CN108098120A - 一种焊接送丝速度稳定性的评测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，送丝速度稳定性测量所涉及的组件包括：激光漫反射传感器、计数/计时卡、计算机和激光反射光栅贴纸，该方法将送丝速度稳定性评测转化为对送丝轮和矫直轮转速的测量，该方法易于实现，安装简单，可以对焊接送丝速度的稳定性进行定量评价。适用于熔化极气体保护焊送丝速度的非接触式测量以及焊接送丝速度稳定性的评测。

Description

一种焊接送丝速度稳定性的评测方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种焊接送丝速度稳定性的测量方法。

背景技术

在采用熔化极气体保护焊的焊接生产过程中，因送丝稳定性差而引起的停工与焊缝不合格现象，均会增加生产成本和降低生产效率。影响送丝稳定性的因素很多，其中送丝速度是影响送丝稳定性非常关键的因素，送丝速度的波动会直接影响焊接工艺参数的稳定性，特别是直接影响到焊接电流的稳定性，最终会导致焊接接头质量的降低。因此，需要通过一定的方法检测焊接送丝速度的稳定性，这也是判断焊丝质量和焊接工艺稳定性，进而对焊接送丝过程进行有效控制的关键。

目前对送丝速度的测量方法目前大多是采用光电编码器来测量送丝电机的转速进而测量出焊接送丝速度，然而该方法的测量结果却并不一定真正反映实际的送丝速度。由于在送丝过程中，焊丝与送丝软管之间存在送丝阻力，当送丝阻力变化时，必然会影响送丝速度。当送丝阻力过大时，可能会出现送丝打滑现象，此时送丝轮会继续旋转，仍然能够得到送丝速度，但实际上送丝速度会减小甚至为零。因此仅凭借送丝速度的测量并不能真正反映送丝过程的稳定性。其它改进的技术解决方案为了能实现测量真实的送丝速度，需要在送丝机上加装一套较为复杂的辅助机械结构，增加了技术实现的难度，且也没有给出对送丝稳定性的合适评价方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种焊接送丝速度稳定性的测量方法，该方法只需要在焊丝进入送丝轮之前加装一套矫直轮(部分型号送丝机配有矫直轮，则无需加装)，见图1，再通过激光漫反射的非接触方法实现对送丝速度的实时测量和送丝稳定性评价，该测量方法易于实现，安装简单，测量精度可调节。

为解决上述技术问题，本发明的采用的激光漫反射测量方法通过下述技术方案来实现：

一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，其特征在于，首先在送丝机上加装矫直轮机构，并在矫直轮和送丝轮上设置激光反射光栅贴纸，通过激光漫反射传感器计算得到送丝轮和矫直轮的实时转速，以及实时送丝速度和平均送丝速度，最后得到焊接送丝速度稳定性指标。

在上述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，矫直轮机构包括矫直轮一、矫直轮二以及矫直轮三，其中矫直轮一和矫直轮三设置在焊丝上端面并与焊丝上端面线接触；矫直轮二位于矫直轮一和矫直轮三之间，并设置在焊丝下端面且与焊丝下端面线接触，所述矫直轮一与送丝轮距离最近。

在上述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，设置激光反射光栅贴纸时，首先确定激光反射光栅贴纸上的黑白相间的条纹数n，然后根据送丝轮和矫直轮的端面尺寸，绘制黑白相间的等距条纹图案，将图案打印在空白的贴纸上，裁剪下黑白相间条纹部分，制作成激光反射光栅贴纸，并将其粘附于送丝轮和矫直轮一的端面，其中，激光反射光栅贴纸为环状，等距条纹图案设置在环上。

在上述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，激光漫反射传感器为两组，每组包括接收器和发射器，均设置在送丝轮和矫直轮一的同一侧，能够通过等距条纹图案接收激光反射信号；

在上述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，送丝轮和矫直轮的实时转速的具体计算过程包括：

步骤1、将两个激光漫反射传感器脉冲输出端与计数/计时卡的计数端进行连接，为激光漫反射传感器提供相应的直流电源，第一次测试时需调整好激光斑点位置，使激光斑点照射在激光反射光栅贴纸的光栅部位，且激光漫反射传感器能接收到激光反射信号；

步骤2、进入计算机系统，并打开软件，启动测试；

步骤3、当开始焊接送丝时，两个激光斑点将分别扫掠送丝轮和矫直轮上光栅的黑白条纹，每扫掠一次光栅的黑白条纹，每个激光漫反射传感器会产生一次脉冲信号，通过计数/计时卡检测因光栅转动产生的相邻两次脉冲的时间间隔Δt_i,j，、i＝1，表示送丝轮；i＝2，表示矫直轮一；j表示第j次脉冲；

步骤4、送丝过程中，记录矫直轮一转动时产生的累计脉冲次数N和累计时间t；

步骤5、计算送丝轮和矫直轮的实时转速u_i,j＝1/(n×Δt_i,j)(i＝1,2)，n为光反射光栅贴纸上的黑白相间的条纹数。

在上述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，实时送丝速度和平均送丝速度基于以下公式计算：

实时送丝速度v_j＝2πR·u_2,j；

平均送丝速度V_avg＝N·2πR/(n·t)；n为光反射光栅贴纸上的黑白相间的条纹数。

在上述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，实时送丝速度的变化基于以下公式计算：

矫直轮相邻两次脉冲时间间隔内的速度差Δu_2,j-1＝u_2,j–u_2,j-1。

在上述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，焊接送丝速度稳定性指标基于以下公式得到：

W_j-1＝(1+Δu_2,j-1/u_2,j)·u_1,j/u_2,j，

式中，(1+Δu₂/u₂)表示实时送丝速度的变化，该项值趋近于1表示实时送丝速度无变化；大于1表示送丝加速，小于1表示送丝减速；u₁/u₂用于评价焊丝是否打滑，该项值越趋近于1，表示送丝过程中无打滑，W值越趋近于1，表示送丝越稳定。

本发明的有益效果：1、通过采用激光反射方法测量焊接送丝速度，不需要加装复杂的辅助机械，可实现非接触式测量，适用于大多数送丝机的焊接速度稳定性的测量；2、对送丝速度的测量转化为对送丝轮和矫直轮转速的测量，只需要在送丝轮和矫直轮一上粘附激光反射光栅贴纸，该方法易于实现，操作简单；3、送丝速度的测量精度取决于激光反射光栅贴纸的黑白相间的条纹数，通过适当增加黑白相间的条纹数可以提高测量精度；4、通过对送丝轮和矫直轮实时转速的分析，可以对焊接送丝速度的稳定性进行定量评价。

附图说明

图1是送丝轮和矫直轮示意图。

图2是激光反射光栅贴纸的黑白相间条纹。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：

图中：1、送丝轮；2、焊丝；3、矫直轮三；4、矫直轮二；5、矫直轮一；6、压丝轮

本发明公开了一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，该方法通过检测送丝机上的送丝轮和矫直轮的转速，实现对焊接送丝速度稳定性的评测，实现焊接送丝速度稳定性测量所涉及的主要组件包括：矫直轮、激光漫反射传感器、数据采集卡、计算机和激光反射光栅贴纸；

具体包括以下步骤：

1、在测试前，首先需要在送丝机上加装矫直轮机构，如图1；

2、根据测试精度要求，确定激光反射光栅贴纸上的黑白相间的条纹数n，然后根据送丝轮和矫直轮的端面尺寸，绘制黑白相间的等距条纹图案，如图2所示，将图案打印在空白的贴纸上，裁剪下黑白相间条纹部分，制作成激光反射光栅贴纸，并将其粘附于送丝轮和矫直轮1的端面；

3、计数/计时卡通过PCI总线与计算机实现通信；

4、将两个激光漫反射传感器脉冲输出端与计数/计时卡的计数端进行连接，为激光漫反射传感器提供相应的直流电源，第一次测试时需调整好激光斑点位置，使激光斑点照射在激光反射光栅贴纸的光栅部位，且激光漫反射传感器能接收到激光反射信号；

5、进入计算机系统，并打开软件，启动测试；

6、当开始焊接送丝时，两个激光斑点将分别扫掠送丝轮和矫直轮上光栅的黑白条纹，每扫掠一次光栅的黑白条纹，每个激光漫反射传感器会产生一次脉冲信号，通过计数/计时卡检测因光栅转动产生的相邻两次脉冲的时间间隔Δt_1,j和Δt_2,j，下标j表示第j次脉冲时间间隔；

7、送丝过程中，记录矫直轮1转动时产生的累计脉冲次数N和累计时间t；

8、计算送丝轮和矫直轮的实时转速u_i,j＝1/(n×Δt_i,j)i＝1,2(i＝1,表示送丝轮，i＝2,表示矫直轮)；

9、计算矫直轮相邻两次脉冲时间间隔内的速度差Δu_2,j-1＝u_2,j–u_2,j-1；

10、计算实时送丝速度v_j＝2πR·u_2,j；

11、计算平均送丝速度V_avg＝N·2πR/(n·t)；

12、计算焊接送丝速度稳定性指标W＝(1+Δu₂/u_2,j)·u_1,j/u_2,j；

13、送丝停止后，关闭测试，保存数据；

14、等待下一组测试，或关闭软件，退出系统。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，其特征在于，首先在送丝机上加装矫直轮机构，并在矫直轮和送丝轮上设置激光反射光栅贴纸，通过激光漫反射传感器计算得到送丝轮和矫直轮的实时转速，以及实时送丝速度和平均送丝速度，最后得到焊接送丝速度稳定性指标。

2.根据权利要求1所述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，其特征在于，矫直轮机构包括矫直轮一、矫直轮二以及矫直轮三，其中矫直轮一和矫直轮三设置在焊丝上端面并与焊丝上端面线接触；矫直轮二位于矫直轮一和矫直轮三之间，并设置在焊丝下端面且与焊丝下端面线接触，所述矫直轮一与送丝轮距离最近。

3.根据权利要求1所述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，其特征在于，设置激光反射光栅贴纸时，首先确定激光反射光栅贴纸上的黑白相间的条纹数n，然后根据送丝轮和矫直轮的端面尺寸，绘制黑白相间的等距条纹图案，将图案打印在空白的贴纸上，裁剪下黑白相间条纹部分，制作成激光反射光栅贴纸，并将其粘附于送丝轮和矫直轮一的端面，其中，激光反射光栅贴纸为环状，等距条纹图案设置在环上。

4.根据权利要求1所述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，其特征在于，激光漫反射传感器为两组，每组包括接收器和发射器，均设置在送丝轮和矫直轮一的同一侧，能够通过等距条纹图案接收激光反射信号。

5.根据权利要求1所述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，其特征在于，送丝轮和矫直轮的实时转速的具体计算过程包括：

步骤1、将两个激光漫反射传感器脉冲输出端与计数/计时卡的计数端进行连接，为激光漫反射传感器提供相应的直流电源，第一次测试时需调整好激光斑点位置，使激光斑点照射在激光反射光栅贴纸的光栅部位，且激光漫反射传感器能接收到激光反射信号；

步骤2、进入计算机系统，并打开软件，启动测试；

步骤3、当开始焊接送丝时，两个激光斑点将分别扫掠送丝轮和矫直轮上光栅的黑白条纹，每扫掠一次光栅的黑白条纹，每个激光漫反射传感器会产生一次脉冲信号，通过计数/计时卡检测因光栅转动产生的相邻两次脉冲的时间间隔Δt_i,j，、i＝1，表示送丝轮；i＝2，表示矫直轮一；j表示第j次脉冲；

步骤4、送丝过程中，记录矫直轮一转动时产生的累计脉冲次数N和累计时间t；

步骤5、计算送丝轮和矫直轮的实时转速u_i,j＝1/(n×Δt_i,j)(i＝1,2)，n为光反射光栅贴纸上的黑白相间的条纹数。

6.根据权利要求1所述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，其特征在于，实时送丝速度和平均送丝速度基于以下公式计算：

实时送丝速度v_j＝2πR·u_2,j；

平均送丝速度V_avg＝N·2πR/(n·t)；n为光反射光栅贴纸上的黑白相间的条纹数。

7.根据权利要求1所述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，其特征在于，实时送丝速度的变化基于以下公式计算：

矫直轮相邻两次脉冲时间间隔内的速度差Δu_2,j-1＝u_2,j–u_2,j-1。

8.根据权利要求1所述的一种焊接送丝速度稳定性的评测方法，其特征在于，焊接送丝速度稳定性指标基于以下公式得到：

W_j-1＝(1+Δu_2,j-1/u_2,j)·u_1,j/u_2,j，

式中，(1+Δu₂/u₂)表示实时送丝速度的变化，该项值趋近于1表示实时送丝速度无变化；大于1表示送丝加速，小于1表示送丝减速；u₁/u₂用于评价焊丝是否打滑，该项值越趋近于1，表示送丝过程中无打滑，W值越趋近于1，表示送丝越稳定。