CN104602848B - 基于补偿立柱电压的用于控制焊接操作的方法、控制器和焊接系统 - Google Patents

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Abstract

一种方法,包括接收与焊接操作期间产生的焊接波形相对应的数据,并基于与焊接波形相对应的接收到的数据,确定用于焊接操作的过冲电压,该过冲电压超过期望的电压电平。该方法还包括接受与所测量的立柱电压(26,34)相对应的数据并基于过冲电压和所测量的立柱电压,计算用于焊接操作的立柱电压。该方法还包括基于用于焊接操作的立柱电压控制焊接操作的至少一个参数。还描述了用于应用该方法的控制器和焊接系统。

Description

基于补偿立柱电压的用于控制焊接操作的方法、控制器和焊 接系统
背景技术
本发明总体上涉及焊接系统,且更具体地,本发明涉及用于补偿在焊接系统的二次组件中误差的系统和方法。
焊接是一种在各行业和应用中已经变得普遍存在的工艺,如建筑、造船等等。焊接系统通常包括多种二次组件,这些二次组件可包括二次电缆和二次设备。这样的二次组件可包括焊炬、焊接夹具、焊接电缆等等,且这些二次组件的某些参数可能影响在焊接操作中获得的焊接质量。例如,焊接电缆通常具有相关的电阻值和电感值。由于和典型的焊接工艺相关的高电流电平,这些电感值和电阻值经常导致电压误差。在许多情况下,因为电压被用于控制焊接弧的参数,所以这些电压误差可能导致焊接质量的降低。
一些先前的系统已经试图解决前述的问题以减少或消除由于二次电缆的特征而在焊接质量方面承受前述降低的可能性。例如,一些系统可利用非载流电压传感引线,该引线从焊接电源延伸到焊接电源的端部。这种电压传感引线可在焊接处用来感测电压而不会受到由焊接电缆产生的电压误差的影响。然而,许多焊接环境已经堆满了许多电缆和其他结构,所以额外电缆的增加可能是不希望的。因此,需要用于补偿由二次组件(如焊接电缆)引入焊接操作所造成的误差的改进的系统和方法。
发明内容
在一个实施例中,一种方法包括接收与在焊接操作期间形成的焊接波形相对应的数据并基于与焊接波形相对应的接收到的数据,确定用于焊接操作的过冲电压,该过冲电压超过预期的电压电平。该方法还包括接收与所测量的立柱电压相对应的数据,并基于过冲电压和所测量的立柱电压,计算用于焊接操作的立柱电压。该方法还包括基于用于焊接操作的立柱电压,控制焊接操作的至少一个参数。
在另一个实施例中,一种用于焊接系统的控制器,所述控制器配置成接收和在焊接期间形成的焊接波形相对应的数据,并确定在焊接波形中的超过用于焊接操作的预期电压电平的总量。控制器还配置成接收与所测量的立柱电压相对应的数据,以基于过冲电压的总量和所测量的立柱电压,计算用于焊接操作的补偿立柱电压,并输出对应于预期焊接指令的用于焊接操作的焊接指令,所述焊接指令被调节以适应补偿立柱电压。
在另一实施例中,焊接系统包括焊接电源、经由焊炬电缆联接到焊接电源的焊炬、适于在焊接位置固定工件的夹具以及接地电缆,所述接地电缆联接到焊接电源并且所述接地电缆联接到夹具和工件中的至少一个。焊接系统还包括配置成监测所测量的立柱电压的控制器,以确定用于焊接操作的过冲电压以及基于所测量的立柱电压和过冲电压来确定补偿立柱电压。补偿立柱电压和在焊接位置处的电压电平相对应,由于在焊炬电缆中的电感和电阻该焊接位置处的电压电平从所测量的立柱电压减小。
进一步,在一个实施例中,一种用于基于补偿立柱电压控制焊接操作的方法,所述方法包含:获取与所测量的立柱电压相对应的数据和与在焊接操作期间产生的焊接波形相对应的数据;基于获取到的与所述焊接波形相对应的所述数据,确定用于所述焊接操作的超过预期电压电平的过冲电压;基于所述过冲电压和所测量的立柱电压,计算用于所述焊接操作的补偿立柱电压;以及基于用于所述焊接操作的所述补偿立柱电压,控制配置成补偿电感效应的焊接功率,其中用于电感的所述补偿在不参考由电压传感引线测量的电压的情况下被执行。
在另一实施例中,一种用于焊接系统的控制器,所述控制器配置成:获取与所测量的立柱电压相对应的数据和与在焊接操作期间产生的焊接波形相对应的数据;基于获取到的与所述焊接波形相对应的所述数据,确定用于所述焊接操作的所述焊接波形中的超过用于所述焊接操作的预期电压电平的过冲电压的总量;基于所述过冲电压的总量和所测量的立柱电压,计算用于所述焊接操作的补偿立柱电压;以及输出对应于预期焊接指令的用于所述焊接操作的焊接指令,所述焊接指令被调节以适应所述补偿立柱电压,其中用于电感的所述补偿在不参考由电压传感引线测量的电压的情况下被执行。
在另一实施例中,一种焊接系统,包含:焊接电源,所述焊接电源配置成提供电能并且配置成在所述焊接电源的用户界面上显示焊接波形;焊炬,所述焊炬经由焊炬电缆联接到所述焊接电源;夹具,所述夹具配置成将工件固定在焊接位置;接地电缆,所述接地电缆联接到所述焊接电源,以及所述接地电缆联接到所述夹具和所述工件中的至少一个;以及控制器,所述控制器配置成:监测所测量的立柱电压和所述焊接波形,确定用于焊接操作的过冲电压,基于所测量的立柱电压和所述过冲电压来确定补偿立柱电压,以及利用所述补偿立柱电压来控制配置成补偿焊接操作的电感效应的焊接功率,其中所述过冲电压基于所述焊接波形而被确定,并且其中所述补偿立柱电压对应于焊接位置处从所测量的立柱电压降低的电压电平,以在不参考由电压传感引线测量的电压的情况下补偿电感。
附图说明
在参照附图阅读下面的详细说明时,将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点,在所有附图中,相同的标号表示相同的部件,其中:
图1示出了依照本发明实施例的焊接系统的示意图;
图2示出了依照本发明实施例的图1中的焊接电源的示例性组件的方框图;
图3示出了依照本发明实施例的理想电流波形和理想立柱电压波形的示意图;
图4示出了依照实施例的标准立柱电压波形叠加在标准立柱电流波形上的示意图;
图5示出了依照实施例的受焊接电缆电感影响的立柱电流波形和立柱电压波形的示意图;以及
图6示出了方法的实施例的流程图,该方法可由焊接控制器控制以通过考虑焊接焊接波形的缓变部分来补偿由焊接电缆引入的电压误差。
具体实施方式
如下面详细描述的,实施例所提供的系统和方法,可用于补偿焊接电压,该电压被用以控制和二次焊接组件(如焊接电缆)相关的误差的焊接操作。例如,这样的系统和方法可使由于焊接电缆而产生的二次焊接误差以电感误差的形式识别。在一些实施例中,可提供焊接控制器,以便所取得的测量值和误差信息可用于补偿所检测到的焊接误差。例如,在一些实施例中,控制器可利用关于焊接电缆的信息以确定对于给定的焊接设备和操作的适当的电压误差补偿程序。例如,控制器配置成接收来自用户的关于负极焊接电缆长度、负极焊接电缆尺寸、正极焊接电缆长度、正极焊接电缆尺寸中的至少一个或上述组合的一个或多个输入。所提供的焊接控制器和方法的这些和附加的特征在下文将更加详细地描述。
当和传统技术相比时,本文公开的补偿系统和方法可提供多个明显的优势。例如,所提供的实施例补偿焊接弧二次响应,例如焊接电缆的电感和电阻,而不需要电压传感引线。也就是说,然而一些现有系统利用非载流引线以这种方式来检测焊接位置的电压:绕开由该焊接电缆产生的电压误差,目前公开的实施例可使该额外布线减少或消除。更进一步地,通过将一个或多个焊接波形与一个或多个希望的焊接波形相比较,在本文公开的控制器的某些实施例能够以适合的方式控制焊机,以便产生的焊接指令(诸如电压指令和电流指令)将考虑给定的焊机的能力以及例如与焊接电缆相关的二次响应。
现在转向附图,图1示出了焊接系统10,包括焊接电源12、送丝机14、焊炬16和通过旋转接地22固定在夹具20上的工件18。在一个实施例中,焊接电源12包含恒定电流的焊接电源。在另一个实施例中,焊接电源12包含金属惰性气体(MIG)电源、钨惰性气体(TIG)电源或焊条电源。在所示的实施例中,正极焊接引线24将焊接电源12的正极端子26联接到送丝机14。另外,电缆30将送丝机联接到到焊炬16。此外,负极焊接引线32将焊接电源 12的负极端子34联接到旋转接地22。
在操作期间,焊接电源12配置成通过送丝机14将电能提供给焊炬16,该送丝机14为焊接操作提供焊丝。此外,在使用期间,焊接操作者利用焊炬16 来焊接工件18。当焊接时,与焊接工艺相关的高电流电平可能使二次电缆和/ 或设备退化,并且在许多焊接循环之后,二次电缆和/或设备的退化可能影响焊接的质量。如此,本发明的某些实施例提供了用于电压误差的补偿,该电压误差可能由焊接二次组件(比如焊接电缆)引入的电感和/或电阻误差造成。这样的电压误差可以由焊接控制器利用以产生焊接指令,该指令补偿在给定的焊接系统中的二次响应。
图2示出了图1中焊接电源12的示例组件。在所示的实施例中,焊接电源12包括用户界面46、控制器48、处理器50、存储器52、接口电路54和电力转换电路56。在一个实施例中,用户界面46被配置成在其上显示焊接波形和补偿焊接波形。在使用期间,电力转换电路56从主电源,比如壁装电源插座、电力网等,接收主电力,并将上述电力转换成用于传输到焊炬16的合适的焊接输出。处理器50配置成接收多个关于送丝机操作、用户选择、电压反馈、电流反馈、电力反馈、电阻反馈、电感反馈等的输入,从而处理上述输入并产生多个适当的输出,该输出引导焊接电源12的操作。比如,接口电路54 可从一个或多个外部装置(例如,送丝机14、辅助设备等)接收反馈,将上述反馈通信到处理器50,接收来自处理器50的输出信号,并将上述信号通信到一个或多个外部装置。
更进一步地,处理器50可接收来自用户界面46的关于焊接操作的用户输入。例如,处理器50可接收关于所选的焊接工艺的指令、焊接工艺的参数 (例如,电流电平、电压电平等)等并处理这些输入。处理器50还可以接收一个或多个来自控制器48的输入,该控制器可以配置成执行一个或多个用以引导焊接工艺和/或焊接电源12的任何其他功能的算法。例如,在一个实施例中,控制器48可执行一系列的指令以确定由二次焊接电缆和/或设备引入的电压误差的量级。然后,所获取的测量数据可经由接口电路54通信到处理器,该处理器可处理所接收的信息以确定例如合适的焊接指令,该指令考虑了由二次焊接组件引入的确定的电压误差。在某些实施例中,若需要,此类信息可例如经由用户界面46通信给用户。为此,用户界面46可以是能够经由视觉提示 (例如,光照明、显示面板信息等),语音提示(例如,错误消息陈述误差) 或任何其他适当的通信机制来与用户交流。
不限于下面详细描述的各算法和控制方案可以由图2中的控制器48来实施以补偿由二次焊接组件(比如焊接电缆)引入的电压误差。例如,当在焊接波形斜升或从局部峰值下降时,控制器可考虑被引入到焊接波形内的电压误差。事实上,在某些实施例中,控制器可以考虑焊接波形的斜升部分和下降部分两者,或可仅考虑波形的一个期望部分。
如在下面更加详细地就图6中示出的方法进行描述的,在一些实施例中,由控制器48实施的补偿方法包括在焊接波形的缓变部分期间测量电压误差。这样,由于二次响应出现的过冲电压可在反馈控制信号中减小或消失,从而使立柱电压指令补偿由焊接二次组件引入的误差。再者,应该注意的是,当前公开的实施例的上述特征可以提供优于传统系统的优点,该传统系统利用电压传感引线来获得必要的数据从而为二次焊接误差进行补偿。
应当注意的是,为了便于理解前述的方法,如果没有由于二次组件(比如,焊接电缆)造成的二次焊接误差(比如,电感误差)存在,考虑将实现的立柱电流波形和立柱电压波形可能是有益的。这样的波形在图3中示出,且在图4中,这些波形被标准化并彼此叠加。与此相比,图5示出了当由二次焊接组件(比如焊接电缆)引入二次焊接误差时(比如电感误差)可获得的立柱电压和电流波形。下面的描述更详细地讨论这种波形。
图3示出了示例立柱电流波形60和示例立柱电压波形62,如果没有由于焊接电缆引起的电感(或其他二次焊接误差)的存在,则这两种波形可以在一个焊接系统中获得。应当注意的是,波形60和62的相关形状基本上是类似的,但是波形60和62的缩放和振幅由于电流测量单位(比如,安培)和立柱电压测量单位(例如,伏特)的不同而不同。例如,如图所示,示例立柱电流波形60包括缓变部分64、峰值部分66和下降部分68。同样地,示例立柱电压波形62包括缓变部分70、峰值部分72和下降部分74。因此,如果波形60 和62被标准化为百分比,如图4所示,波形60和62可叠加并具有基值部分 76、缓变部分78和峰值部分80。
虽然在图3和图4示出的焊接波形是可获得的没有二次焊接误差存在的希望的波形示例代表,但由于二次焊接误差的存在,和所给定的焊接操作相关的焊接波形通常不同于这些形式。例如,在许多情况下,由于由焊接电缆引入的电感,立柱电压将在缓变时上升超过期望波形的电平。在图5中示出用于示例情况下的标准化的立柱电流波形82和标准化的立柱电压波形84的示例,其中电感由焊接电缆引入。
如图所示,标准化的立柱电流波形82如前面的一样仍包括缓变部分86、峰值部分88和下降部分90。然而,标准化的立柱电压波形84包括上升部分 92和增长部分94,在该增长部分,电压在下降前上升到超过峰值电压96的电平,如部分98所示,在稳定于电平102前到达电平100。如本领域的技术人员理解的那样,电压上升的幅度通常由立柱电流对时间的导数乘以焊接电缆中存在的电感来确定。
图6是流程图,示出了方法104的实施例,该方法可由焊接控制器48利用以确定补偿立柱电压,该电压考虑存在于系统中的二次焊接误差并利用补偿立柱电压来进行焊接控制。如图所示,方法104被启动(方框106),并且测量基值立柱电压和电流(方框108和110)。例如,测量图4所示在波形的部分76期间的立柱电压和立柱电流的电平。而且,采用对应于例如图4所示的波形的部分78的附加测量值。具体地,方法104需要测量上升峰值缓变立柱电压(方框112)、上升峰值缓变立柱斜坡率(方框114)、上升峰值缓变立柱电流(方框116)以及在波形的缓变部分期间花费的时间的确定(方框 118)。此外,方法104包括测量例如对应于图4所示的波形的部分80的峰值立柱电压(方框120)和峰值立柱电流(方框122)。
方法104还需要在每个波形(比如,大约每30到300Hz)执行一次方框 124的步骤以及每次控制器48依次通过控制回路(比如,大约每20,000到 40,000Hz)执行方框126的步骤。在所示的实施例中,对每一个波形,方法 104包括平均电流缓变百分比的计算(方框128)。例如,在一些实施例中,以下公式可用于计算平均电流缓变百分比:
在所示实施例中,对每一个波形,方法104还包括电流的平均斜坡率的计算(方框130)。例如,在一些实施例中,以下公式可用于计算电流的平均斜坡率:
更进一步地,对每个波形,方法104包括对理想平均斜坡电压(例如,假设二次焊接误差不存在)的计算(方框132)。例如,在一些实施例中,以下公式可用于计算平均斜坡电压:
理想立柱斜坡电压=
[(电流缓变%/100%)*(平均峰值电压-平均基值电压)]+基值电压
此外,对于每一个波形,方法104包括过冲平均斜坡电压的计算(方框 134)。例如,在一些实施例中,以下公式可用于计算过冲平均斜坡电压:
过冲平均斜坡电压=
测量的平均立柱斜坡电压理想立柱斜坡电压
步骤126的方框也可以在每次控制器依次通过控制回路时,通过控制器48 来执行。在所示的实施例中,方框126包括计算瞬时过冲电压(方框136)。例如,以下公式可用于:
一旦瞬时过冲电压以这种方式计算,则控制器48可通过从测量的立柱电压(方框138)减去瞬时过冲电压来计算补偿立柱电压。进一步地,此时补偿立柱电压可用于焊接控制(方框140),从而使焊接工艺被校正在给定的焊接系统中存在的一个或多个二次焊接误差。方法104可以以这种方式进行直到有疑问(方框142),控制器48意识到焊接操作已经完成,并且操作结束(方框 144)。
应该注意的是,当焊接波形斜升到峰值时(例如,图4波形的部分78),所示的实施例测量目前的电压误差,在另一些实施例中,可以在焊接波形从峰值下降时,测量电压误差。在任一实施例中,然而,二次焊接误差(例如,由焊接电缆产生的电感误差)可在焊接控制中通过确定或除去与来自反馈信号的焊接波形的一部分相关的焊接误差来补偿。
虽然在本文中仅对本发明的某些特征作了图示和说明,但对本领域的技术人员来说,将能够进行许多修改和改变。因此应当理解的是,所附权利要求旨在覆盖落在本发明真实精神内的所有这些修改和变化。

Claims (36)

1.一种用于基于补偿立柱电压控制焊接操作的方法,所述方法包含:
获取与所测量的立柱电压相对应的数据和与在焊接操作期间产生的焊接波形相对应的数据;
基于获取到的与所述焊接波形相对应的所述数据,确定用于所述焊接操作的超过预期电压电平的过冲电压;
基于所述过冲电压和所测量的立柱电压,计算用于所述焊接操作的补偿立柱电压;以及
基于用于所述焊接操作的所述补偿立柱电压,控制配置成补偿电感效应的焊接功率,其中用于电感的所述补偿在不参考由电压传感引线测量的电压的情况下被执行。
2.如权利要求1所述的方法,其中计算用于所述焊接操作的所述补偿立柱电压包含从所测量的立柱电压减去用于所述焊接操作的所述过冲电压。
3.如权利要求1所述的方法,其中确定用于所述焊接操作的所述过冲电压包含:确定与瞬时斜坡率除以平均斜坡率相对应的量,并且将所确定的量乘以过冲平均斜坡电压。
4.如权利要求1所述的方法,包含基于所计算的用于所述焊接操作的所述补偿立柱电压,确定用于所述焊接操作的补偿焊接波形。
5.如权利要求4所述的方法,包含在焊接电源的用户界面上显示焊接波形和所述补偿焊接波形。
6.一种用于焊接系统的控制器,所述控制器配置成:
获取与所测量的立柱电压相对应的数据和与在焊接操作期间产生的焊接波形相对应的数据;
基于获取到的与所述焊接波形相对应的所述数据,确定用于所述焊接操作的所述焊接波形中的超过用于所述焊接操作的预期电压电平的过冲电压的总量;
基于所述过冲电压的总量和所测量的立柱电压,计算用于所述焊接操作的补偿立柱电压;以及
输出对应于预期焊接指令的用于所述焊接操作的焊接指令,所述焊接指令被调节以适应所述补偿立柱电压,其中用于电感的所述补偿在不参考由电压传感引线测量的电压的情况下被执行。
7.如权利要求6所述的控制器,其中所述控制器配置成通过从所测量的立柱电压减去用于所述焊接操作的所述过冲电压来计算所述补偿立柱电压。
8.如权利要求6所述的控制器,还配置成接收来自用户的关于负极焊接电缆长度、负极焊接电缆尺寸、正极焊接电缆长度、正极焊接电缆尺寸中的至少一个的一个或多个输入。
9.如权利要求8所述的控制器,还配置成利用负极焊接电缆长度、负极焊接电缆尺寸、正极焊接电缆长度和正极焊接电缆尺寸中的至少一个来确定用于所述焊接操作的所述焊接指令。
10.如权利要求6所述的控制器,其中用于所述焊接操作的所述焊接指令包含电压指令和电流指令中的至少一个。
11.如权利要求6所述的控制器,其中所述控制器配置成通过确定与瞬时斜坡率除以平均斜坡率相对应的量并将所确定的量乘以过冲平均斜坡电压,来确定过冲电压的总量。
12.一种焊接系统,包含:
焊接电源,所述焊接电源配置成提供电能并且配置成在所述焊接电源的用户界面上显示焊接波形;
焊炬,所述焊炬经由焊炬电缆联接到所述焊接电源;
夹具,所述夹具配置成将工件固定在焊接位置;
接地电缆,所述接地电缆联接到所述焊接电源,以及所述接地电缆联接到所述夹具和所述工件中的至少一个;以及
控制器,所述控制器配置成:监测所测量的立柱电压和所述焊接波形,确定用于焊接操作的过冲电压,基于所测量的立柱电压和所述过冲电压来确定补偿立柱电压,以及利用所述补偿立柱电压来控制配置成补偿焊接操作的电感效应的焊接功率,其中所述过冲电压基于所述焊接波形而被确定,并且其中所述补偿立柱电压对应于焊接位置处从所测量的立柱电压降低的电压电平,以在不参考由电压传感引线测量的电压的情况下补偿电感。
13.如权利要求12所述的系统,其中所述控制器配置成通过从所测量的立柱电压减去所述过冲电压来计算所述补偿立柱电压。
14.如权利要求12所述的系统,其中所述控制器配置成通过确定与瞬时斜坡率除以平均斜坡率相对应的量并且将所确定的量乘以过冲平均斜坡电压,来确定所述过冲电压。
15.如权利要求12所述的系统,其中所述焊接电源包含恒定电流的焊接电源。
16.如权利要求12所述的系统,其中所述焊接电源包含金属惰性气体MIG电源、钨惰性气体TIG电源或焊条电源。
17.一种用于基于补偿立柱电压控制焊接操作的方法,所述方法包含:
接收与在所述焊接操作期间产生的预期的焊接波形相对应的数据;
基于接收到的与所述预期的焊接波形相对应的所述数据,确定用于所述焊接操作的超过预期电压电平的过冲电压;
接收与所测量的立柱电压相对应的数据;
基于所述过冲电压和所测量的立柱电压,计算用于所述焊接操作的补偿立柱电压;以及
基于用于所述焊接操作的所述补偿立柱电压,控制所述焊接操作的至少一个参数。
18.如权利要求17所述的方法,其中计算用于所述焊接操作的所述补偿立柱电压包含从所测量的立柱电压减去用于所述焊接操作的所述过冲电压。
19.如权利要求17所述的方法,其中确定用于所述焊接操作的所述过冲电压包含:确定与瞬时斜坡率除以平均斜坡率相对应的量,并且将所确定的量乘以过冲平均斜坡电压。
20.如权利要求17所述的方法,包含基于所计算的用于所述焊接操作的所述补偿立柱电压,确定用于所述焊接操作的补偿焊接波形。
21.如权利要求20所述的方法,包含在焊接电源的用户界面上显示所述焊接波形和所述补偿焊接波形。
22.如权利要求17所述的方法,其中所述至少一个参数包含用于所述焊接操作的电流指令。
23.如权利要求17所述的方法,其中所述至少一个参数包含用于所述焊接操作的电压指令。
24.一种用于焊接系统的控制器,所述控制器配置成:
接收与在焊接操作期间产生的预期的焊接波形相对应的数据;
确定用于所述焊接操作的所述预期的焊接波形中的超过用于所述焊接操作的预期电压电平的过冲电压的总量;
接收与所测量的立柱电压相对应的数据;
基于所述过冲电压的总量和所测量的立柱电压,计算用于所述焊接操作的补偿立柱电压;以及
输出对应于预期焊接指令的用于所述焊接操作的焊接指令,所述焊接指令被调节以适应所述补偿立柱电压。
25.如权利要求24所述的控制器,其中所述控制器配置成通过从所测量的立柱电压减去用于所述焊接操作的所述过冲电压来计算所述补偿立柱电压。
26.如权利要求24所述的控制器,还配置成接收来自用户的关于负极焊接电缆长度、负极焊接电缆尺寸、正极焊接电缆长度、正极焊接电缆尺寸中的至少一个的一个或多个输入。
27.如权利要求26所述的控制器,还配置成利用所述负极焊接电缆长度、所述负极焊接电缆尺寸、所述正极焊接电缆长度和所述正极焊接电缆尺寸中的至少一个来确定用于所述焊接操作的所述焊接指令。
28.如权利要求24所述的控制器,其中用于所述焊接操作的所述焊接指令包含电压指令和电流指令中的至少一个。
29.如权利要求24所述的控制器,其中所述控制器配置成通过确定与瞬时斜坡率除以平均斜坡率对应于的量并将所确定的量乘以过冲平均斜坡电压,来确定过冲电压的总量。
30.一种焊接系统,包含:
焊接电源;
焊炬,所述焊炬经由焊炬电缆联接到所述焊接电源;
夹具,所述夹具配置成将工件固定在焊接位置;
接地电缆,所述接地电缆联接到所述焊接电源,以及所述接地电缆联接到所述夹具和所述工件中的至少一个;以及
如权利要求24至29的任一项所述的控制器。
31.如权利要求30所述的系统,其中所述控制器配置成通过从所测量的立柱电压减去所述过冲电压来计算所述补偿立柱电压。
32.如权利要求30所述的系统,其中所述控制器配置成通过确定与瞬时斜坡率除以平均斜坡率相对应的量并且将所确定的量乘以过冲平均斜坡电压,来确定所述过冲电压。
33.如权利要求30所述的系统,其中所述焊接电源包含恒定电流的焊接电源。
34.如权利要求30所述的系统,其中所述焊接电源包含恒定电压的焊接电源。
35.如权利要求30所述的系统,其中所述控制器还配置成利用补偿立柱电压来控制焊接操作。
36.如权利要求30所述的系统,其中所述焊接电源包含金属惰性气体MIG电源、钨惰性气体TIG电源或焊条电源。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105149736B (zh) * 2015-10-15 2017-03-22 上海通用重工集团有限公司 手工焊机输出回路电缆阻值的自动检测装置
CN105171190B (zh) * 2015-10-15 2017-06-16 上海通用重工集团有限公司 手工焊机电弧电压的智能检测装置
ES2701500T3 (es) * 2015-12-17 2019-02-22 Bosch Gmbh Robert Circuito convertidor de corriente
US11623292B2 (en) 2019-03-29 2023-04-11 Lincoln Global, Inc. Real time resistance monitoring of an arc welding circuit
US20230166345A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-01 Esab Ab Adaptive inductance compensation in a welding circuit

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2181354Y (zh) * 1993-11-17 1994-11-02 牟青岳 电焊机网路电压补偿装置
US20040182828A1 (en) * 2001-07-23 2004-09-23 Wolfgang Schmidt Process for short-time arc welding and short-time arc welding system
CN201098775Y (zh) * 2007-09-13 2008-08-13 上海梅达焊接设备有限公司 监测焊接设备状态的系统
US20100314371A1 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for diagnosing secondary weld errors
CN202824943U (zh) * 2012-05-24 2013-03-27 浙江申元机电有限公司 电焊机控制模组

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6471575A (en) 1987-09-10 1989-03-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for restraining and controlling over welding current
US5315089A (en) 1992-03-02 1994-05-24 Westinghouse Electric Corporation System and method for converting an AGTAW welder into an AGMAW welder
US5968587A (en) * 1996-11-13 1999-10-19 Applied Materials, Inc. Systems and methods for controlling the temperature of a vapor deposition apparatus
US5756967A (en) 1997-04-09 1998-05-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Sensing ARC welding process characteristics for welding process control
JPH11156542A (ja) 1997-11-28 1999-06-15 Daihen Corp スタッド溶接のケーブル電圧降下補償方法
US6906284B2 (en) 1998-12-24 2005-06-14 You-Chul Kim Arc welding method
AT409833B (de) 1999-06-04 2002-11-25 Fronius Schweissmasch Prod Verfahren zur ermittlung der schweissprozessspannung
US6265688B1 (en) 2000-02-03 2001-07-24 Norman A. Lyshkow Method of welding metals and apparatus for use therefor
US6248976B1 (en) 2000-03-14 2001-06-19 Lincoln Global, Inc. Method of controlling arc welding processes and welder using same
JP2001276971A (ja) 2000-03-29 2001-10-09 Hitachi Ltd 高周波パルス溶接機の制御方法及び装置
US6359258B1 (en) 2001-02-16 2002-03-19 Lincoln Global, Inc. Method of determining cable impedance
US6498321B1 (en) * 2001-04-09 2002-12-24 Lincoln Global, Inc. System and method for controlling an electric arc welder
JP3846703B2 (ja) * 2001-11-19 2006-11-15 岡部株式会社 スタッドの溶接装置
WO2006112219A1 (ja) 2005-04-14 2006-10-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 消耗電極式アーク溶接機
US7244905B2 (en) 2005-06-09 2007-07-17 Daimlerchrysler Corporation Method for estimating nugget diameter and weld parameters
US7683290B2 (en) 2006-05-12 2010-03-23 Lincoln Global, Inc. Method and apparatus for characterizing a welding output circuit path
AT504197B1 (de) 2006-09-08 2010-01-15 Fronius Int Gmbh Schweissverfahren zur durchführung eines schweissprozesses
DE102008058753A1 (de) * 2008-11-17 2010-05-20 Newfrey Llc, Newark Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von elektrischen Schweißkreisgrößen
US8546726B2 (en) * 2009-06-03 2013-10-01 Illinois Tool Works Inc. Systems and devices for determining weld cable inductance
US8455794B2 (en) 2009-06-03 2013-06-04 Illinois Tool Works Inc. Welding power supply with digital control of duty cycle
KR20120027764A (ko) 2010-09-13 2012-03-22 현대중공업 주식회사 아크용접장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2181354Y (zh) * 1993-11-17 1994-11-02 牟青岳 电焊机网路电压补偿装置
US20040182828A1 (en) * 2001-07-23 2004-09-23 Wolfgang Schmidt Process for short-time arc welding and short-time arc welding system
CN201098775Y (zh) * 2007-09-13 2008-08-13 上海梅达焊接设备有限公司 监测焊接设备状态的系统
US20100314371A1 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for diagnosing secondary weld errors
CN202824943U (zh) * 2012-05-24 2013-03-27 浙江申元机电有限公司 电焊机控制模组

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Publication number Publication date
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