或双层保护)选择开关等。系统设计时，为第一单片机21和第二单片机27分别预留了在线串行编程端口23和30，可方便地实现控制程序的在线升级。本发明通过以下控制方法实现摇动参数控制、摇动轨迹控制、焊接过程控制三大功能。控制方法具体包括如下步骤：

1)控制系统上电后进行初始化，第一单片机21读出其内部存储的前次摇动工艺参数值，并通过数码显示电路22显示出来。旋动旋转编码器19配合使用参数设置按钮20，根据焊接工艺需要修改摇动工艺参数值。在摇动工艺参数值设置时，首先按动参数设置按钮20选择所要设置的参数类型：即摇动频率(0.1～9.99Hz可调)，摇动幅值(0.1～180.0°可调)，或电弧在坡口侧壁停留时间(1～999ms可调)。并通过二极管显示电路22随即点亮相应参数的设置状态灯；然后，旋动旋转编码器19，摇动工艺参数值经过旋转编码器19转换成两路脉冲信号后，从输入端口进入第一单片机21，第一单片机21通过检测从其高速脉冲输入端口读入的脉冲信号，结合参数设置按钮20发出的参数种类识别信号，实现不同摇动工艺参数的分时设定，使通过显示电路22中数码管显示出的该参数值达到要求值。调节旋转编码器19产生a相和b相两路脉冲电信号。第一单片机21记录旋转编码器19输出的a相脉冲数，同时比较a相与b相之间的相位关系，a相超前时，第一单片机21内部进行加计算，对应的摇动工艺参数值增加；b相超前时，第一单片机21内部进行减计算，对应的摇动工艺参数值减小。同时，第一单片机21将读入的摇动工艺参数值发送给显示电路22，实现摇动工艺参数的显示功能。当第一单片机21的RX₁端接收到第二单片机27从TX₂端发来的通信请求后，第一单片机21通过异步串行通信端TX₁将已设定好的摇动工艺参数值发送到第二单片机27的RX₂端口。

2)焊前，光电开关28检测往复式圆弧形摇动轨迹16-1的中点O₄，检测产生的脉冲电信号输入第二单片机27，第二单片机27输出控制信号，经第一光电隔离电路31后，经驱动控制器24驱动空心轴电机3，空心轴电机3带动光栅盘4、微弯型导电杆6、导电嘴7中心孔送出的焊丝2一起绕焊炬中心轴线OO₂转动，实现焊前焊丝摇动和焊接时电弧摇动控制。

3)当光耦座11中的发光管12-1和光电接收管12-2对准光栅通光孔(或通光条)13的中心线OC₁时，停止空心轴电机3的转动，此时，使微弯型导电杆6弯向待焊坡口9的正前方或正后方，焊丝2末端点的垂直投影点O₁处于焊炬中心线OO₂上，即实现焊丝2焊前摇动的中点O₄的自动定位。

上述焊前摇动的中点O₄的自动定位方法有以下两种：

第一种自动定位方法；焊丝2焊前摇动轨迹16-1中点O₄的自动定位控制方法(以光栅通光条为例)，如图3(a)所示，系统上电后，如果光耦座11中的发光管12-1投影点O₃处于光栅通光条13之外，那么，光电接收管12-2截止，光电开关28输出高电平。第二单片机27则控制空心轴电机3带动光栅盘4快速逆时针转动，当发光管12-1的投影O₃到达光栅通光条13的边缘线D₁D₂时，光电接收管12-2导通，光电开关28输出低电平，第二单片机27控制空心轴电机3减慢速度继续逆时针转动，同时开始记录空心轴电机3的转动角位移。当发光管12-1投影O₃落在光栅通光条13另一边缘线D₃D₄上时，光电接收管12-2再次截止，光电开关28输出高电平，第二单片机27控制空心轴电机3停止转动，同时停止记录电机的转动角位移，计算出发光管12-1投影O₃经过D₁D₂至D₃D₄光栅缺口(D₁D₂→D₃D₄)过程中空心轴电机3的旋转角位移值。然后，第二单片机27按照所计算出的旋转角位移值的一半，控制空心轴电机3顺时针转动，使得发光管12-1投影点O₃落在光栅通光条13的中心线OC₁上，此时焊丝2末端点在纸面上的垂直投影点O₁刚好处于焊炬中心线OO₂上，微弯型导电杆6弯向待焊坡口9的正前方(或正后方)，从而实现了焊丝2焊前摇动轨迹16-1中点O₄的自动定位。同样，若第二单片机27控制空心轴电机3作与上述相反方向的转动，类似地也可实现对焊丝2的焊前摇动轨迹16-1中点O₄进行定位的功能。

第二种自动定位方法；焊丝2焊前摇动轨迹16-1中点O₄的自动定位控制方法(以光栅通光条为例)，如图3(b)所示。系统上电后，如果光耦座11中的发光管12-1投影点O₃处于光栅通光条13之内，那么光电接收管12-2导通，光电开关28输出低电平。第二单片机27则控制空心轴电机3带动光栅盘4慢速逆时针转动，当发光管12-1投影O₃到达光栅通光条13边缘线D₃D₄时，光电接收管12-2截止，光电开关28输出高电平，第二单片机27控制空心轴电机3慢速顺时针转动，同时开始记录空心轴电机3的转动角位移。此时，发光管12-1投影O₃重新回到光栅通光条13之内，光电接收管12-2再次导通，光电开关28输出低电平。当发光管12-1投影O₃落在光栅通光条13另一边缘线D₁D₂上时，光电接收管12-2再次截止，光电开关28输出低电平，第二单片机27控制空心轴电机3停止转动，同时停止记录电机的转动角位移，计算出发光管投影O₃经过D₃D₄至D₁D₂光栅缺口(D₃D₄→D₁D₂)过程中空心轴电机3的旋转角位移值。然后，第二单片机27按照所计算出的旋转角位移值的一半，控制空心轴电机3逆时针转动，使得发光管12-1投影点O₃落在光栅通光条13的中心线OC₁上，此时焊丝2末端点在纸面上的垂直投影点O₁刚好处于焊炬中心线OO₂上，微弯型导电杆6弯向待焊坡口9的正前方(或正后方)，从而实现了对焊丝2焊前摇动轨迹16-1中点O₄的自动定位。同样，若第二单片机27控制空心轴电机3作与上述相反方向的转动，类似地也可实现对焊丝2的焊前摇动轨迹16-1中点O₄进行定位的功能。

4)焊前，通过功能开关组件32中的电机检查开关和试气开关，还可以分别微调电机摇动频率和设定保护气体流量。按下功能开关组件32中的启焊开关，第二单片机27进入焊接时序控制过程，当第二单片机27检测到功能开关组件32中的启焊开关闭合后，系统进入焊接状态，开始提前送气，焊接时序控制电路29控制气阀提前送保护气体后，送丝机1开始送丝，引燃焊接电弧8，电弧在引弧处摇动一定时间后，焊炬拖动机构带动焊炬行走，同时按设定的摇动工艺参数，进行摇动电弧窄间隙焊接。在焊接过程中，第二单片机27驱动空心轴电机3按摇动工艺参数规定的摇动轨迹开始转动，带动电弧8在待焊坡口9内作往复式圆弧形摇动轨迹16-1或单向圆周形轨迹16-2的摇动，第二单片机27根据光电开关28的输出信号检算出电弧摇动频率值。同时，根据显示电路22上的摇动频率显示值，旋动旋转编码器19微调摇动频率至所要求值，实现对电弧摇动频率值的实时检测。另外，可根据焊接实际需要，在线调节摇动工艺参数。电弧每摇动一个完整周期，第二单片机27都将实时检测到的电弧摇动频率通过异步串行通信电路TX₂发送给第一单片机21，并送数码显示电路22显示。当启焊开关松开时，第二单片机27通过焊接时序控制电路29进入进行熄弧，切断电弧后延时停止焊丝2或电弧8的摇动，最后停送保护气体，保存本次摇动工艺参数值，结束本次焊接过程。在上述控制操作过程中，第一单片机21一旦检测到控制器17掉电，立即将此次设置的电弧摇动工艺参数写入其内部存储器中，实现对焊接参数的掉电保护功能。

上述电弧摇动频率的检算方法有以下两种：

第一种检算方法：参见图1和图4，当电弧8(或焊丝2)相对于焊炬的摇动轨迹为往复式圆弧形摇动轨迹16-1时，摇动频率大小的检算方法如图4(a)所示，在一个完整的摇动周期35内，光耦座11中的发光管12-1和光电接收管12-2要先后两次通过光栅通光条13，相应地光电开关28输出的脉冲电信号波形34就要经历①、②、③这三个下降沿。如果第二单片机27从下降沿①开始计时，至接收到下降沿③时停止计时，那么在这三个下降沿之间的时长即为一个摇动周期35的长短，取倒数后即可得到摇动频率值。同样，根据上升沿的变化，也可以精确地检测出摇动频率值。

第二种检算方法：当电弧8(或焊丝2)相对于焊炬的摇动轨迹为单向圆周形摇动轨迹16-2时，其摇动频率大小的检算方法如图(b)所示。在一个完整的摇动周期35内，发光管12-1和光电接收管12-2只有一次通过光栅通光条13，相应地光电开关28输出的脉冲电信号波形36经历了④、⑤两个下降沿。如果第二单片机27从下降沿④开始计时，至接收到下降沿⑤时停止计时，那么在这两个下降沿之间的时长即为一个摇动周期35的长短，取倒数后即可得到摇动频率的大小。同样，根据上升沿的变化，也可以精确地检测出摇动频率值。

Claims (4)

1.一种摇动电弧窄间隙焊接系统的控制方法，其特征是包括如下步骤：

1)由参数设置按钮(20)选择所要设置的参数类型，旋动旋转编码器(19)使摇动工艺参数值转换成两路脉冲信号后输入第一单片机(21)，第一单片机(21)分时设定不同摇动工艺参数达到要求值且通过显示电路(22)显示，并将已设定好的摇动工艺参数值发送到第二单片机(27)；

2)光电开关(28)检测往复式圆弧形摇动轨迹(16-1)的中点O4，并将检测电信号输入第二单片机(27)，第二单片机(27)输出控制信号经第一光电隔离电路(31)后由驱动控制器(24)驱动空心轴电机(3)，空心轴电机(3)带动光栅盘(4)、微弯型导电杆(6)、导电嘴(7)中心孔送出的焊丝(20一起绕焊炬中心轴线OO₂转动；

3)在发光管(12-1)和光电接收管(12-2)对准光栅通光孔(13)的中心线OC₁时停止空心轴电机(3)转动，使微弯型导电杆(60弯向待焊坡口(9)的正前方或正后方，焊丝(20末端点的垂直投影点O₁处于焊炬中心线OO₂上以自动定位焊丝(2)焊前摇动的中点O₄；

4)当第二单片机(27)检测到功能开关组件(32)中的启焊开关闭合，引燃焊电弧(8)，第二单片机(27)驱动空心轴电机(3)按已设定好的摇动工艺参数规定的摇动轨迹转动，带动电弧(8)在待焊坡口(9)内作往复式圆弧形摇动轨迹(16-1)或单向圆周形摇动轨迹(16-2)的摇动；第二单片机(27)根据光电开关(28)的输出信号检算出电弧摇动频率值，并将电弧摇动频率发送给第一单片机(21)；当第二单片机(27)检测到功能开关组件(32)中的启焊开关断开，第二单片机(27)通过焊接时序控制电路(29)停止电弧(80的摇动并保存本次摇动工艺参数值。

2.根据权利要求1所述的摇动电弧窄间隙焊接系统的控制方法，其特征是：步骤3)中所述焊丝(2)焊前摇动的中点O₄的自动定位方法有两种，

第一种是；当发光管(12-1)投影点O₃处于光栅通光条(13)之外，光电接收管(12-2)截止，光电开关(28)输出高电平，第二单片机(27)控制空心轴电机(3)带动光栅盘(4)转动；当发光管(12-1)的投影O₃到达光栅通光条(13)的边缘线D₁D₂，光电接收管(12-2)导通，光电开关(28)输出低电平，第二单片机(27)控制空心轴电机(3)减慢速度继续同向转动，同时开始记录空心轴电机(3)的转动角位移；当发光管(12-10投影O₃落在光栅通光条(13)另一边缘线D₃D₄上，光电接收管(12-2)再次截止，光电开关(28)输出高电平，第二单片机(27)控制空心轴电机(3)停止转动，同时停止记录电机的转动角位移；计算出发光管(12-1)投影O₃经过D₁D₂至D₃D₄光栅缺口过程中空心轴电机(3)的旋转角位移值；第二单片机(27)按所计算出的旋转角位移值的一半控制空心轴电机(3)反向转动，使得发光管(12-1)投影点O₃落在光栅通光条(13)的中心线OC₁上即可；

第二种是：当发光管(12-1)投影点O₃处于光栅通光条(13)之内，光电接收管(12-2)导通，光电开关(28)输出低电平，第二单片机(27)控制空心轴电机(3)带动光栅盘(4)慢速逆时针转动；当发光管(12-1)投影O₃到达光栅通光条(13)边缘线D₃D₄时，光电接收管(12-2)截止，光电开关(28)输出高电平，第二单片机(27)控制空心轴电机(3)慢速顺时针转动，同时记录空心轴电机(3)的转动角位移，此时发光管(12-1)投影O₃重新回到光栅通光条(13)之内，光电接收管(12-2)再次导通，光电开关(28)输出低电平；当发光管(12-1)投影O₃落在光栅通光条(13)另一边缘线D₁D₂上时，光电接收管(12-2)再次截止，光电开关(28)输出低电平，第二单片机(27)控制空心轴电机(3)停止转动，同时停止记录电机的转动角位移，计算出发光管(12-1)投影O₃经过D₃D₄至D₁D₂光栅缺口过程中空心轴电机(3)的旋转角位移值，第二单片机(27)按所计算出的旋转角位移值的一半控制空心轴电机(3)逆时针转动，使得发光管(12-1)投影点O₃落在光栅通光条(13)的中心线OC₁上即可。

3.根据权利要求1所述的摇动电弧窄间隙焊接系统的控制方法，其特征是：步骤4)中所述电弧摇动频率值的检算方法有两种：

第一种是：当电弧(8)作往复式圆弧形摇动轨迹(16-1)摇动时，在一个摇动周期(35)内的发光管(12-1)和光电接收管(12-2)先后两次通过光栅通光条(13)，相应地光电开关(28)输出的脉冲电信号波形(34)经历三个上升或下降沿，取该三个上升或下降沿之间的时长倒数即是电弧摇动频率值；

第二种是：当电弧(8)作单向圆周形轨迹(16-2)摇动时，在一个摇动周期(35)内发光管(12-1)和光电接收管(12-2)只一次通过光栅通光条(13)，相应地光电开关(28)输出的脉冲电信号波形(36)经历两个上升或下降沿，取该两个上升或下降沿之间的时长倒数即是电弧摇动频率值。

4.一种实现权利要求1所述摇动电弧窄间隙焊接系统的控制方法的装置，焊接系统由焊炬和控制器(17)连接组成，焊炬具有直型导电杆(14)，直型导电杆(14)从上至下依次固定套有空心轴电机(3)和光栅盘(4)；直型导电杆(14)下端是微弯型导电杆(6)和导电嘴(7)，焊丝(2)依次穿过直型导电杆(14)、微弯型导电杆(6)和导电嘴(7)的中心孔后伸入待焊坡口(9)中产生焊接电弧(8)；光栅盘(4)上开有光栅通光孔(13)，发光管(12-1)和光电接收管(12-2)分别位于光栅盘(4)的上、下方且与光栅通光孔(13)的位置对应；光栅盘(4)、发光管(12-1)和光电接收管(12-2)组成光电开关(28)；控制器(17)分别连接空心轴电机(3)和光电开关(28)；其特征是：所述控制器(17)具有互连的第一、第二单片机(21、27)，第一单片机(21)输入接口与旋转编码器(19)和参数设置按钮(20)电相接、其输出接口与显示电路(22)相接、并外接第一在线串行编程接口(23)；第二单片机(27)分别与光电开关(28)、第一、第二光电隔离电路(31、33)和第二在线串行编程接口(30)相接；第一光电隔离电路(31)连接驱动控制器(24)，驱动控制器(24)外接空心轴电机(3)；第二光电隔离电路(33)分别外接焊接时序控制电路(29)和功能开关组件(32)。

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